Пара вопросов на генетическую тему

Комбинатор · февраля 13, 2006, 15:09:49

Собственно, хотелось бы уточнить пару моментов.

1. Каков механизм выбора включения активности именно доминантного аллеля гена и подавления активности его рецессивного аллеля, и вообще, более широко, чем определяется, какой из альтернативных генов, содержащихся в отцовской и материнской хромосомах будет активным, а какой пассивным?

2. Есть ли какая-нибудь связь между фактом вхождения генов в одну генетическую сеть, и их физической локализацией в геноме? Например, всегда ли все они входят в состав одной и той же хромосомы? Распологаются ли они преимущественно рядом (в предельном случае, на соседних участках) в хромосоме? И т.д.

Заранее спасибо за ответы или ссылки на сайты, где есть информация на эту тему.

Dims · февраля 13, 2006, 15:28:44

ДНК в хромосомах свёрнута в несколько раз и этот состояние поддерживается и управляется специальными белками. Если надо активизировать ген, то ДНК полностью разворачивается. Если надо выключить его -- сворачивается. (Конденсация и деконденсация хроматина) Наверное, возможны и промежуточные состояния.

Парность хромосом связана с двуполостью, то есть, она возникла из тех же эволюционных соображений. То есть, парность хромосом находится под управлением природы, а не является непреложным свойством.

Одни и те же гены могут менять свой вид, становиться то доминантными, то рецессивными (в разных поколениях, естественно). То есть, доминантность и рецессивность определяется структорой тех белков, которые составляют хромосому.

Скорее всего ген индентифицируется ими по местоположению, неспроста форма хромосом так стабильна. Природа специально её поддерживает такой, чтобы иметь возможность ориентироваться по форме и местоположению участков. Но не исключено, что гены могут содержать какие-то опознавательные участки, по которым система может узнавать их даже, если они переместятся.

Комбинатор · февраля 13, 2006, 15:40:52

Цитата: "Dims"
Одни и те же гены могут менять свой вид, становиться то доминантными, то рецессивными (в разных поколениях, естественно). То есть, доминантность и рецессивность определяется структорой тех белков, которые составляют хромосому.

Этот момент я не очень понял. Вы хотите сказать, что у разных организмов одного и того же вида структура белков в хромосоме может отличаться? А чем тогода она, в свою очередь, определяется? Очевидно, опять же генами? То есть, получается, вроде как, замкнутый круг? Или нет?

Dims · февраля 13, 2006, 15:55:26

Я не биолог, рассказываю как понял из прочитанного в разных книжках.

Не могу утверждать, что структура белков различается у разных организмов одного и того же вида. Вполне возможно, организм при этом уже станет другого вида. Этого я не знаю. Знаю, что он будет потомком исходного.

Могу утверждать, что если мы имеем, допустим, рецессивный ген кареглазости, то через некоторое количество поколений этот ген, оставаясь по содержанию тем же самым, может, однако, стать доминантным. И это изменение будет следствием изменения белков в хромосоме.

Структура белков, управляющих генами, определяется, конечно же, тоже генами. Но, мне кажется, не теми же самыми генами. То есть, например, ген кареглазости не управляет сам собой, а есть другой ген, который управляет активностью гена кареглазости. Хотя это я гарантировать не могу, я читал, что и между самими генами есть управляющие участки. Может быть, рядом с каждым геном есть участок, определяющий его активность.

В любом случае, активность может меняться независимо.

Комбинатор · февраля 13, 2006, 16:11:46

Цитата: "Dims"
Структура белков, управляющих генами, определяется, конечно же, тоже генами. Но, мне кажется, не теми же самыми генами. То есть, например, ген кареглазости не управляет сам собой, а есть другой ген, который управляет активностью гена кареглазости. Хотя это я гарантировать не могу, я читал, что и между самими генами есть управляющие участки. Может быть, рядом с каждым геном есть участок, определяющий его активность.

В любом случае, активность может меняться независимо.

Тогда, на сколько я понимаю, и геном, управляющим геном кареглазости, в свою очередь, тоже должен управлять другой "вышестоящий" управляющий ген, ибо для обеспечения самой возможности управления этот ген тоже должен существовать в нескольких аллельных формах.
Далее, положим, в обоих хромосомах попались рецессивные гены. Состав белков хромомом одинаковый, и, вроде как, не способствующий активизации рецессивныъ генов. Каким образом одному из них всё же удаётся активизироваться?

Dims · февраля 13, 2006, 16:33:11

Цитата: "Комбинатор"
Цитата: "Dims"
В любом случае, активность может меняться независимо.

Тогда, на сколько я понимаю, и геном, управляющим геном кареглазости, в свою очередь, тоже должен управлять другой "вышестоящий" управляющий ген

Наверное. Но я думаю, абсурда тут не получается. Скорее всего уровней конечное число, причём каждый последующий работает со всё более стратигическим материалом, как в человеческой организации.

