Доминанттуулук (генетикада) макаласын оңдоо, толуктоо, тактоо

Доминанттуулук — бир гендеги аллелилердин (аллель — бир гендеги формалар) өз ара мамиле формасы, мында алардын бирөөсү (доминант) экинчисинин (рецессивдүү) көрүнүштөрүн басмырлайт (басаңдатат) жана ушундай ыкма менен доминанттуу гомозигот ошондой эле, гетерозиготтордун көрүнүштөрүнүн чыгуусун аныктайт.

Макала мазмуну

Доминанттуулуктагы кошумча терминдер
Толук доминанттуулук
Толук эмес доминанттуулук
Кодоминанттуулук
Доминанттуулуктун башка варианттары
Доминанттуулуктун салыштырмалуу мүнөзү
Молекулярдык механизмдер
Доминанттуулук эволюциясы

Доминанттуулуктагы кошумча терминдер
Гомозигота — гомологиялуу хромосомаларда гендердин окшош аллелилерди алып жүргөн диплоиддик организм же клетка.

Гетерозигота — гомологиялуу хромосомаларда түрдүү аллелдер менен берилген диплоиддик же полиплоиддик өзөктөр (ядролор), клеткалар же көп клеткалуу организмдер, гендердин көчүрмөлөрү.

Рецессия – биологияда кайсы бир тукум куучулук белгилердин акырындык менен (эволюциялык) жок болушу.

Рецессивдүү белги — рецессивдүү аллельдин белгилерин басаңдатууда гетерозиготтуу организмдерде белгиленбеген белги.

Рецессивдүү аллель — доминанттык аллельдин жанында фенотиби байкалбаган гендин варианты. Рецессивдүү аллель өзү тарабынан аныкталуучу белгинин чыгышын, гомозиготтук абалда болгондо гана (ошондой эле рецессивдүү аллель менен түгөйлүктө) камсыздай алат.

Толук доминанттуулук
Толук доминанттык кылууда гетерозиготанын фенотиби доминант гомозиготанын фенотибинен берилген аллелинде айырмаланбайт. Таза толук доминанттык кылуу өтө сейрек жана таптакыр кездешпейт өңдөнөт. Мисалы, гемофилия А гени боюнча гетерозиготтуу (Х-хромосомасы менен бириктирилген рецессивдүү аллель) адамдар, гомозиготтук жагынан аллели нормалдуу адамдарга караганда нормалдуу (кан) уюуу факторунун жарымына гана ээ, жана VIII уюуу факторунун активдүүлүгү дени сак адамдарга караганда орточо эки эсе төмөн. Ошол эле убакта дени сак адамдардын бул факторунун активдүүлүгү орточо популяция үчүн 40тан 300 % га чейин. Ошондуктан, дени сактардын жана гетерозигот алып жүрүүчүлөрдүн белгилеринин олуттуу жаап калуусу байкалат. Фенилкетонурияда гетерозиготтор негизинен дени сак деп эсептелинет, бирок, алардын фенилаланин-4-гидроксилаз боор ферментинин активдүүлүгү нормадан эки эсе төмөн, клеткалардагы фенилаланиндин курамы жогору болуп, бул, кээ бир маалыматтар боюнча IQ төмөндөшүнө алып жана кээ бир психотикалык бузулуулардын жогорку өнүгүү тобокелдигине алып келет.

Толук эмес доминанттуулук
Толук эмес доминанттуулукта гетерозиготтор доминант жана рецессивдүү гомозигота фенотиптеринин ортосундагы фенотипке ээ. Мисалы, таза кандууу арстан алкымы (львиный зев) жана башка көптөгөн гүлдүүлөр өсүмдүктөрүнүн кара кочкул түстөгү гүлдөрү менен ак гүлдөрдү аргындаштырганда биринчи муундагыларынын гүлдөрү кызгылт болот. Таза кандуу андалуз тоокторунун кара жана ак түстөгүлөрүн аргындаштырганда боз түстөгү тооктор жаралат. Молекулярдык деңгээлде толук эмес доминанттуулуктун түшүндүрүлүшү ферменттин же башка белоктун активдүүлүгүн эки эсеге төмөндөтүлүшүндө болушу мүмкүн (эгер доминанттык аллель функционалдык белокту берсе, рецессивдүү — дефекттүүнү берет). Мисалы, ак түс үчүн активдүү эмес фермент берген дефекттүү аллель жооп бериши мүмкүн, ал эми кызыл түскө — кызыл пигментти чыгаруучу, фермент берген нормалдуу аллель жооп берет. Бул ферменттин жарым активдүүлүгүндө кызыл пигменттеги гетерозиготтордун саны эки эсеге төмөндөп, түс кызгылт болот. Толук эмес доминанттуулуктун башка механизмдери да болушу мүмкүн.

