Odstupanje od Mendelovih odnosa

1. OdstupanjeodMendelovihodnosa Interakcije između gena Epistaza

2. Interakcije između gena • Osobine mogu biti determinisane većim brojem gena. • Bejtson i Panet među prvima koji su ovo pokazali u eksperimentima ukrštanja sa živinom. • Različite rase kokoši imaju različit oblik kreste. • Bejtson i Panet su utvrdili da je kresta određena sa dva nezavisno segregirajuća gena R i P, svaki sa po dva alela.

3. Interakcije između gena • Demonstracija da dva gena koja nezavisno segregiraju mogu determinisati jednu osobinu. • Različite kombinacije gena rezultuju u različitim fenotipovima, najverovatnije usled interakcije njihovih produkata na biohemijskom ili ćelijskom nivou. • Oprez! Odnosi su isti kao u dihibridnom ukrštanju dvostrukih heterozigota, ali je reč o jednoj osobini i pojavi potpuno novih fenotipova koji nisu postojali u P generaciji! P RRpp rrPP RrPp F1 F2 9/16R-P- 3/16R-pp 3/16rrP- 1/16rrpp

4. Interakcije između gena • Genotipovi i fenotipovi potomstva ukrštanja dvostrukih heterozigota

5. Epistaza • Ukoliko dva ili više gena određuju neku osobinu, alel jednog od njih može maskiratiekspresiju alela drugog gena. • Gen čiji alel maskira efekat drugog gena se označava kao epistatičan. • Dominantna epistaza – dovoljan je jedan dominantni alel epistatičnog gena da maskira ekspresiju alela drugog gena. • Recesivna epistaza – potrebna su dva resesivna alela epistatičnog gena da bi maskirala ekspresiju alela drugog gena.

6. Epistaza – nasleđivanje boje ploda tikve Beli prekursor Neophodno cc, Dok C-blokira put P Žuti pigment Neophodno gg, Dok G-blokira put Zeleni pigment ccgg CCGG CcGg F1 Ukrštanje dvostrukih heterozigota daje: F2 12/16C-G-, C-gg 1/16ccgg 3/16ccG-

7. Epistaza – nasleđivanje boje cveta Lathyrus odoratus • Boja cveta može biti ljubičasta ili bela. • Dva gena C i P čiji aleli nezavisno segregiraju su oba neophodna za sintezu pigmenta antocijanina. • Par recesivnih alela na bilo kom od lokusa onemogućava sintezu pigmenta. P ccpp CcPp CCPP F1 prekursor Produkt gena C Produkt gena P antocijanin 9/16C-P- 7/16C-pp, ccP-, ccpp

8. Epistaza – nasleđivanje boje cveta Lathyrus odoratus • Neophodni su dominantni aleli na oba gena da bi se biohemijski put sinteze antocijana odigrao do kraja . • Ukrštanje dvostrukih heterozigota daje: prekursor Produkt gena C Produkt gena P antocijanin

9. Epistaza – nasleđivanje oblika kapsule kod biljke Hoću-neću • Gen B je duplikat gena A sa istom funkcijom. Prisustvo bar jednog dominantnog alela na bilo kom od gena rezultovaće trouglastom kapsulom. P AABB aabb F1 Put blokiran sa aa,bb AaBb F2 A-,-- ili --,B- 1/16 aabb 15/16A-B-, A-bb, aaB-

10. Tipovi epistaze • Određeni fenotip je obično rezultat procesa koji su kontrolisani sa nekoliko gena. Svaki od gena kontroliše neki od koraka koji zajedno rezultiraju u fenotipu.

11. Tipovi epistaze • Dominantna epistaza – Dominantni alel jednog lokusa maskira ekspresiju sa drugog. • Dvostruka dominantna epistaza – Dominantni alel sa jednog lokusa, drugog lokusa, ili sa oba maskira ekspresiju određenog fenotipa. • Recesivna epistaza – dva recesivna alela jednog lokusa maskiraju ekspresiju sa dugog lokusa. • Dvostruka recesivna epistaza – dva recesivna alela jednog lokusa, drugog lokusa ili na oba maskira ekspresiju određenog fenotipa. • Komplementarno dejsvo – recesivni par alela jednog genskog lokusa ili drugog lokusa, ali nikako zajedno maskiraju ekspresiju gena sa onog drugog lokusa.

12. Remećenje Mendelovih proporcija U slučaju epistaze broj fenotipskih glasa se smanjuje jer se pojedine genotipske klase grupišu!

