מֵידָע

מהי קבוצת אפיסטאזיס?

מהי קבוצת אפיסטאזיס?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

אני מנסה לעטוף את ראשי סביב המושג אפיסטאזיס כבר כמה ימים, ואני חושב שאני מבין אותו, לפחות ברמה הבסיסית, אבל אני עדיין לא מבין כמה מהדרכים שבהן משתמשים במונח .

מה זה אומר אם גן A הוא אפיסטטי לגן B? האם זה פשוט אומר שגן A מסווה את הפנוטיפ של גן B כשהוא מתבטא? או שיש בזה יותר?

כמו כן, מה זה אומר כאשר גנים נמצאים באותה קבוצת אפיסטאזיס? אני לומד כעת את הוויסות העלה של PSY3 בשמרים כתוצאה מטיפול UV. PSY3 מקודד לחלבון היוצר את קומפלקס Shu יחד עם 3 חלבונים נוספים. מאמר אחד שאני קורא קובע ש-PSY3, נמצא באותה קבוצת אפיסטאזיס כמו שלושת הגנים האחרים המקודדים לחלבונים האחרים הללו. מה זה אומר?


מה זה אומר אם גן A הוא אפיסטטי לגן B? האם זה פשוט אומר שגן A מסווה את הפנוטיפ של גן B כשהוא מתבטא?

כן. שימו לב שזה לא אומר כלום על המנגנון. אם A ממיר 1 ל-2, ו-B ממיר 2 ל-3, אז A הוא אפיסטטי ל-B, אבל A הוא גם במעלה הזרם של B. במסלול איתות, נניח B מעכב את A ומונע ממנו לאות. מוטציה ב-B מאפשרת ל-A לאותת. מוטציה ב-A פירושה שאין איתות. מוטציות גם ב-A וגם ב-B אומר שאין איתות: A הוא אפיסטטי ל-B, אבל A הוא במורד הזרם של B.

קבוצת אפיסטאזיס היא קבוצה של גנים באותו מסלול. לדפוק כל שילוב של הגנים האלה לֹא לגרום לפנוטיפ חמור יותר מאשר להפיל את ה"רגיש" ביותר מבין הגנים הללו (המוטנט היחיד עם הפנוטיפ החמור ביותר).


אפיסטאזיס

בשימוש המקורי שלה, אפיסטאזיס התייחס למיסוך או ביטול המסכה של ההשפעות של החלפה אללית במיקום אחד על ידי מצב אללי במיקום שני. בשימוש מודרני, אפיסטאזיס מתייחס לכל קשר של אינטראקציה לא תוספת בין שני גנים או יותר בהשפעות המשולבות שלהם על פנוטיפ. אפיסטאזיס מוגדר רק בהקשר של שונות גנטית בלוקוסים מרובים. וריאציה זו עשויה להיות טבעית או ניסיונית.

אפיסטאזיס הוא מושג חשוב בגנטיקה ביוכימית, גנטיקה של אוכלוסיות וגנטיקה כמותית. למרות שהגדרתו משתנה במקצת בין תחומים אלה, הרעיון הבסיסי הוא שההשפעות של החלפה אללית בגן אחד יכולות להיות תלויות במצב האללי של גן או גנים אחרים. בגנטיקה ביוכימית, ניתן להשתמש בניתוח של קשרים אפיסטטיים כדי להקצות גנים למסלולים וכדי להגדיר את סדר פעולת הגנים בתוך מסלול. בגנטיקה של אוכלוסיות, אפיסטאזיס משחק תפקיד בתיאוריות של כושר והסתגלות. בגנטיקה כמותית, אפיסטאזיס קיבל משמעות רחבה יותר המקיפה כל אינטראקציה לא-תוסףית בין גנים ולעתים קרובות היא מזוהה עם מונח האינטראקציה בניתוח השונות. הגדרת סולם המדידה חשובה כאשר בוחנים אפיסטאזיס מכיוון שניתן להסיר חלק מאינטראקציות סטטיסטיות על ידי שינוי סולם, לדוגמה, ניתן להמיר אפקטים כפליים להשפעות נוספות על ידי נטילת לוגריתמים. אינטראקציות אפיסטטיות יכולות להיות סינרגטיות (יותר מתוספות) או אנטגוניסטיות (פחות מתוספות). כאשר שני גנים מקיימים אינטראקציה סטטיסטית, משתמע שהם חייבים לקיים אינטראקציה פיזית, או באמצעות אינטראקציה ישירה (חלבון-חלבון) או בעקיפין דרך רשת של תוצרי גנים המקיימים אינטראקציה. לפיכך, אפיסטאזיס סטטיסטי יכול לספק תובנות לגבי הארכיטקטורה הגנטית העומדת בבסיס הפנוטיפים המורכבים.