Моногибриддик аргындаштыруунун экинчи муунундагы толук эмес доминанттуулукта, генотип жана фенотип боюнча 1:2:1 катыштыгындагы бирдей ажыроо байкалат.

Кээ бир булактарда толук эмес доминанттуулукту аллелилердин өз ара катнашында F1 гибриддер белгиси ортогу абалда эмес, доминанттык белгиси бар энелик жакка оошкондугу менен мүнөздөшөт. Толук ортодогу абалды (мисалы, өйдөдө айтылган гүлдөрдүн түстөрүн өзгөрүү мисалындагыдай), орто тукум куучулук мүнөзгө киргизишет, башкача айтканда доминанттуулуктун жоктугуна.

Кодоминанттуулук
Толук эмес доминанттуулуктан айырмаланып, кодоминанттуулукта ар бир аллель жооп берген гетерозигот белгилери бир убакта жана толук түрдөгү көрүнүшкө ээ болот.

Кодоминанттуулук — эки аллелилер толук кандуу иш-аракеттерин көрсөткөн аллелилердин өз ара аракеттенүү түрү.

Кодоминанттуулуктун типтүү мисалы — адамдын АВ0 системасындагы кан топторунун мурастоосу. АА (экинчи топ) жана ВВ (үчүнчү топ) генотибиндеги адамдардын бардык тукумдары АВ (төртүнчү топ) генотибине ээ болот. Алардын фенотиби ата-энеликтеринин ортосундагы фенотипте ортомчу эмес, анткени, эритроциттердин үстүндө эки агглютиноген да бар (А жана В). Кодоминанттуулукту аллелинин бирин доминанттык, экинчисин рецессивдик деп атоо болбойт, мындай учурда бул түшүнүктөрдүн мааниси жок: эки аллель тең, бирдей деңгээлде фенотипке таасир этет. Гендердин РНК жана белок өндүрүмдөрү деңгээлинде гендердин көпчүлүк аллельдик аракеттенүүлөрү бул — кодоминанттуулук, анткени, эки аллельдин ар бири гетерозиготто негизинен РНКны кодировкалайт жана/же белок өндүрүмү жана эки белок же РНК организмде бар болот.

Доминанттуулуктун башка варианттары

Чектен чыккан доминанттуулук — каалаган башка гомозиготтуктан, гетерозиготтук организмдин белгисинин күчтүү болушу. Бул аллельдик өз ара аракеттенүү түрүндө гетерозис көрүнүшү негизделген (ата-энеликтен жашоо мүмкүнчүлүгү, өсүү энергиясы, тукумдуулугу, өндүрүмдүүлүк жагынан үстөмдүк кылуу).
Жыныс менен байланышкан доминанттуулук бир эле аллель эркектерде доминанттык, ургачыларда — рецессивдик болгондо болот. Мисалы, тубар койлордо мүйүзсүздүк доминанттык кылат (R), ал эми кочкорлордо — мүйүздүүлүк (R1).

Доминанттуулуктун салыштырмалуу мүнөзү
Айтылгандай эле, доминанттуулук мүнөзү, белгинин анализ деңгээлинен көз каранды. Муну орок сымал (же жаңырган ай) клеткалык анемия мисалында карап көрөлү. Гемоглобин S (AS) генинин гетерозиготтук алып жүрүүчүлөрү деңиз деңгээлинде эритроциттердин нормалдуу формасына жана кандагы гемоглобиндин нормалдуу жыйналуусуна ээ (Sтин үстүндө Aнын толук үстөмдүк кылуусу). Жогорку бийиктиктерде (2,5-3 миң метрден өйдө) гетерозиготтордо гемоглобиндин жыйналуусу төмөн (бирок, оорулуулардыкына караганда жогорураак) болуп, орок сымал формадагы эритроциттер пайда болот (Sтин үстүндө A-нын толук эмес доминанттуулугу). Бул мисалда доминанттуулук шарттардан көз каранды экендигин көрсөтүп турат. AS гетерозиготтору жана SS гомозиготтору малярияга болжолдуу бирдей туруктуулукка ээ, AA гомозиготтору малярияга көбүрөөк деңгээлде кабылат. Бул көрүнүш боюнча S гени A-га доминанттык кылат. Жана AS алып жүрүүчүлөрдүн эритроциттеринде бирдей сандагы бета-глобиндик чынжырлардын эки варианты тең бар — нормалдуу A жана мутанттык S (башкача айтканда кодоминанттуулук байкалат).