ЦитироватьДалее, положим, в обоих хромосомах попались рецессивные гены. Состав белков хромомом одинаковый, и, вроде как, не способствующий активизации рецессивныъ генов. Каким образом одному из них всё же удаётся активизироваться?

На мой взгляд, тут мы путаем два вида активности, вероятно, по моей вине.

Давайте будем различать два понятия. 1) активность -- то есть, фактическая включённость или выключенность гена и 2) доминантность -- то есть, признак, принимающий два значения -- доминантный или рецессивынй

Итак, мне думается, механизм такой. В генах записано, какова их доминантность. Эта запись воплощается в одних белках, окружающих гены.

Какая-то система (тоже состоящая из белков) следит за тем, чтобы каждый участок хромосомы работал как надо. Она смотрит, допустим, вот такой-то участок. Так-с. У нас есть доминантный ген по этом поводу -- активизируем его. Рецессивный -- деактивируем. Другой вариант -- система видит, что доминантных генов нет. Чтож, тогда она активизирует оба рецессивных.

То, что описано выше -- моё мнение. Прямого подтверждения на уровне молекулярной биологии я сформулировать не могу.

Могут быть и другие механизмы. Например, доминантный ген может быть просто активнее. И тогда система просто подавляет рецессивный из тех соображений, что функция выражена достаточно. Если же имеется два рецессивных гена, то система оставляет их работающими оба, из тех соображений, что они оба работают плохо.

Но мне кажется, факты чёткого проявления менделевских законов говорят о том, что механизм тоже должен быть чётким.

Питер · февраля 13, 2006, 17:14:18

Пункт первый. Dims, вы плохо читали книжки по молбиологии. Или книжки были не те.

Пункт второй. Для Комбинатора.
1. Обычно в геноме экспрессируются оба аллеля одного гена. На сей счет есть специальные эксперименты - их не очень много. так как чисто технически это делать доволльно сложно. Доминантность\рецессивность при этом определяются свойствами не гена, а его продукта - РНК или белка. Скажем, есть аминокислотная замена в белке, нарушающая его активность. Есть два аллеля гена - один кодирует нормальный вариант белка, второй - низкоактивный. Если никая активность ведет к какому-либо фенотипу, то с точки зрения фенотипа гомозиготы по этому варианту (два аллеля с низкой активностью) будут гомозиготами по рецессивному аллелю - фенотип есть толкьо у них. Но с точки зрения экспрессии будут выявляться оба варианта (с поправками на возможную малую стабильность мутантного белка и некие другие тонкости). Есть часть генов, у которых экспрессируется только один аллель - материнского или отцовского происхождения. Это так называемый геномный импринтимнг. Явление довольно редкое - по крайней мере у человека. Связано с диффренциальным метилированием аллелей разного происхождения.
2. Если говорить о геномах высших организмов, то точной связи между локализацией генов в геноме и функцией кодиремых ими белков нет. Есть кластеризация (например, все гены альфа-глобиновых и бета-глобиновых генов расположены в двух кластерах и есть совместная регуляция их экспрессии на уровне кластера). Но для генов цикла Кребса такой кластеризации нет. В общем скорее нет, чем да.

Комбинатор · февраля 13, 2006, 17:14:43

Цитата: "Dims"
Наверное. Но я думаю, абсурда тут не получается. Скорее всего уровней конечное число, причём каждый последующий работает со всё более стратигическим материалом, как в человеческой организации.

Я тоже примерно так думаю. Вообще, похоже, что все контуры управления от генетических механзимов до мыслительной деятельности и даже функционирования государств работают примерно по одним и тем же фундаментальным законам. Только вот в подтверждение этой точки зрения хотелось бы набрать побольше фактического материала.

Цитата: "Dims"
Какая-то система (тоже состоящая из белков) следит за тем, чтобы каждый участок хромосомы работал как надо. Она смотрит, допустим, вот такой-то участок. Так-с. У нас есть доминантный ген по этом поводу -- активизируем его. Рецессивный -- деактивируем. Другой вариант -- система видит, что доминантных генов нет. Чтож, тогда она активизирует оба рецессивных.

Собственно, наиболее интересный вопрос для меня заключается в том, как система "видит", что положим, доминантных генов нет. Ведь для этого чему-нибудь типа РНК нужно:
1. Считать информацию о доминантности/рецессивности с гена, находящегося в "мужской" хромосоме.
2. Считать информацию о доминантности/рецессивности с аналогичного гена, находящегося в "женской" хромосоме.
3. Сравнить результат на неком логическом процессоре, и в зависимости от его результатов запустить экспрессию белков из той или иной хромосомы.

Довольно-таки нетриваиальный алгоритм для такой простой молекулы, как РНК!

Цитата: "Dims"
Но мне кажется, факты чёткого проявления менделевских законов говорят о том, что механизм тоже должен быть чётким.

Мне тоже так кажется. Ведь промежуточных состояний между, положим, двумя значениями признака цвета глаз, равных "карий" и "голубой" не существует, а если бы всё опреднлялось лишь интенсивностью экспрессии соотв. белков то они, по идее, должны были бы существовать. То есть, похоже, всё же существует некий триггерных механизм, имеющий зачастую лишь два устойчивых состояния.