אפיסטאזיס היא התופעה שבה ההשפעה של גן אחד תלויה בנוכחות של 'גן משנה' אחד או יותר, כלומר הרקע הגנטי. אפיסטאזיס מתאר כיצד אינטראקציות גנים יכולות להשפיע על פנוטיפים. דוגמה חשובה לכך היא הפיגמנטציה בעכברים המושפעת מהמקום של גן הפיגמנטציה ולא נוכחות רק הגן עצמו.

המשך ללמוד הסברים ביולוגיה

מהו נפח שבץ?

בפיזיולוגיה קרדיווסקולרית, נפח שבץ (SV) הוא נפח הדם הנשאב מהחדר השמאלי לכל פעימה. נפח פעימה .

מה זה Half Life?

זמן מחצית חיים הוא הזמן הנדרש לכמות להפחית למחצית הערך ההתחלתי שלה. המונח נפוץ בשימוש.

מה זה שבץ?

שבץ מוחי הוא מצב רפואי שבו זרימת דם לקויה למוח גורמת למוות של תאים. יש .

מה זה אטריה?

האטריום הוא החדר העליון שדרכו הדם חודר ללב. יש שני פרוזדורים בלב האדם.

מה זה בטן?

הקיבה היא איבר שרירי וחלול במערכת העיכול של בני אדם ובעלי חיים רבים אחרים, כולל מספר חסרי חוליות. .

מהי הרחבת כלי דם?

הרחבת כלי דם היא התרחבות של כלי דם והיא בדרך כלל תוצאה של הרפיה של תאי שריר חלקים בתוך .


המחלקה לביולוגיה, קווינס קולג' של אוניברסיטת סיטי של ניו יורק, ניו יורק, ארה"ב

המחלקה לביולוגיה, קווינס קולג' של אוניברסיטת העיר ניו יורק, ניו יורק, ארה"ב

סיכום

ניתוח אפיסטאזיס הוא השיטה הגנטית המשמשת לזיהוי קבוצת הגנים השולטים בתהליך או מסלול תאי מסוים ולקביעת מפת סדר תפקוד המשקפת את רצף האירועים במסלול הנשלט על ידי מספר גנים. שני סוגים של מסלולים מוגדרים: המסלול התלוי במצע ומסלול הוויסות המתג. מסלול הרגולציה של המתג מורכב מגנים המקודדים לגורמים רגולטוריים שליליים או חיוביים המתחלפים בין מצב "מופעל" ל"כבוי", בהתאם לאירוע איתות במעלה הזרם. נדונים מאפיינים של מחלקות המוטציות שניתן להשיג בגנים של מסלול רגולטורי מתג, כגון מוטציות מכוננות ומוטציות פליאוטרופיות. מוצגות שיטות לביצוע ניתוח אפיסטאזיס. מודלים של אינטראקציות גנטיות של גנים בשני סוגי המסלולים מוצגים כדי לספק לקורא את הכלים הדרושים לפרש את התוצאות של ניתוח אפיסטאזיס.


