Interakcije gena

Interakcije gena predstavljaju međusobna dejstva i uticaje koji geni vrše jedan na drugi čime menjaju fenotip. Geni koji određuju ispoljavanje jedne osobine mogu biti u različitim vrstama interakcija. U interakciji mogu da budu:

• alelni geni, odnosno aleli jednog gena i
• nealelni geni, odnosno različiti slobodni geni (smešteni na različitim hromozomima pa se tako mogu slobodno kombinovati

Interakcije genskih alela

Aleli jednog gena mogu da međusobno deluju jedan na drugi na tri osnovna načina, koji istovremeno predstavljaju i tipove nasleđivanja:

• dominantno-recesivno nasleđivanje
• nepotpuno dominantno nasleđivanje
• kodominantno nasleđivanje.

Interakcije nealelnih gena

Geni smešteni na različitim parovima hromozomima nazivaju se nealelni geni i oni mogu biti u međusobnoj interakciji koja za rezultat ima odrđeni fenotip. Mnoge osobine su rezultat interakcija dva ili više takvih gena. Interakcija gena koji su smešteni na različitim hromozomima označava se kao epistaza. Pri tome geni mogu međusobno da “sarađuju” da bi se ostvario određeni fenotip, što se naziva komplementarnost gena, ili može jedan da inhibira efekat drugog što predstavlja epistazu u užem smislu. Znači, osim što neka osobina zavisi od interakcije alela jednog gena ona zavisi i od interakcije tih alela sa alelima nekih drugih gena. Interakcije alela različitih gena mogu biti :

• komplementarnost,
• epistaza i
• aditivnost.

Komplementarnost (saradnja među genima)

Nasleđivanje boje cveta Lathyrus odoratus

Komplementarnost se ostvaruje kada je za ispoljavanje neke osobine bitna određena kombinacija gena.

Normalan sluh čoveka određuju dva gena (obeležićemo ih sa A i V). Da bi sluh bio normalan neophodno je prisustvo bar po jednog dominantnog alela oba gena ( genotip A-V-, što znači mogu da budu i homozigoti i heterozigoti). Osobe svih drugih genotipova imaju oštećen sluh (npr. genotip A-bb ili aaB-).

Primeri komplementarnosti mogu se naći među mnogo osobina biljaka. Najprostiji primer je određivanje boje cveta biljke Lathyrus odoratus, koja zavisi od dva gena. Kada su oba gena aktivna tj. kada je prisutan bar po jedan dominantan alel svakog gena onda dolazi do sinteze pigmenta antocijana i cvet je ljubičaste boje. Sve ostale kombinacije genotipova (A-bb, aaB- i aabb) daju belu boju cveta. Zbog toga se u F2 generaciji ne javlja fenotipski odnos 9 : 3 :3 : 1, karakterističan za dihibridno ukrštanje, već se obrazuju samo dva fenotipa ljubičast i beo cvet u odnosu 9 : 7.

Oblik semena biljke hoću-neću (Capsela bursa-pastoris) određen je sa dva gena (A i B) i može biti trouglast i sočivast. Sočivast oblik semena nastaje saradnjom dva para recesivnih alela (genotip aabb), a trouglasto seme je rezultat svih ostalih kombinacija koje sadrže bilo koji dominantan alel. Fenotipski odnos u F2 generaciji je 15 : 1 (trouglasto : sočivasto).

Oblik bundeve određuju dva gena. Kada su u genotipu zastupljeni samo recesivni aleli (komplementarnost) onda je oblik kruškolik. Okruglast oblik ploda imaju biljke kod kojih se u genotipu nalaze bar po jedan dominantan alel oba gena (A-B-). Diskoidalan plod je rezultat genotipa u kome je prisutan dominantan alel jednog od gena, bilo gena A ili gena B (aaB- ili A-bb). Tako se u F2 generaciji ova tri fenotipa javljaju u odnosu 9 : 6 : 1 ( okruglast : diskoidalan : kruškolik)- vidi shemu.

Za više podataka pogledati nasleđivanje boje očiju

Aditivnost (sabirno dejstvo gena)

Aditivno dejstvo gena ostvaruje se ako je pojedinačno dejstvo svakog od poligena malo pa svaki od njih doprinosi jačini osobine tako što se njihovo dejstvo sabira. Tako se nasleđuju mnoge kvantitativne osobine, kao što su telesni rast i boja kože i očiju čoveka.

U determinaciju (određivanju) ovih osobina čoveka smatra se da učestvuje 3-4 gena (para alela). Što je u genotipu čoveka više dominantnih alela koji podstiču stvaranje pigmenta, boja kože je tamnija. Najtamniju boju kože imaju osobe kod kojih su svi aleli dominantni (AABBCC). Kako se u genotipu osobe broj dominantnih alela smanjuje tako je i boja kože sve svetlija. Najsvetliju boju kože imaju osobe koje sadrže sve recesivne alele (aabbcc).

