上位性与基因互作

上位性是指一个基因座上变异的影响取决于一个或多个其他基因座的基因型，即基因并非总是独立发挥作用。这种互作可以掩盖、修饰或产生表型，扭曲独立孟德尔遗传预期下的简单比例，并有助于解释为何单基因预测常常不足。

Definition

上位性是一种遗传互作，其中一个基因座上等位基因的表型效应被另一个基因座的基因型所修饰，因此两个或多个基因座的联合效应并非其各自独立效应的简单总和。

Scope

本条目涵盖了上位性的经典（Bateson式）定义，即一个基因掩盖另一个基因的作用；统计学意义上的基因座间非加性互作；基因产物互作的分子途径；以及互作与修饰效应和外显率不全的相关性。它是一个概念性参考，而非临床预测工具。

Core questions

• 上位性的经典“掩盖”定义与统计学（非加性）定义有何区别？
• 一个基因座上的变异通过哪些分子机制可以改变另一个基因座上变异的影响？
• 基因互作如何导致修饰效应、表现度变异以及偏离预期的孟德尔比例？

Key concepts

• 一个基因座对另一个基因座的掩盖
• 非加性（统计学）互作
• 修饰的孟德尔双杂合体比例
• 修饰基因
• 基因内互作与基因间互作
• 通路和蛋白质复合物依赖性
• 遗传背景效应

Key theories

经典（Bateson式）上位性

最初定义为一个基因掩盖或覆盖另一个基因的表型表达，这种观点源于观察到修饰的双杂合体比例，其中预期的组合类别因一个基因座抑制另一个基因座的作用而改变。

统计学上位性

在数量遗传学和群体遗传学中，上位性定义为基因座联合效应与它们各自（加性）效应之和的偏差，这个定义与经典的掩盖概念相关但又有所区别。

Mechanisms

只要一个基因产物的功能依赖于另一个基因产物，就会出现上位性互作。在生化途径中，下游的变异可以掩盖上游变异的影响，因为限速步骤已经改变；在蛋白质复合物中，一个亚基的变化可以改变其伴侣亚基中变异的行为方式；调控关系允许一个基因控制另一个基因的表达。这些分子依赖性转化为群体水平的观察结果，即变异的影响随遗传背景而变化，这是修饰基因效应的一个来源，并导致外显率不全和表现度变异。经典定义和统计定义可以一致，但并非必须一致，因为表型水平的掩盖与特定测量尺度上的非加性并非完全相同。

Clinical relevance

基因互作有助于解释为何具有相同主要变异的个体表型不同，为何修饰基因座会影响单基因疾病的病程，以及为何单变异预测不完善。本条目描述了互作的概念以供参考，并非用于预测个体表型的工具，个体表型预测需要正式的临床和遗传评估。

History

威廉·贝特森（William Bateson）在20世纪初引入了“上位性”一词，用于描述一个基因掩盖另一个基因的表型效应，这表现为偏离预期的双杂合体比例。R. A. 费舍尔（R. A. Fisher）后来在数量遗传学中正式提出了互作的统计学概念，随后的分子和系统层面研究阐明了基因产物互作的机制以及经典概念和统计学概念之间的关系。

Debates

上位性的经典定义和统计学定义是否指代同一事物？

一个基因掩盖另一个基因的上位性（生理/经典）与偏离加性（统计学）的上位性相关但又有所区别，并且是否检测到统计学互作可能取决于测量尺度；将两者混淆已导致文献中长期存在的困惑。

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

简单来说，上位性意味着什么？

它意味着基因可以相互作用：一个基因上变异的影响取决于另一个基因上存在的物质，因此一个基因座可以掩盖、增强或重塑另一个基因座的影响，而不是各自独立发挥作用。

上位性与外显率不全和表现度变异有何关系？

与其他基因座（修饰基因）的互作是相同主要变异在不同个体中产生不同结果的原因之一，这有助于解释性状是否出现（外显率）以及其严重程度（表现度）。