בְּעָיָה: אשר להלן הוא דוגמה של אפיסטאזיס? א. לתרנגולת עם אלל דומיננטי בגן R יש מסרק ורדים, ולתרנגולת עם אללים דומיננטיים בגן P יש מסרק אפונה. עם זאת, לתרנגולת עם אללים דומיננטיים בגנים R ו-P יש מסרק אגוזי מלך. לאדם עם שני עותקים של אלל lA בגן ABO יש סוג דם A. ולאדם עם שני עותקים של אלל lB בגן ABO יש סוג דם B עם זאת, לאדם עם הגנוטיפ lAIB יש את סוג הדם ABc. לחתול עם שני אללים דומיננטיים בגן H יש שיער קצר, ולחתול עם שני אללים רצסיביים בגן H יש שיער ארוך עם זאת, לחתול עם אלל דומיננטי ואלל רצסיבי בגן H יש שיער קצר. לזבוב עם אלל דומיננטי בגן S יש שערות גוף קצרות ולזבוב עם אלל Q דומיננטי בגן W יש עיניים לבנות עם זאת לזבוב עם אללים דומיננטיים גם בגן S וגם בגן W יש שיער גוף קצר ולבן. עיניים

א. לתרנגולת עם אלל דומיננטי בגן R יש מסרק ורדים, ולתרנגולת עם אללים דומיננטיים בגן P יש מסרק אפונה. עם זאת, לתרנגולת עם אללים דומיננטיים בגנים R ו-P יש מסרק אגוזי מלך

ב. לאדם עם שני עותקים של אלל l A בגן ABO יש סוג דם A. ולאדם עם שני עותקים של אלל l B בגן ABO יש סוג דם B עם זאת, לאדם עם הגנוטיפ l AIB יש את הדם סוג AB

ג. לחתול עם שני אללים דומיננטיים בגן H יש שיער קצר, ולחתול עם שני אללים רצסיביים בגן H יש שיער ארוך עם זאת, לחתול עם אלל דומיננטי ואלל רצסיבי בגן H יש שיער קצר

ד. לזבוב עם אלל דומיננטי בגן S יש שערות גוף קצרות ולזבוב עם אלל Q דומיננטי בגן W יש עיניים לבנות עם זאת לזבוב עם אללים דומיננטיים גם בגן S וגם בגן W יש שיער גוף קצר ולבן. עיניים

שאלות נפוצות

איזה מושג מדעי אתה צריך לדעת כדי לפתור בעיה זו?

המדריכים שלנו ציינו שכדי לפתור בעיה זו תצטרך ליישם את תפיסת האפיסטאזיס. אתה יכול לצפות בשיעורי וידאו כדי ללמוד אפיסטאזיס. או אם אתה צריך יותר תרגול אפיסטאזיס, אתה יכול גם לתרגל בעיות תרגול אפיסטאזיס.

מה הקושי של בעיה זו?

המדריכים שלנו דירגו את הקושי שלאשר להלן הוא דוגמה של אפיסטאזיס? א. עוף . כמו קושי גבוה.

כמה זמן לוקח לפתור את הבעיה הזו?

למורה המומחה שלנו לביולוגיה, קייטלין, לקח 11 דקות ו-46 שניות לפתור את הבעיה הזו. אתה יכול לעקוב אחר השלבים שלהם בהסבר הווידאו למעלה.

לאיזה פרופסור הבעיה הזו רלוונטית?

בהתבסס על הנתונים שלנו, אנו חושבים שהבעיה הזו רלוונטית לשיעור של פרופסור Altomare ב-UCF.


מהי קבוצת אפיסטאזיס? - ביולוגיה

מוצרי גנים אפיסטטיים אינם כוללים איזה מהבאים?

  • הורמונים סטרואידים
  • גורמי תמלול
  • חלבונים מדכאים
  • אנזימים
2 . שְׁאֵלָה

שני עכברי אגוטי עם גנוטיפים של AaCc מתכלים. במשך שנה הם מייצרים 63 עכברי אגוטי, 20 עכברים שחורים ו-28 עכברים לבקנים. מהם הגנוטיפים של עכברי הלבקנים?

3 . שְׁאֵלָה

לדלעות הקיץ יכולות להיות פירות צהובים, ירוקים או לבנים עקב אפיסטאזיס דומיננטי. מה ייצור היחס הפנוטיפי הצפוי של WwYy x WwYy?

4 . שְׁאֵלָה

איזה סוג של אינטראקציה בין גנים מתוארת על ידי גן אחד המסווה את הביטוי של גן אחר במיקום אחר?