Комбинатор · февраля 13, 2006, 17:25:44

Цитата: "Питер"
Пункт второй. Для Комбинатора.
...................

Спасибо. С этим теперь вроде более-менее понятно.

Цитата: "Питер"
2. Если говорить о геномах высших организмов, то точной связи между локализацией генов в геноме и функцией кодиремых ими белков нет. Есть кластеризация (например, все гены альфа-глобиновых и бета-глобиновых генов расположены в двух кластерах и есть совместная регуляция их экспрессии на уровне кластера). Но для генов цикла Кребса такой кластеризации нет. В общем скорее нет, чем да.

То есть, я правильно понимаю, что вполне возможна ситуация, когда ген, экспрессирующий определённый белок, и другой ген, регулирующий активность первого гена, расположены в разных хромосомах? То есть, это скорее правило, чем исключение?

Питер · февраля 13, 2006, 17:28:28

Комбинатор, с законами Менделя все далего не так просто, и доминантность\рецессивность понятие тоже не простое. На него накладываются такие странные вещи, как пентерантность (доля проявляющих фен лиц среди носителей доминантного аллеля) и экспрессивность (степень выраженности фенотипа - например, вырезка на крыле дрозофилы может быть еле видна или прорезать полкрыла). Плюс огромное количество признаков не моногенны (в частности и цвет глаз). С другой стороны, этот признак не мономорфен - сравните много карих глаз и сами увидите спектр вариантов окраски).

Dims · февраля 13, 2006, 17:41:15

Цитата: "Питер"Пункт первый. Dims, вы плохо читали книжки по молбиологии. Или книжки были не те.

Да, очень убедительно!

Питер · февраля 13, 2006, 17:51:21

Цитата: "Комбинатор"
Цитата: "Питер"
Пункт второй. Для Комбинатора.
...................

Спасибо. С этим теперь вроде более-менее понятно.

Цитата: "Питер"
2. Если говорить о геномах высших организмов, то точной связи между локализацией генов в геноме и функцией кодиремых ими белков нет. Есть кластеризация (например, все гены альфа-глобиновых и бета-глобиновых генов расположены в двух кластерах и есть совместная регуляция их экспрессии на уровне кластера). Но для генов цикла Кребса такой кластеризации нет. В общем скорее нет, чем да.

То есть, я правильно понимаю, что вполне возможна ситуация, когда ген, экспрессирующий определённый белок, и другой ген, регулирующий активность первого гена, расположены в разных хромосомах? То есть, это скорее правило, чем исключение?

Правильно. Более тог, один ген-регулятор может регулировать экспрессию большого ичла генов - причем из разных метаболических цепей.

Комбинатор · февраля 13, 2006, 18:06:01

Цитата: "Питер"
Правильно. Более тог, один ген-регулятор может регулировать экспрессию большого ичла генов - причем из разных метаболических цепей.

ОК, спасибо!

Питер · февраля 13, 2006, 18:17:35

Цитата: "Комбинатор"
Цитата: "Питер"
Пункт второй. Для Комбинатора.
...................

Спасибо. С этим теперь вроде более-менее понятно.

Цитата: "Питер"
2. Если говорить о геномах высших организмов, то точной связи между локализацией генов в геноме и функцией кодиремых ими белков нет. Есть кластеризация (например, все гены альфа-глобиновых и бета-глобиновых генов расположены в двух кластерах и есть совместная регуляция их экспрессии на уровне кластера). Но для генов цикла Кребса такой кластеризации нет. В общем скорее нет, чем да.

То есть, я правильно понимаю, что вполне возможна ситуация, когда ген, экспрессирующий определённый белок, и другой ген, регулирующий активность первого гена, расположены в разных хромосомах? То есть, это скорее правило, чем исключение?

Правильно. Более тог, один ген-регулятор может регулировать экспрессию большого ичла генов - причем из разных метаболических цепей.

gleb · февраля 14, 2006, 16:01:41

Добрый денечек всем!
Немножко добавлю. Все же функционально - родственные гены могут занимать определенную локализацию в пространстве, не случайную. Всем изв. пример - гены рРНК, находящиеся на разных хром-х в ядре локализуются в области т.н. "ядрышкового организатора". Далее, при сложении доменов хромосом в петли удаленные др. от др. фрагменты оказываются совмещенными. Изв. пример - с некоторыми типами промоторов и энхансеров.
Т.е. , с одной стороны, есть локализация на хромосомах, с др. - пространственная локализация участков хромосом, где в некоторых случаях показано совмещение.
Ну и вспомним цис- активные регуляторные участки, которые требуют именно точной локализации для работы, в отличае от транс - активных регуляторов/белков, которым это вроде не особо нужно.
Как обычно, реализованы оба варианта.
С уважением, "старый генетик" (сл. богу, не канонизированный).