A mendeli analízis kiterjesztéseGénkölcsönhatások

Általános Genetika

A mendeli analízis kiterjesztése

Génkölcsönhatások

Mendel a róla elnevezett számarányok és törvények felfedezését a következő

„véletlen” tényezőknek köszönhette:

1. Minden mendeli allélpár egyszerű domináns-recesszív viszonyt mutat.

2. Mindegyik vizsgálat során keletkezett összes genotípus életképessége azonos.

3. Mindegyik vizsgált fenotípusa jól azonosítható volt, mert nem függött a környezeti hatásoktól és a genetikai háttértől (nem átfedő reakciónorma).

4. Minden vizsgált gén csak egyetlen fenotípust befolyásol (2 allélpár esetén mindegyik allélpár csak az egyik fenotípust befolyásolja, a másikat nem.)

5. Minden mendeli fenotípus génje különböző kromoszómán található.

A mendeli számarányok fenotípus szintjén való

megnyilvánulása szigorú feltételekhez kötött

Mendel a kísérleteiben valójában egyetlen fenotípus követésével egyetlen kromoszóma átörökítését „modellezte”.

A mendeli törvények ezért a kromoszómák meiózisbeli viselkedését írják le, ami általánosan érvényes bármely gén öröklődési mintázatára.

Ha egy fenotípus vizsgálatakor a fenti 5 pont bármelyike nem érvényesül, az a fenotípus szinten szükségszerűen eltéréshez vezet a mendeli 3:1 és 9:3:3:1 számarányoktól.

A mendeli fenotípusos számarányokat módosító mechanizmusok:

- Különböző dominanciaviszonyok - Többszörös allélizmus

- Letális allélok

- Pleiotrópia (egy gén egyszerre több tulajdonságot befolyásol) - A fenotípus (a géneken kívül) függhet a környezettől

- Penetrancia és expresszivitás

- Több gén hatása ugyanarra a jellegre -Egy útvonalban ható gének, episztázis - Kapcsoltság

- Nemhez kötött öröklődés - Extranukleáris öröklődés - Imprinting

A dominancia viszonyok lehetséges változatai

-

Nem teljes domonancia

- Kodominancia

A dominancia és a recesszivitás vizsgálati szintektől függhet

Inkomplett vagy nem teljes dominancia

(Carl Correns)

Az F2 nemzedék 1:2:1 aránya azt igazolja, hogy a három fenotípust egy allélpár

határozza meg.

Az eddig tapasztaltaktól eltérő öröklésmenetet a szülők fenotípusának nem tiszta domináns- recesszív viszonya okozza.

A háttérben a „jó” géntermék dupla, szimpla vagy nulla dózisa áll.

Csodatölcsér Nebáncsvirág stb.

Szülők utód fenotípusok MM MN NN

MM x MM 1 - -

MM x MN ½ ½ -

MM x NN - 1 -

MN x MN ¼ ½ ¼

MN x NN - ½ ½

NN x NN - - 1

A heterozigóta mindkét allél homozigóta fenotípusát mutatja

Pl. az M-N vércsoport

3 vércsoport: M (MM), N (NN), MN (MN)

A vércsoportokat a vörösvértest felületén lévő antigén okozza

Kodominancia

A fenotípusok pontosan tükrözik a genotípusokat

7

Többszörös allélizmus – és változó dominanciaviszonyok

Egy diploid organizmus egy génből csak két allélt hordozhat. Egy

populációban a különböző allélek száma nagyon nagy lehet. Ezt többszörös allélizmusnak nevezzük. Az allélok sorozatát allélsor-nak nevezzük. Az

allélok lehetnek egyenértékűek, de mutathatnak változatos dominancia viszonyokat is.

Vércsoport fenotípus genotípus 0

A B AB

ii

I^AI^A vagy I^Ai I^BI^B vagy I^Bi I^AI^B

teljes dominancia (I^A vagy I^B és i között) kodominancia (I^A ésI^B között)

(I^A és I^B két különböző antigénért felelős, i az antigén hiányát okozza.)

Pl.: Az ember AB0 vércsoportjának négy vércsoportját egyetlen gén három tagú allélsora határozza meg.

Az AB0 vércsoport egyes alléljai különböző antigének keletkezéséért felelősek

A sarlósejtes vérszegénység dominancia viszonyai

Öröklődő, egygénes betegség. A betegséget hemoglobin változatok okozzák:

A normális változatot a Hb^A allél, a beteg változatot a Hb^S allél határozza meg.