ניווט בקורס

תגי מוצר

הירשם

סקירת פרטיות

קובצי Cookie הכרחיים חיוניים לחלוטין כדי שהאתר יפעל כראוי. קטגוריה זו כוללת רק עוגיות המבטיחות פונקציונליות בסיסית ותכונות אבטחה של האתר. עוגיות אלו אינן מאחסנות מידע אישי.

כל קובצי Cookie שעשויים לא להיות נחוצים במיוחד לתפקוד האתר ומשמשים במיוחד לאיסוף נתונים אישיים של המשתמש באמצעות ניתוחים, מודעות, תוכן מוטמע אחר נקראים קובצי Cookie לא הכרחיים. חובה להשיג את הסכמת המשתמש לפני הפעלת קובצי Cookie אלה באתר שלך.


מהי פליאוטרופיה?

פליאוטרופיה מתרחשת כאשר גן בודד משפיע על תכונות פנוטיפיות מרובות. גנים מסוימים משפיעים על תכונות רבות ושונות. הם לא מקודדים עבור מאפיין אחד. על פי פליאוטרופיה, גן אחד תורם למספר מאפיינים לא קשורים. לדוגמה, הגן המקודד לצבע מעיל הזרעים אינו אחראי רק לצבע מעיל הזרעים, אלא הוא גם תורם לפיגמנטציה של הפרחים והצירים.

איור 02: פליאוטרופיה

ישנן דוגמאות רבות לגנים פליאוטרופיים גם בבני אדם. תסמונת מרפן היא הפרעה המראה פליאוטרופיה. גן אחד אחראי לקבוצת תסמינים, כולל רזון, תנועתיות יתר במפרקים, התארכות גפיים, פריקת עדשה ורגישות מוגברת למחלות לב. יתר על כן, פנילקטונוריה (PKU) היא אחת הדוגמאות המצוטטות ביותר לפליוטרופיה בבני אדם. פגם בגן המקודד לאנזים פנילאלנין הידרוקסילאז גורם לפנוטיפים המרובים הקשורים ל-PKU, לרבות פיגור שכלי, אקזמה ופגמים בפיגמנט.


תפקידים של חברי קבוצת אפיסטאזיס RAD6 בסינתזת טרנסלציה ספונטנית תלוית פולצטה ב-Saccharomyces cerevisiae

נגעי DNA המתעוררים במהלך מטבוליזם תאי תקין יכולים לחסום את ההתקדמות של פולימראזות DNA שכפולות, מה שמוביל לעצירת מחזור התא, ובאיקריוטים גבוהים יותר, לאפופטוזיס. לחלופין, ניתן לסבול נגעים חוסמים כאלה באופן זמני באמצעות מנגנון מעקף המבוסס על רקומבינציה או סינתזת טרנסלציה. ב-Saccharomyces cerevisiae, חברי קבוצת האפיסטאזיס RAD6 הם שחקנים מרכזיים בוויסות מעקף הנגע על ידי פולימראז ה-DNA הטרנסליציוני Polzeta. במחקר זה, נעשה שימוש בשינויים בקצב ההיפוך ובספקטרום של האלל lys2DeltaA746 -1 ה-frameshift כדי להעריך כיצד אובדן חברי קבוצת האפיסטאזיס RAD6 משפיע על המוטגנזה התלויה ב-Polzeta בתגובה לנזק ספונטני. הנתונים שלנו תואמים מודל שבו מוטגנזה תלויה ב-Polzeta מסתמכת על נוכחות של Rad5 או Rad18, אשר מקדמים שני מסלולים מועדים לשגיאות ברורים שחופפים חלקית ביחס לסגוליות הנגע. תת-היחידה הקטנה ביותר של Poldelta, Pol32, נדרשת גם למוטגנזה ספונטנית תלויה ב-Polzeta, דבר המצביע על תפקיד שיתוף פעולה בין Poldelta ו-Polzeta למעקף של נגעים ספונטניים. מסלול שלישי נטול שגיאות מסתמך על נוכחות Mms2, אך ייתכן שלא ידרוש PCNA.

דמויות

דגם נוכחי למעקף נגע...