13. Vezani geni, rekombinacije i mapiranje hromozoma

14. Vezani geni • Vezanost gena - neki geni su fizički povezani na istom hromozomu, pa se prenose zajedno pri formiranju polnih ćelija. • Rekombinacija – Vezanost nije apsolutna i geni mogu biti razdvojeni prilikom formiranja gameta. • Krosing-over i hijazma – U mejozi je moguće videti hromozome koji razmenjuju delove.

15. Mejotičke rekombinacije • Mogu da stvaraju haploidne genotipove potomaka koji se razlikuju od haploidnih parentalnih genotipova. • Intrahromozomalne • Rekombinacije gena na homologim hromozomima nastaju krosing-overom nesestrinskh hromatida u mejozi

16. Mejotičke rekombinacije • Dešavaju se na stupnju 4 hromatide. • Posle replikacije hromozoma.

17. Odstupanje od Mendelovih odnosa u slučaju vezanih gena • Prate se dve osobine npr. boja cveta i oblik polena. • F1 imaju oba dominantna svojstva. • U F2 generaciji ne dobija se očekivani odnos 9:3:3:1 što se očekuje po nezavisnom raspoređivanju. • Fenotipske klase koje liče na roditelje su zastupljenije od novih rekombinovanih klasa. • Dva gena su na istom hromozomu. 24,3 : 1,1 : 1,0 : 7,1

18. Odstupanje od Mendelovih odnosa u slučaju vezanih gena • Dominantni aleli su R i L • Resesvini aleli su r i l • Dvostruki hetrozigoti formiraju dva tipa gameta RL i rl • Ukoliko dođe do krosingovera nastaju gameti Rl i rL

19. Test ukrštanje • Dvostruki heterozigot se ukršta sa dvostrukim recesivnim homozigotom. • U slučaju test ukrštanja kod potomaka se uočava tip gameta. • nezavisnim raspoređivanjem hromozoma u gamete, uvek je rekombinantna klasa zastupljena sa 50%verovatnoće, odnosno, • nezavisno rasporedjivanje daje jednaku verovatnoću parentalnih i neparentalnih gameta u potomstvu. • važi za gene na različitim hromozomima, ali i za lokuse jako udaljene na istom hromozomu.

20. Test ukrštanje • Dvostruki heterozigot se ukršta sa dvostrukim recesivnim homozigotom. • U slučaju test ukrštanja kod potomaka se uočava tip gameta. • Učestalost rekombinantnog potomstva odgovara učestalosti rekombinantnih gameta. • Kada su dva gena vezana na istom hromozomu proporcija rekombinantnih gameta je manja od 50%. • Učestalost rekombinovanih gamete se koristi kao mera intenziteta vezanosti gena. • U primeru u proseku 18 od 100 hromozoma je imalo razmenu između gena vg i b. • Mapna jedinica, centiMorgan (cM) je jednaka učestalosti rekombinacije u procentima.

21. Hromozomske i genetičke mape • Vezanostgenanahromozomumože se predstavitigenetičkommapom- linearanrasporedgenadužhromozoma. • razmakizmeđu genaproporcionalanučestalošćurekombinacijeizmedjunjih. • Jedinica razdaljine izmedju gena je cM (centi Morgan) ili m.u (map unit), pri čemu 1m.u.=1% rekombinacije. Fizičke mape predstavljaju potpunu sekvencu DNK hromozoma sa razdaljinama i lokacijama gena merenabrojemnukleotida.

22. Genetička distanca i fizička distanca • Merenje genetičke distance i konstukcija genetičkih mapa se baziraju na učestalosti c.o. • Dugački hromozomi imaju više c.o. i veću gentičku mapu. • Međutim neki regioni hromozoma su podložniji rekombinacijama pa razdaljine na genetičkom mapama ne odgovaraju u potpunosti fizičkim mapama. Regioni u kojima je c.o. češći su izduženi na genetičkim mapama. • Rekombinaciono mapiranje otkriva redosled gena na hromozomima, ali samo grubu sliku pravog rastojanja između njih.

23. Rekombinaciono mapiranje sa tri gena • U slučaju restrikcionog mapiranja tri gena moguća su tri redosleda gena. Npr tri gena koji određuju boju tela, boju očiju i oblik krila kod Drosophila: • b pr vg • b vg pr • pr b vg • Dva para fenotipskih klasa su nastale jednostrukim c.o. Jedan par je nastao dvostrukim c.o. • U slučaju dvostrukog c.o. zameni se samo gen u sredini. • Dvostruki rekombinanti su najređi jer je verovatnoća za njihovo formiranje manja nego za jednostruke.