A fenotípus vizsgálati szintjétől függően különféle dominanciaviszonyokkal találkozunk

1. VÉRSZEGÉNYSÉG (csökkent vvt-szám) 2. VÖRÖSVÉRTESTEK SARLÓS ALAKJA

3. HEMOGLOBIN FEHÉRJE (elektroforetikus mobilitás) Hb^A/Hb^A normál

Hb^A/Hb^S 1. nem vérszegény > HbA domináns

2. normál/enyhén sarlós/sarlós > inkomplett dominancia 3. kétféle hemoglobin fehérje > kodomináns

Hb^S/Hb^S vérszegény (mert a sarlósejtes vvt-k könnyebben degradálódnak) a kizárólagos abnormális hemoglobin miatt sarlós vvt-k

SS AA AS

Többszörös allélizmus

A bundaszínt meghatározó C gén alléljai C sötét egyszínű, c

^ch

csincsilla, c

^h

himalája, c albínó.

Egymáshoz képest dominánsak C, c

^ch

, c

^h

, c sorban.

szőrszín fenotípus genotípus

sötét, egyszínű CC vagy Cc

^ch

vagy Cc

^h

vagy Cc csincsilla (szürkés) c

^ch

c

^ch

vagy c

^ch

c

^h

vagy c

^ch

c

himalája c

^h

c

^h

vagy c

^h

c albínó cc

Színes csincsilla himalája albínó

¹¹

A himalája fenotípust hőérzékeny allél okozza

Sziámi macska

¹²

A hőmérséklet érzékeny mutációkat a képződő fehérje szerkezetének hőmérséklet érzékenysége magyarázza. Az aminosavcsere normális (permisszív) hőmérsékleten nem okoz jelentős változást a fehérje szerkezetében, míg abnormális (restriktív) hőmérsékleten az

aminosavcsere következtében a fehérje olyan szerkezetben stabilizálódik, amely működését lehetetlenné teszi.

A hőérzékeny mutációk értelmezése

vad típusú fehérje

mutáns fehérje, mely permisszív hőfokon

működőképes

mutáns fehérje, mely restriktív hőfokon működésképtelen

Allélizmus és a dominanciaviszonyok megállapítása

Hogyan állapíthatjuk meg, hogy hasonló fenotípusokat ugyanazon gén változatai okozzák-e?

Ugyanazon fenotípus jelleg különböző változatait (pl: egyszínű és himalája szőrszín) okozhatják

1. ugyanazon gén allélváltozatai, 2. különböző gének változatai.

Keresztezés F1 F2

sötét X himalája mind sötét ¾ sötét

¼ himalája

sötét X albínó mind sötét ¾ sötét

¼ albínó

himalája X albínó mind himalája ¾ himalája

¼ albínó

Az allélizmus úgy állapítható meg, hogy a különböző jellegekre nézve tiszta vonalakat keresztezünk. Ha követik a mendeli egyfaktoros

öröklésmenetet, (F2 = 3:1), akkor ugyanazon gén alléljai.

további példa:

w, w

^a

, w

⁺

Letális allélok

Letálisnak azokat az allélokat nevezzük, melyek homozigóta formában a hordozójuk pusztulását okozzák

Minden olyan gén, aminek terméke az illető lény életfenntartásához vagy egyedfejlődéséhez nélkülözhetetlen, potenciális letális gén. Ezen génfunkciók kiesése ugyanis az életműködés megszűnését, vagy a fejlődés megszakadását eredményezi.

Mikor letális az egyedfejlődés során > mikor, hol van szükség az adott géntermékre pl. achondropláziás törpeség (l.e.) homozigóta formában embrió letális

A letalitás sokszor függ a környezettől:

pl. cisztás fibrózis (l.e.) vagy a sarlósejtes anémia (l.e.) kezelés nélkül letalitáshoz vezet

pl. hőmérséklet-érzékeny letális allélok

Letális allélok

A sárga egerekből nem sikerült tiszta vonalat előállítani. Sárga egér normálissal keresztezve 1:1 arányban fial sárga és normális bundaszínű utódokat.

P S S /? x n/n /?

F1 S/s+, n/n S/s+, 1 : 1

Ez azt jelenti, hogy a sárga szülő heterozigóta volt (S/s+S/s+ ), és a sárga szőrszín domináns

.