מודל נוכחי עבור מעקף נגע מקודם על ידי RAD6 קבוצת אפיסטאזיס בתגובה...

ספקטרום היפוך של סוג פראי ו...

ספקטרום היפוך של זנים מסוג פרא ומוטנטים. המספר הכולל של חוזרים עצמאיים...

ספקטרום היפוך של זנים פגומים...

ספקטרום היפוך של זנים פגומים ב-NER וב-SLB. ראה איור 2 עבור...

ספקטרום היפוך של זנים פגומים בתיקון.…

ספקטרום היפוך של זנים פגומים בתיקון. ראה איור 2 לפרטים.

מודל שלושה מסלולים מוצע לספונטניות...

מודל שלושה מסלולים מוצע לעקוף נגע ספונטני RAD6 חברי קבוצת אפיסטאזיס. לַעֲקוֹף…


מבוא

תפקוד בביולוגיה נובע מפעולה קולקטיבית של רכיבים בודדים. מוטציה בכל רכיב אחד יכולה לשנות את המצב הקולקטיבי של המערכת, ולשנות את ההשפעה של מוטציות מאוחרות יותר. לכן, למוטציות מרובות יכולות להיות השפעות שונות מסכום חלקיהן. אפיסטאזיס כזה, או חוסר התאמה (איור 1a), נמצא על פני סולמות של ארגון ביולוגי: מחלבונים בודדים (Starr and Thornton 2016 Adams et al. 2019 Domingo et al. 2019), ועד גנטי תוך-תאיים (Macía et al. 2012 Rojas Echenique et al. 2019) ורשתות מטבוליות ( Segrè et al. 2005 Bajić et al. 2018), למערכות אקולוגיות מורכבות של מינים רבים ( Grilli et al. 2017 Gould et al. 2018). מלבד היותו קשה למדידה ניסיוני, אפיסטאזיס יכול גם לעכב את האבולוציה הטבעית של מערכת ביולוגית, על ידי הפיכת מפות רצף לתפקוד למחוספסות מאוד (Kauffman and Weinberger 1989), עם שיאי כושר מקומיים רבים שיכולים ללכוד מסלולים אבולוציוניים ובכך ליצור אבולוציה יותר תלויה, פחות צפויה ופחות הפיכה (Starr and Thornton 2016 Domingo et al. 2019 Starr et al. 2017, 2018).

מצבים פיזיים איטיים יכולים להגביל אינטראקציות מוטציות. (א) אי-התוספת בין זוגות של מוטציות אני ו י על כושר ו מגדיר את המטריצה ​​האפיסטטית Δ Δ F i j ⁠ . (ב) צימודים אפיסטטיים נמצאים בהיקפים רבים, מתוך חלבון בודד ועד לרוחב הגנום. (ג, ד) אנו מניבים אפיסטאזיס במערכות עם שונה מבחינה איכותית גוּפָנִי דִינָמִיקָה. כמה מערכות ביולוגיות (ד) באופן טבעי מראים פער גדול בספקטרום לוחות הזמנים של הרפיה, כלומר, מצבי הרפיה מסוימים (כתומים) איטיים הרבה יותר מאחרים. (ה) אנו טוענים שללא מצבים איטיים כמו ב(ג), השפעת המוטציות היא ייחודית במרחב התצורה הגבוה של המערכת (למשל, הקואורדינטות המולקולריות של כל האטומים בחלבון). (ו) לעומת זאת, עם מצב איטי כמו ב(ד), אנו טוענים שההשפעה של מוטציות מוגבלת בעיקר לתת-הממד הנמוך (כתום) המוגדר על ידי המצב האיטי. כתוצאה מכך, למרות צימודים אפיסטטיים בין מוטציות (אני, י) או (M, נ) עדיין יכול להיות חזק כמו ב (ה), הם קשורים כעת זה לזה באמצעות חוסר הלינאריות של פונקציית הכושר ו (קווי מתאר סגולים) לאורך המצב האיטי, מה שמוביל לאפיסטאזיס עולמי.