24. b pr vg b pr vg Rekombinaciono mapiranje sa tri gena b+ pr+ vg+ b pr vg b pr vg b pr+ vg+ 60 860 b pr vg b pr vg parentalni jednostruki c.o. b+ pr+ vg+ b+ pr vg 806 54 b pr vg b pr vg b pr vg+ b pr+ vg 97 4 b pr vg b pr vg jednostruki c.o. dvostruki c.o. b+ pr vg+ b+ pr+ vg 117 2 b pr vg b pr vg

25. Računanje učestalosti rekombinacija 60+54+4+2 • RF( b-pr ) =X 100 =6% = 6 m.u. 2 000 97+117+4+2 • RF( pr-vg ) = X 100 = 11% = 11 m.u. 2000

26. Interferenca i koeficijent koincidence • U slučaju mapiranja tri gena moguće je utrvrditi da li su c.o. u susednim regionima međusobno nezavisni. • Ukoliko su dva događaja nezavisna onda je verovanoća odigravanja oba događaja istovremeno jednaka proizvodu njihovih pojedinačnih verovatnoća. • Koeficijent koincidence je jednak količniku dobijenih i očekivanih dvostrukih rekombinanata. • CC=D/O=6/(0,06*0,11*2000)=0,45 • Koeficijent interferencije I=1-CC. • I se kreće od 0-1. O, dva događaja su nezavisna, 1 rekombinacije u susednim regionima su sprečene.

27. Višestruki krosingoveri • Dva rekombinaciona događaja koja se dese između postmatranih gena mogu poništiti međusobne efekte. • Na većim distancama mogu se maskirati efekti višestrukih razmena.

28. RF – učestalost rekombinacije RF=broj rekombinanata/ukupan broj potomaka x 100 • Dvostruki CO, • koji uključuje različite hromatide, • može voditi različitim ishodima: • 0 rekombinanata • 50% rekombinanata • 100% rekombinanata

29. Veza između učestalosti rekombinacija i mapne razdaljine • Postoji razlika između učestalosti rekombinacija i razdaljine između gena (mu). Ne uočavaju se sve rekombinacije. • Odnos učestalosti c.o. i mapne razdaljine je najprecizniji za bliske gene. • U slučaju jako udaljenih gena prava genetička distanca, koja zavisi od prosečnog broja c.o. na hromozomu, može biti veća nego uočena učestalost rekombinacije. • Multipli c.o. se mogu desiti između jako udaljenih gena, i neki od njih ne vode pojavi rekombinantnih hromozoma. • Za gene udaljenije od 20cM sve je veće odstupanje jer je sve veća verovatnoća multiplih c.o. • Odnos između učestalosti rekombinacija i razdaljine između gena. Za mala rastojanja postoji linearni raspored. Za veća rastojanja procenat rekombinacija potcenjuje pravu razdaljinu.

30. relativne razdaljine i povezanosti gena u odnosu na učestalost rekombinacije razlikaizmeđu učestalostirekombinacije (RF) irazdaljineizmeđu gena. m.u. mere koliko se rekombinacije stvarnodesilo izmedju gena, a RF govori o tome koliko je rekombinacija uočeno. RF=(SCO I + SCO II + DCO)x100/total

31. mapirajuća funkcija poboljšava tačnost učestalosti rekombinacija (RF) u odnosu na rastojanje • 0,1,2,…idogađaja • mprosečanbrojdogadjaja(srednji broj CO po mejozi) • učestalosti-teklase: (i)=e-mmi/i! • učestalostzai=0 je: (0)=e-mm0/0!=e-m • RF je m/2, polovinaproizvodaonihmejozakojesuimalenajmanjejedan CO u regionu: RF=1/2(1 - e-m ) • mapirajućafunkcija, zakorekciju RF • što je m veće, e-m je manje, a RF dostižemax 50%

32. primer: • naosnovuukrštanjadobijeni RF=30%. • Koliko je to u stvarim.u.,radaljine? • 0.30=1/2(1-e-m) • 0.60=1-e-m • e-m = 1-0.60=0.40 • iz tablice, za e-m =0.40, korigovanom je 0.90, • RF korigovano je 45m.u. • korekcijarazdaljine:nije 30 m.uveć 45 m.u.

33. Mitotičke rekombinacije • Kod nekih gljiva, Drosophila • Usled rekombinacija u somatskim ćelijama dolazi do stvaranja grupa ćelija u tkivu koje imaju različit fenotip od okolnih ćelija. Mozaicizam • Redak događaj, oko 1000 puta ređe nego u mejozi • Odigrava se takođe na stupnju 4 hromatide

34. Mitotičke rekombinacije • Povećana učestalost mitotičkih rekombinacija se sreće nakon delovanja pojedinim mutagenima. • Koristi se za testiranje genotoksičnosti fizičko-hemijskih agenasa. • Dovodi u homozigotno stanje lokuse distalno od CO (deo izmedju CO i kraja hromozoma) i na istom hromozomu, dalje od centromere.