상위성(Epistasis)과 유전자 상호작용

상위성은 한 유전자좌의 변이 효과가 하나 이상의 다른 유전자좌의 유전자형에 따라 달라지는 현상입니다. 즉, 유전자가 항상 독립적으로 작용하는 것은 아닙니다. 이러한 상호작용은 표현형을 가리거나, 변형하거나, 새로운 표현형을 생성할 수 있으며, 독립적인 멘델 유전에서 예상되는 단순한 비율을 왜곡하고 단일 유전자 예측이 종종 부족한 이유를 설명하는 데 도움이 됩니다.

Definition

상위성은 한 유전자좌의 대립유전자 표현형 효과가 다른 유전자좌의 유전자형에 의해 변형되어, 두 개 이상의 유전자좌의 결합된 효과가 단순히 개별 효과의 합과 같지 않은 유전적 상호작용입니다.

Scope

이 항목은 한 유전자가 다른 유전자를 가리는 고전적(베이츠슨적) 의미의 상위성, 유전자좌 간의 비가산적 상호작용이라는 통계적 의미, 유전자 산물이 상호작용하는 분자적 경로, 그리고 상호작용이 조절자 효과 및 불완전 침투도에 미치는 관련성을 다룹니다. 이는 개념적 참고 자료이며 임상적 예측 도구가 아닙니다.

Core questions

• 상위성의 고전적인 '가림' 정의와 통계적인 (비가산적) 정의를 구별하는 것은 무엇입니까?
• 어떤 분자 메커니즘을 통해 한 유전자좌의 변이가 다른 유전자좌의 변이 효과를 변경할 수 있습니까?
• 유전자 상호작용은 조절자 효과, 가변적 발현, 그리고 예상되는 멘델 비율로부터의 벗어남에 어떻게 기여합니까?

Key concepts

• 한 유전자좌가 다른 유전자좌를 가리는 현상
• 비가산적 (통계적) 상호작용
• 변형된 멘델 이형접합 비율
• 조절 유전자
• 유전자 내 상호작용 대 유전자 간 상호작용
• 경로 및 단백질 복합체 의존성
• 유전적 배경 효과

Key theories

고전적 (베이츠슨적) 상위성

원래 한 유전자가 다른 유전자의 표현형 발현을 가리거나 압도하는 것으로 정의되었으며, 이 관점은 한 유전자좌가 다른 유전자좌의 효과를 억제하여 예상되는 조합 클래스가 변경되는 변형된 이형접합 비율 관찰에서 비롯되었습니다.

통계적 상위성

양적 및 개체군 유전학에서 상위성은 유전자좌의 공동 효과가 개별 (가산적) 효과의 합에서 벗어나는 것으로 정의되며, 이는 고전적인 가림 개념과는 구별되지만 관련이 있습니다.

Mechanisms

상위적 상호작용은 한 유전자 산물의 기능이 다른 유전자 산물에 의존하는 모든 곳에서 발생합니다. 생화학적 경로 내에서, 하류의 변이는 제한 단계가 이동했기 때문에 상류 변이의 효과를 가릴 수 있습니다. 단백질 복합체에서, 한 소단위체의 변화는 파트너 소단위체의 변이가 어떻게 작용하는지를 변경할 수 있습니다. 그리고 조절 관계는 한 유전자가 다른 유전자의 발현을 제어하도록 합니다. 이러한 분자적 의존성은 변이의 효과가 유전적 배경에 따라 달라진다는 개체군 수준의 관찰로 이어지며, 이는 조절 유전자 효과의 한 원천이며 불완전 침투도와 가변적 발현도에 기여합니다. 고전적 정의와 통계적 정의는 일치할 수 있지만 반드시 그럴 필요는 없습니다. 왜냐하면 표현형 수준에서의 가림은 특정 측정 척도에서의 비가산성과 동일하지 않기 때문입니다.

Clinical relevance

유전자 상호작용은 동일한 일차 변이를 가진 개인이 표현형에서 왜 다른지, 조절 유전자좌가 단일 유전자 질환의 경과에 왜 영향을 미치는지, 그리고 단일 변이 예측이 왜 불완전한지를 설명하는 데 도움이 됩니다. 이 항목은 참고를 위한 상호작용 개념을 설명하며, 공식적인 임상 및 유전적 평가가 필요한 개인의 표현형을 예측하는 도구가 아닙니다.

History

윌리엄 베이츠슨(William Bateson)은 20세기 초에 한 유전자가 다른 유전자의 표현형 효과를 가리는 현상을 설명하기 위해 상위성(epistasis)이라는 용어를 도입했으며, 이는 예상되는 이형접합 비율에서 벗어나는 것으로 관찰되었습니다. R. A. 피셔(R. A. Fisher)는 나중에 양적 유전학에서 상호작용의 통계적 개념을 공식화했으며, 이후 분자 및 시스템 수준의 연구는 유전자 산물이 상호작용하는 메커니즘과 고전적 및 통계적 개념이 어떻게 관련되는지를 명확히 했습니다.

Debates

상위성의 고전적 정의와 통계적 정의는 동일한 것을 의미합니까?

한 유전자가 다른 유전자를 가리는 상위성(생리적/고전적)과 가산성으로부터의 편차로서의 상위성(통계적)은 관련이 있지만 구별되며, 통계적 상호작용이 감지되는지는 측정 척도에 따라 달라질 수 있습니다. 이 둘을 혼동하는 것은 문헌에서 오랫동안 혼란을 야기했습니다.

Key figures

• William Bateson
• R. A. Fisher
• Patrick C. Phillips
• Ben Lehner

Seminal works

• bateson-1909
• phillips-2008
• lehner-2011

Frequently asked questions

간단히 말해 상위성이란 무엇을 의미합니까?

이는 유전자가 상호작용할 수 있음을 의미합니다. 한 유전자의 변이 효과는 다른 유전자에 존재하는 것에 따라 달라지므로, 각 유전자좌가 독립적으로 작용하기보다는 한 유전자좌가 다른 유전자좌의 효과를 가리거나, 강화하거나, 재구성할 수 있습니다.

상위성은 불완전 침투도 및 가변적 발현도와 어떻게 관련됩니까?

다른 유전자좌(조절 유전자)와의 상호작용은 동일한 일차 변이가 다른 사람들에게서 다른 결과를 초래할 수 있는 한 가지 이유이며, 이는 특성이 전혀 나타나는지(침투도)와 그 심각도(발현도)에 기여합니다.