מצבים פיזיים איטיים יכולים להגביל אינטראקציות מוטציות. (א) אי-התוספת בין זוגות של מוטציות אני ו י על כושר ו מגדיר את המטריצה ​​האפיסטטית Δ Δ F i j ⁠ . (ב) צימודים אפיסטטיים נמצאים בהיקפים רבים, מתוך חלבון בודד ועד לרוחב הגנום. (ג, ד) אנו מניבים אפיסטאזיס במערכות עם שונה מבחינה איכותית גוּפָנִי דִינָמִיקָה. כמה מערכות ביולוגיות (ד) באופן טבעי מראים פער גדול בספקטרום לוחות הזמנים של הרפיה, כלומר, מצבי הרפיה מסוימים (כתומים) איטיים הרבה יותר מאחרים. (ה) אנו טוענים שללא מצבים איטיים כמו ב(ג), ההשפעה של מוטציות היא אידיוסינקרטית במרחב התצורה הגבוה של המערכת (למשל, הקואורדינטות המולקולריות של כל האטומים בחלבון). (ו) לעומת זאת, עם מצב איטי כמו ב(ד), אנו טוענים שההשפעה של מוטציות מוגבלת בעיקר לתת-הממד הנמוך (כתום) המוגדר על ידי המצב האיטי. כתוצאה מכך, למרות צימודים אפיסטטיים בין מוטציות (אני, י) או (M, נ) עדיין יכול להיות חזק כמו ב (ה), הם קשורים כעת זה לזה באמצעות חוסר הלינאריות של פונקציית הכושר ו (קווי מתאר סגולים) לאורך המצב האיטי, מה שמוביל לאפיסטאזיס עולמי.

עם זאת, ניתוחים עדכניים של נתוני מוטגנזה עמוקה (Otwinowski 2018 Otwinowski et al. 2018 Sailer and Harms 2018) העלו כי אפיסטאזיס בכמה מערכות ביולוגיות אמיתיות עשוי להיות מוגבל מאוד. המכונה אפיסטאזיס גלובלי או לא ספציפי (Starr and Thornton 2016), אפיסטאזיס כזה לובש צורה של אי-לינאריות גלובלית המעוותת תכונה תוספת בסיסית. לדוגמה, מוטציות עצמן עשויות להיות תוספות ביעילות בקביעת אנרגיית הקיפול ה של חלבון, אבל יציבות מתקפלת, מכומדת על ידי פונקציה לא ליניארית ו(ה) של אנרגיה (למשל, f ∼ exp ( − E / k BT ) ⁠ , בכל זאת יראה אפיסטאזיס חזק (Otwinowski 2018). במקרה זה, מספיקים רק מספרים עצמאיים בודדים - ולפיכך רק מעט מדידות - כדי לציין את כל השאר אינטראקציות מוטציות. בנוסף, ההשלכות האבולוציוניות של אפיסטאזיס גלובליות שונות גם הן: נוף הכושר צפוי להיות פחות מחוספס וקל יותר לניווט (Kryazhimskiy et al. 2014).

מהם הגורמים המכניסטיים של אפיסטאזיס מוגבל (DePristo et al. 2005 Lehner 2011 Sailer and Harms 2017 Otwinowski 2018 Domingo et al. 2019)? כלומר, אילו סוגים של אינטראקציות פיזיות או מנגנונים בסיסיים גורמים לאפיסטאזיס מחוספס לחלוטין, או "ספציפי" (Starr and Thornton 2016), - עם אי-חיזוי ומורכבות נלווים - לעומת אינטראקציות שמובילות במקום זאת לאפיסטאזיס גלובלי מפושט? תשובה ברורה אחת היא שאינטראקציות פיזיות חזקות וישירות יוצרות אפיסטאזיס ספציפי, ואילו אתרים שאינם מקיימים אינטראקציה או אינטראקציה חלשה (למשל, תרומות תוספות לאנרגיה חופשית [Otwinowski 2018]), עם אי-לינאריות שהוכנסה במקומות אחרים (למשל, במדידה או בהתייחסות תפקוד לכושר [Lehner 2011]), מובילים לאפיסטזיס גלובלי. למרות שאינטראקציות חלשות מובילות בוודאי לאפיסטאזיס גלובלי או ללא, מקרים רבים של עניין בביולוגיה כרוכים באינטראקציות פיזיות חזקות, כמו באינטראקציות בין שאריות בליבה הקומפקטית של מבנה חלבון.