Молекулярдык механизмдер
Доминанттуулуктун молекулярдык негиздери Грегор Иоганн Мендельге белгисиз болгон. Учурда белгилүү бир генге туура келген локус, өзүнө жүздөгөн жана миңдеген ДНКнын нуклеотиддерин камтыган узун ырааттуулуктардан тураары белгилүү.

Локус — генетикада белгилүү бир гендин генетикалык же цитогенетикалык хромосома картасындагы орду.

Молекулярдык биологиянын борбордук догмасы ДНК → РНК → белок деген ырааттуулукту айтат, башкача айтканда ДНК мРНКга транскрибацияланып, мРНК белокко трансляция болот.

Транскрипция — бардык тирүү клеткалардагы ДНКны матрица катары колдонуу менен РНКнын синтездөө процесси; генетикалык маалыматты ДНКдан РНКга өткөрүү.

Бул процесстер түрдүү аллелилер транскрибация болушу же болбошу мүмкүн, транскрибация болгон соң, бир эле белоктун түрдүү формаларына трансляция болот, башкача айтканда изоформаларга. Көп учурда клеткадагы химиялык реакцияларды катализдөөчү белоктор, фенотипти түз же кыйыр аныктаган фермент катары иш алып барат. Бир локуска туура келген каалаган диплоиддик организмдин аллелилери бирдей (гомозиготтордо) же ар башка (гетерозиготтордо). Аллелилер ДНК ырааттуулук деңгээлинде ар башка болсо да, алардын белоктору окшош болушу мүмкүн. Белок өндүрүмдөрүнүн айырмачылыктары жок болгондо, кайсы аллели доминанттуу экенин айтуу кыйын (мындай учурда кодоминанттуулук орунга ээ). Эки белок өндүрүмү бири-бирине анча-мынча окшош болгондо да, алар, балким, бирдей фенотип берип, окшош ферментативдик реакцияларды ишке ашырышы мүмкүн (эгер алар фермент болсо). Мындай кырдаалда аллелилердин кайсынысы доминанттуу экенин айтуу мүмкүн эмес.

Шартка ылайык, аллелилердин бири молекулярдык деңгээлде функционалдык эмес болгондо доминанттуулук пайда болот, башкача айтканда транскрибацияланбаганда же функционалдык эмес белок өндүрүмүн бергенде. Бул аллелинин ДНК ырааттуулугун өзгөрткөн мутациянын натыйжасы болушу ыктымал. Функционалдык эмес аллелилер боюнча гомозиготто шартка ылайык белгилүү бир белоктун жоктугунан мүнөздүү фенотип көрүнөт. Мисалы, адамдарда жана жаныбарларда пигменттелбеген альбиностук тери, меланин тери пигментинин синтезине жолтоо болгон аллель жагынан болот. Аллельдин рецессивдүүлүгү, кайсы бир функциянын жоктугунан аныкталбаганын түшүнүү маанилүү: гетерозиготтордо бул альтернативдик аллельдин аракеттенүү натыйжасынан болот. Мындай аракеттенүүнүн үч негизги түрлөрү болушу мүмкүн:

Типтүү учурда функционалдык аллель боюнча, гомозигот фенотибине окшош фенотип алуу үчүн, айрым функционалдык аллель жетишээрлик белок берет. Бул гапложеткиликтүүлүк деп аталат (англ. haplosufficiency). Мисалы, функционалдык гомозигота тарабынан чыгарылуучу ферменттин санын 100 % деп алсак, функционалдык аллелилердин ар бири жалпы чыгарылуучу ферменттин 50 %на жооптуу болот. Гетерозиготанын жалгыз функционалдык аллели 50 % фермент берет, бул нормалдуу фенотипти кармап турууга жетиштүү. Эгер функционалдык аллель боюнча гетерозигот менен гомозигот бирдей фенотипке ээ болсо, анда, функционалдык аллель функционалдык эмеске доминанттуулук (үстөмдүк) кылат. Ушундай нерсе альбинизм гени менен болот: Гетерозигота меланиндин муруңкусун калыптануусуна жетишээрлик фермент чыгарат да, организм нормалдуу пигментацияга ээ болот.
Сейрек, жалгыз функционалдык аллельдин болушу нормалдуу фенотипти камсыз кылбайт, бирок, анын дефекттүүлүгү функционалдык эмес аллелилер боюнча гомозиготтогудай, өтө билинбейт. Бул, функционалдык аллель гапложеткиликтүү болбогондо болот. Негизинен бул учурларга гапложеткиликсиздик жана толук эмес доминанттуулук түшүнүктөрүн киргизишет. Бул өз ара аракеттенүүнүн ортосундагы варианты, эки гомозигот ортосундагы гетерозигот фенотиби болгондо болот. Гетерозигот белгисинин варианты гомозиготтун кайсынысына жакыныраак болгондо, бир аллелинин экинчисине толук эмес доминанттуулук кылганы деп саналат. Мындай аракеттенүүнүн мисалы катары өйдөдө айтылган адамдын гемоглобини менен болгон учур эсептелиниши мүмкүн.
Өтө сейрек гетерозиготанын жалгыз функционалдык аллели толук эмес гендик өндүрүм бергенде, жана анын фенотиби функционалдык аллельдин гомозигота фенотиби менен окшош. Мындай гапложеткиликсиздик учурлар өтө адаттан тыш. Ушундай учурларда функционалдык эмес аллель функционалдууга доминанттуулук кылат. Мындай учур, нормалдуу аллель тарабынан калыптанунуучу белоктун функциясын басаңдаткан, функционалдык аллель дефекттүү белок бергенде ишке ашат. Дефекттүү аллель стандарттык аллельдин үстүндө доминанттык кылып, гетерозигота фенотиби дефекттүү аллель боюнча гомозигота фенотибине көбүрөөк туура келет. Доминанттуу деп көп учурда дефекттүү аллельдерди аташат, бирок, мындагы гомозиготтук абалдагы фенотип изилденген эмес, ошентсе да, нормалдуу аллель менен айкалышта булар доминанттууга мүнөздүү фенотипти берет. Бул феномен нуклеотиддик кайталоолор тарабынан пайда болгон кээ бир генетикалык ооруларда болот, мисалы Хантингтон оорулары.

Доминанттуулук эволюциясы
Албетте, жаңы мутациялар дароо эле диплоиддик организмдердин фенотибинде доминанттык көрүнүшкө ээ болушу мүмкүн, бирок, мутанттардын жашап кетүү ыктымалдыгы өтө аз, ошондуктан, көбүрөөк рецессивдүү мутациялар сакталат. Натыйжада, эгер, кайсы бир тышкы шарттардын өзгөрүүсүндө белги жагымдуу боло турган болсо, аны шарттаган мутанттык аллель экинчи ирет доминанттык фенотиптик көрүнүшкө ээ болушу ыктымал (айтып коюуу керек, аллельдер эмес, алардын фенотиптеги көрүнүшү [белгилери] доминанттуу жана рецессивдүү). Аллельдин рецессивдүүдөн доминанттуу абалга өтүүсү, ар кандай деңгээлдеги тукум куучулук маалыматтын, онтогенездеги кайра түзүлүүчү түрдүү механизмдер менен шартталат. Генетикалык жактан мындай өтүү, мутанттык аллельдин фенотиптик белгисине таасир этүүчү өзгөчөлөнгөн ген-модификаторлорду тандоо аркылуу жетиши мүмкүн (Р. Фишера гипотезасы), же болбосо, алгачкы рецессивдүү вариантына караганда, көбүрөөк физикалык активдүүлүгү бар аллельдерди тандоо аркылуу (С. Райт менен Д. Холдейндин гипотезалары). Негизи, бул гипотезалар өз ара бири-бирин толукташы мүмкүн, жана доминанттуулук эволюциясы түзүмдүк ген катары кичи мутацияларды жана ген-модификаторлорду тандоо аркылуу да жүршү мүмкүн.

Кандай гана болбосун, аллельдердин фенотиптик белгилеринин доминанттуулук деңгээли тандоонун көзөмөлү менен эволюцияланышы мүмкүн, эгер ошол аллель тышкы шарттардын өзгөрүүсүндө анын алып жүрүүчүсү үчүн жагымдуу болсо. Буга мисал катары кара түстөгү шайтан көпөлөк түрүнүн (Biston betu-laria) түсүн көзөмөлдөөчү доминанттык аллельдин жогорулашы боло алат, бул, кээ бир маалыматтар боюнча, акыркы бир нече жүз жыл ичинде Европанын өнөр-жай аймактарында башталган («өнөр-жай меланизми» аталышына ээ болгон көрүнүш) (Н. Н. Иорданский «Жашоо эволюциясы»).