Pretpostavimo da boju kože određuju samo dva gena A i B. U generaciji su osoba crne boje kože, genotipa AABB i osoba bele boje kože aabb. Analiziraćemo potomke F1 i F2 generacije :

P: AABB x aabb F1: AaBb x AaBb

U F1 generaciji se formiraju melezi umereno tamne boje kože.Melezi iz F1 generacije obrazuju 4 tipa gameta : AB, Ab, aB i ab koji međusobnim ukrštanjem daju 16 kombinacija genotipova (vidi dihibridno ukrštanje ) koje daju 5 različitih fenotipova:

1. fenotip tamna koža (pigment se obrazuje 100%) koji određuje genotip u kome su svi aleli dominantni – AABB; ovaj genotip se javlja u 1 od 16 kombinacija – 1/16

2. fenotip je manje tamna koža (obrazuje se 75% pigmenta), a genotip je sa tri bilo koja dominantna alela (npr. AABb) – javlja se u 4/16 kombinacija

3. fenotip je umereno tamna koža (obrazuje se 50% pigmenta) – genotip je sa bilo koja dva dominantna alela (npr. AAbb ili AaBb) – javlja se u 6/16 kombinacija

4. fenotip je umereno svetla boja kože (stvara se 25% pigmenta), a genotip je sa jednim, bilo kojim dominantnim alelom (Aabb, aaBb); javlja se u 4/16 kombinacija

5. fenotip je svetla boja kože (pigment se ne stvara), a određuje ga genotip bez dominantnih alela (aabb) koji se obrazuje u 1/16 kombinacija

Fenotipski odnos u F2 generaciji pri aditivnom nasleđivanju osobine (boja kože) koja je pod kontrolom dva gena smeštenih na različitim hromozomima je :

1 : 4 : 6 : 4 : 1 (tamna : manje tamna : umereno tamna : umereno svetla : svetla)

.

Epistaza (inhibitorno dejstvo gena)

Kada jedan gen koči (inhibira) dejstvo drugog nealelnog gena onda se takva interakcija naziva epistaza. Vrlo redak gen, odnosno njegov recesivan alel h, kada se nađe u homozigotnom stanju (hh), koči stvaranje antigena A i B u krvi čoveka. Tada se ne ispoljavaju krvne grupe A, B i AB jer, iako osobe imaju alele A ili B (ili oba), je njihovo dejstvo inhibirano ovim recesivnim genom h što predstavlja primer za recesivnu epistazu (tzv. Bombaj efekat, po indijskom gradu gde je otkriven). Tako npr. iako osoba ima genotip AAhh ona neće imati krvnu grupu A jer je alel A inhibiran. Osoba će tada imati O krvnu grupu.

Boja perja kokošaka kontrolisana je pomoću dva gena C i I. Gen C omogućuje stvaranje pigmenta koji daje boju perju, a gen I (dominantan alel) inhibira njegovo dejstvo pa je tada perje belo. Recesivan alel gena c je nefunkcionalan (pigment se ne stvara) pa je perje bele boje.

Ako se u P generaciji ukrste dve jedinke belog perja od kojih je jedna genotipa CCII, a druga genotipa ccii u F1 generaciji se dobijaju sve bele kokoške. Jedinke F1 generacije su heterozigoti za oba gena – CcIi pa iako imaju gen C pigment se ne stvara jer je inhibiran genom I.

U F2 generaciji dolazi do pojave dva fenotipa – belo i obojeno perje u odnosu 13 : 3. Samo genotip C-ii, koji se javlja u 3/16, daje obojeno perje. Svi ostali genotipovi (C-I-, ccI- i ccii) određuju belo perje – vidi shemu ukrštanja :

P: CCII x ccii (bele x bele) F1: CcIi x CcIi (bele x bele) F2: C- I- (9) , C- ii (3), ccii (1) , ccI- (3) b e l e > 13 : obojene > 3

Literatura

• Tucić, N, Matić, Gordana: O genima i ljudima, Centar za primenjenu psihologiju, Beograd, 2002.
• Marinković, D, Tucić, N, Kekić, V: Genetika, Naučna knjiga, Beograd
• Tatić, S, Kostić, G, Tatić, B: Humani genom, ZUNS, Beograd, 2002.
• Matić, Gordana: Osnovi molekularne biologije, Zavet, Beograd, 1997.
• Ridli, M: Genom - autobiografija vrste u 23 poglavlja, Plato, Beograd, 2001.
• Prentis S: Biotehnologija, Školska knjiga, Zagreb, 1991.
• Dumanović, J, marinković, D, Denić, M: Genetički rečnik, Beograd, 1985.
• Kosanović, M, Diklić, V: Odabrana poglavlja iz humane genetike, Beograd, 1986.
• Lazarević, M: Ogledi iz medicinske genetike, beograd, 1986.
• Švob, T. i sradnici: Osnovi opće i humane genetike, Školska knjiga, Zagreb, 1990.