כאן, אנו טוענים כי אפיסטאזיס גלובלי יכול להופיע באופן גנרי במערכות ביולוגיות, אם זה ארוך גוּפָנִי הדינמיקה - התגובה שלהן להפרעות חולפות - מתוארת רק על ידי כמה דרגות חופש קולקטיביות. אלה כוללים חלבונים עם כמה מצבים מכניים או רטט "רכים", כמו גם רשתות ויסות גנים שרמות הביטוי שלהן נרגעות בעיקר לאורך כמה מצבים קולקטיביים איטיים. אנו מראים שמערכות אלו מפגינות תגובה סטריאוטיפית למוטציות, כאשר שילובים של מוטציות נאלצים לקיים אינטראקציה רק ​​באמצעות כמה מצבים פיזיים קולקטיביים איטיים. זה, בתורו, מרמז על אפיסטאזיס גלובלי, אשר בקירוב הפרעה קטנה, אנו מאבחנים לפי דרגה מופחתת של המטריצה ​​האפיסטטית: כלומר, המטריצה ​​של O (N 2) אינטראקציות אפיסטטיות זוגיות בין נ מוטציות מוגדרות לחלוטין על ידי מספרי O (N). נופי הכושר האבולוציוניים התואמים נמצאו פחות מחוספסים וקלים יותר לניווט, מה שמצביע על כך שניתן לבחור עבור "התפתחות" על ידי בחירה בהפרדה של לוחות זמנים ביו-פיזיים.

הטיעונים שלנו חלים על מוטציות שיש להן השפעה קטנה על המבנה הפיזי בגבול זה, ההשפעה המבנית נטו של מוטציות מרובות היא תוסף, למרות שהפונקציה או כל תכונה פיזיקלית (למשל, יעילות קטליטית, זיקה מחייבת ויציבות) יכולה להיות חזקה. מוטרד ומכאן להיות מאוד לא תוסף. ברקע של מצב איטי, אנו מוצאים שמוטציות כאלה מטרידות את המערכת הביולוגית לאורך סעפת ממדית נמוכה, בהתאם לנתונים מבניים על חלבונים ונתונים פרוטאומיים ב אי קולי.

יש לציין שלמרות שאנו מניחים הנחות לגבי מוטציות, הניתוח שלנו חל באופן נרחב על מחלקה גדולה של פונקציות כושר ויכול לחול גם על מערכות אחרות שאינן מוטציות, מסדר גבוה באינטראקציה בביולוגיה, כגון אינטראקציות בין תרופות (Yeh et al. 2006 Chait et al. 2007 Wood et al. 2012) או רשתות אקולוגיות ( Grilli et al. 2017 Sanchez-Gorostiaga et al. 2018). בסך הכל, התוצאות שלנו מצביעות על מקור פיזי לאפיסטזיס אבולוציוני מוגבל ומנמקות את התרחשותם של מצבים איטיים, קולקטיביים בחלבונים וברשתות ביולוגיות.


פליאוטרופיה

גנים מסוימים משפיעים על יותר מתכונה פנוטיפית אחת. זה נקרא פליאוטרופיה . ישנן דוגמאות רבות לפליוטרופיה בבני אדם. הם כוללים בדרך כלל חלבונים חשובים הדרושים להתפתחות תקינה או לתפקוד של יותר ממערכת איברים אחת. דוגמה לפליוטרופיה בבני אדם מתרחשת עם הגן המקודד לחלבון העיקרי בקולגן, חומר המסייע ביצירת עצמות. חלבון זה חשוב גם באוזניים ובעיניים. מוטציות בגן גורמות לבעיות לא רק בעצמות, אלא גם באיברי החישה הללו, וכך התגלו ההשפעות הפליוטרופיות של הגן.

