اپیستاز و تعامل ژنی
اپیستاز پدیدهای است که در آن اثر یک واریانت در یک جایگاه ژنی (لوکوس) به ژنوتیپ در یک یا چند جایگاه ژنی دیگر بستگی دارد؛ به این معنی که ژنها همیشه مستقل عمل نمیکنند. چنین تعاملاتی میتوانند فنوتیپها را پنهان، تغییر یا ایجاد کنند، نسبتهای ساده مورد انتظار تحت تفکیک مندلی مستقل را مخدوش کرده و به توضیح اینکه چرا پیشبینیهای تکژنی اغلب ناکافی هستند، کمک میکنند.
Definition
اپیستاز یک تعامل ژنتیکی است که در آن اثر فنوتیپی یک آلل در یک جایگاه ژنی توسط ژنوتیپ در جایگاه ژنی دیگر تغییر مییابد، به طوری که اثر ترکیبی دو یا چند جایگاه ژنی صرفاً مجموع اثرات جداگانه آنها نیست.
Scope
این مدخل مفهوم کلاسیک (بیتسونی) اپیستاز را به عنوان پنهان کردن یک ژن توسط ژن دیگر، مفهوم آماری تعامل غیرجمعپذیر بین جایگاههای ژنی، مسیرهای مولکولی که از طریق آنها محصولات ژنی با هم تعامل میکنند، و ارتباط تعامل با اثرات تعدیلکننده و نفوذ ناقص را پوشش میدهد. این یک مرجع مفهومی است، نه یک ابزار پیشبینی بالینی.
Core questions
- چه چیزی تعریف کلاسیک «پنهانسازی» اپیستاز را از تعریف آماری (غیرجمعپذیر) متمایز میکند؟
- از طریق چه مکانیسمهای مولکولی یک واریانت در یک جایگاه ژنی میتواند اثر یک واریانت در جایگاه ژنی دیگر را تغییر دهد؟
- تعامل ژنی چگونه به اثرات تعدیلکننده، بیان متغیر، و انحراف از نسبتهای مندلی مورد انتظار کمک میکند؟
Key concepts
- پنهانسازی یک جایگاه ژنی توسط دیگری
- تعامل غیرجمعپذیر (آماری)
- نسبتهای دیهیبرید مندلی تغییریافته
- ژنهای تعدیلکننده
- تعامل درونژنی در مقابل بینژنی
- وابستگیهای مسیر و کمپلکس پروتئینی
- اثرات زمینه ژنتیکی
Key theories
- اپیستاز کلاسیک (بیتسونی)
- این دیدگاه که در ابتدا به عنوان پنهان کردن یا غلبه یک ژن بر بیان فنوتیپی ژن دیگر تعریف شد، از مشاهده نسبتهای دیهیبرید تغییریافتهای پدید آمد که در آنها طبقهبندیهای ترکیبی مورد انتظار به دلیل سرکوب اثر یک جایگاه ژنی توسط دیگری تغییر کرده بودند.
- اپیستاز آماری
- در ژنتیک کمی و جمعیت، اپیستاز به عنوان انحراف اثر مشترک جایگاههای ژنی از مجموع اثرات فردی (جمعپذیر) آنها تعریف میشود، تعریفی که متمایز از، هرچند مرتبط با، مفهوم پنهانسازی کلاسیک است.
Mechanisms
تعاملات اپیستاتیک هرجا که عملکرد یک محصول ژنی به دیگری وابسته باشد، پدید میآیند. در یک مسیر بیوشیمیایی، یک واریانت در پاییندست میتواند اثر یک واریانت در بالادست را پنهان کند، زیرا مرحله محدودکننده تغییر کرده است؛ در یک کمپلکس پروتئینی، تغییر در یک زیرواحد میتواند نحوه رفتار یک واریانت در یک زیرواحد شریک را تغییر دهد؛ و روابط تنظیمی به یک ژن اجازه میدهند تا بیان ژن دیگر را کنترل کند. این وابستگیهای مولکولی به مشاهده در سطح جمعیت ترجمه میشوند که اثر یک واریانت با زمینه ژنتیکی متفاوت است، که یکی از منابع اثرات ژنهای تعدیلکننده است و به نفوذ ناقص و بیانپذیری متغیر کمک میکند. تعاریف کلاسیک و آماری میتوانند با هم منطبق باشند اما لزوماً اینطور نیست، زیرا پنهانسازی در سطح فنوتیپ با غیرجمعپذیری در یک مقیاس اندازهگیری خاص یکسان نیست.
Clinical relevance
تعامل ژنی به توضیح اینکه چرا افراد با یک واریانت اولیه مشابه در فنوتیپ متفاوت هستند، چرا جایگاههای ژنی تعدیلکننده بر سیر اختلالات تکژنی تأثیر میگذارند، و چرا پیشبینیهای تکواریانتی ناقص هستند، کمک میکند. این مدخل مفهوم تعامل را برای مرجع توصیف میکند و ابزاری برای پیشبینی فنوتیپ یک فرد نیست، که نیاز به ارزیابی رسمی بالینی و ژنتیکی دارد.
History
ویلیام بیتسون اصطلاح اپیستاز را در اوایل قرن بیستم برای توصیف پنهان کردن اثر فنوتیپی یک ژن توسط ژن دیگر معرفی کرد، که به صورت انحراف از نسبتهای دیهیبرید مورد انتظار مشاهده شد. آر. ای. فیشر بعدها یک مفهوم آماری از تعامل را در ژنتیک کمی رسمی کرد، و کارهای مولکولی و سیستمی بعدی مکانیسمهایی را که از طریق آنها محصولات ژنی با هم تعامل میکنند و چگونگی ارتباط مفاهیم کلاسیک و آماری را روشن ساختند.
Debates
- آیا تعاریف کلاسیک و آماری اپیستاز به یک چیز اشاره دارند؟
- اپیستاز به عنوان پنهان کردن یک ژن توسط ژن دیگر (فیزیولوژیکی/کلاسیک) و اپیستاز به عنوان انحراف از جمعپذیری (آماری) مرتبط اما متمایز هستند، و اینکه آیا یک تعامل آماری شناسایی میشود میتواند به مقیاس اندازهگیری بستگی داشته باشد؛ خلط این دو باعث سردرگمی طولانیمدت در ادبیات علمی شده است.
Key figures
- William Bateson
- R. A. Fisher
- Patrick C. Phillips
- Ben Lehner
Related topics
Seminal works
- bateson-1909
- phillips-2008
- lehner-2011
Frequently asked questions
- اپیستاز به زبان ساده به چه معناست؟
- به این معنی است که ژنها میتوانند با هم تعامل داشته باشند: اثر یک واریانت در یک ژن به آنچه در ژن دیگر وجود دارد بستگی دارد، بنابراین یک جایگاه ژنی میتواند اثر دیگری را پنهان، تقویت یا بازسازی کند، به جای اینکه هر کدام به تنهایی عمل کنند.
- اپیستاز چگونه با نفوذ ناقص و بیانپذیری متغیر مرتبط است؟
- تعاملات با سایر جایگاههای ژنی (ژنهای تعدیلکننده) یکی از دلایلی است که یک واریانت اولیه مشابه میتواند نتایج متفاوتی را در افراد مختلف ایجاد کند، و به اینکه آیا یک صفت اصلاً ظاهر میشود (نفوذ) و چقدر شدید است (بیانپذیری) کمک میکند.