דוגמה נוספת לפליוטרופיה מתרחשת עם אנמיה חרמשית. הפרעה גנטית רצסיבית זו מתרחשת כאשר יש מוטציה בגן המקודדת בדרך כלל לחלבון תאי הדם האדומים הנקרא המוגלובין. לאנשים עם ההפרעה יש שני אללים להמוגלובין חרמשיים, הנקראים כך על שם צורת המגל (בתמונה באיור 5.14.6) שתאי הדם האדומים שלהם מקבלים בתנאים מסוימים (כמו מאמץ גופני). תאי הדם האדומים בצורת מגל סותמים כלי דם קטנים, וגורמים להשפעות פנוטיפיות מרובות, כולל עיכוב של גדילה גופנית, עיוותים מסוימים בעצמות, אי ספיקת כליות ושבץ מוחי.

איור 5.14.6 לשם השוואה, כדורית הדם האדומה בצורת מגל משמאל מוצגת לצד מספר תאי דם אדומים תקינים.

גנים מסוימים משפיעים על הביטוי של גנים אחרים. זה נקרא אפיסטאזיס . אפיסטאזיס דומה לדומיננטיות, אלא שהיא מתרחשת בין גנים שונים, ולא בין אללים שונים לאותו גן.

לבקנות היא דוגמה לאפיסטזיס. לאדם עם לבקנות אין כמעט פיגמנט בעור. המצב מתרחש עקב גן שונה לחלוטין מהגנים המקודדים לצבע העור. לבקנות מתרחשת מכיוון שחלבון בשם טירוזינאז, הדרוש לייצור פיגמנט עור תקין, אינו מיוצר, עקב מוטציה גנטית. אם לאדם יש את המוטציה הלבקנית, לא יהיה לו פיגמנט בעור, ללא קשר לגנים של צבע העור שעברו בתורשה.

תכונה: הגוף האנושי שלי

האם אתה יודע את סוג הדם שלך ב-ABO? במקרה חירום, ידיעת פיסת המידע היקרה הזו עשויה להציל את חייך. אם אי פעם תזדקק לעירוי דם, חיוני שתקבל דם התואם את סוג הדם שלך. למה? אם הדם שעורוי לגופך מכיל אנטיגן שהדם שלך אינו מכיל, נוגדנים בפלסמת הדם שלך (החלק הנוזלי של הדם שלך) יזהו את האנטיגן כזר לגופך ויגרמו לתגובה הנקראת אגלוטינציה. בתגובה זו, כדוריות הדם האדומות שעברו עירוי יתקבצו יחד. תגובת האגלוטינציה היא חמורה ועלולה להיות קטלנית.

הכרת האנטיגנים והנוגדנים הקיימים בכל אחד מסוגי הדם של ABO תעזור לך להבין איזה סוג(ים) של דם תוכל לקבל בבטחה אם אי פעם תזדקק לעירוי. מידע זה מוצג באיור 5.14.7 עבור כל סוגי הדם של ABO. אם יש לך סוג דם A, זה אומר שלכדוריות הדם האדומות שלך יש את האנטיגן A ושפלזמת הדם שלך מכילה נוגדנים נגד B. אם היית מקבל עירוי של דם מסוג B או סוג AB, שלשניהם יש את האנטיגן B, נוגדני האנטי-B שלך יתקפו את תאי הדם האדומים שעברו עירוי, וגורמים לאגלוטינציה.

איור 5.14.7 אנטיגנים ונוגדנים בסוגי דם ABO.

אולי שמעתם שאנשים עם סוג דם O נקראים “תורמים אוניברסליים,” ושאנשים עם סוג דם AB נקראים מקבלי אוניברסליים. לאנשים עם דם מסוג O אין אנטיגנים A או B בדמם, כך שאם הדם שלהם עובר עירוי למישהו עם סוג דם ABO שונה, זה לא גורם לתגובה חיסונית, כלומר הם יכולים לתרום דם לכל אחד. מצד שני, לאנשים עם דם מסוג AB אין בדם נוגדנים אנטי-A או אנטי-B, ולכן הם יכולים לקבל עירוי דם מכל אחד. אילו סוגי דם יכולים לקבל בבטחה עירוי של דם מסוג AB, ואיזה סוג דם יכולים להתקבל בבטחה על ידי בעלי דם מסוג O?