A sárga egerek beltenyésztve sárga és normális színű utódokat adnak 2 :1 arányban.

P P S/s+ S/s+ x S/s+ x S/s+

F1 S/S S/S , S/s+ S/s+ , s+/s+

2 : 1

A várt mendeli arány 1: 2 : 1

Magyarázat: a sárga homozigóták méhen belül elpusztulnak.

Pleiotróp(ikus) gének: több különböző jelleget érintenek

Ugyanaz a tényező okozhat sárga szőrt 1 dózisban és letalitást 2 dózisban

Az S gén recesszív allélja (s+) nélkülözhetetlen az egészséges embriogenezishez

S allél az s+ alléllal szemben:

•A szőrszín tekintetében domináns

•A letalitás tekintetében recesszív

Gyakori, hogy Aa x Aa keresztezés utódai között nem 25 : 50 : 25, hanem ettől eltérő, például 30 : 60 : 10 arányt tapasztalunk. Ilyen esetekben nem minden aa egyed pusztul el. Az ilyen a allélt szubletálisszubletálisnaknak nevezzük.

A^Y allél – molekuláris háttér

Agouti signalling peptide, a product of the Agouti gene, is a peptide consisting of 131 amino acids. Its discovery was published in 1994 in the scientific journal Nature where its functional properties were described. It acts as an inverse agonist at

melanocortin receptors. It is produced by the Agouti gene ASIP

The agouti gene encodes a paracrine signalling molecule that causes hair follicle

melanocytes to synthesize pheomelanin, a yellow pigment, instead of the black or brown pigment, eumelanin. Pleiotropic effects of constitutive expression of the mouse gene include adult-onset obesity, increased tumor susceptibility, and premature infertility.

The melanocortin system consists of five G protein-coupled receptors known as MC1- R, MC2-R, MC3-R, MC4-R and MC5-R. The functions of the receptors are modulated by the endogenous peptides α-, β-, and g-melanocyte stimulating hormone (α- β- and g-MSH) and the adrenocorticotropic hormone (ACTH), all of which are products of the pro-opiomelanocortin (PMOC) gene. In addition, the endogenous antagonists

agouti and agouti-related protein (AGRP) also regulate the receptors functions.

The melanocortin system is involved in a diverse number of physiologic functions including pigmentation, steroidogenesis, energy homeostasis, exocrine secretion, inflammation, temperature control and sexual function.

http://www.palatin.com/pdfs/melanocortin.pdf

A manx macska fajta farkatlan

A Man szigeti macska

M

^L

M >

a gerinc fejlődése nem normális, farkatlanság

M

^L

M

^L

>

a géntermék 2 dózisa letalitáshoz vezet

Pleiotrópia

Az egerekben az S allél kétféle fenotípust is befolyásol: dominánsan viselkedik az s⁺ allállal szemben a szőrszín tekintetében, és

recesszíven az életképesség tekintetében.

A manx macskában a farkatlanság génje domináns a farok fenotípusára, de recesszív az életképességre nézve.

Azt a jelenséget, amikor egy gén egyszerre több

tulajdonságot is befolyásol, pleiotrópiának nevezzük.

A gének túlnyomó része pleiotróp.

A dominanciaviszonyok okai

„ Minden, amit egy élő szervezetben látunk fehérje, vagy fehérje terméke.”

Néhány fehérjecsoport: példák:

Szerkezeti fehérjék: kollagén, keratin.

Összehúzódásra képes fehérjék: aktin, miozin,

Oxigén szállítók: hemoglobin mioglobin,

Molekula szállítók: membrán transzport fehérjék,

Védelem fehérjéi: immunoglobulinok

Sejt-sejt kommunikációs molekulák: hormonok és receptoraik, A DNS működését befolyásolók: hisztonok, transzkripciós

faktorok.

Biokémiai reakciókat katalizálók: ENZIMEK

A vad allél dominanciájának magyarázata

A allél ^{A enzim}

előanyag végtermék Fenotípus A

a allél nincs A enzimaktivitás

előanyag Fenotípus a

A domináns allél egy enzim funkció meglétét, a recesszív allél annak hiányát jelenti.

Heterozigótában az enzim funkció jelenléte miatt domináns fenotípust látunk.

A funkcióvesztéses allél recesszívként viselkedik

Egy funkcióvesztéses allél lehet domináns is a vad alléllal szemben!!!

0

A vad fenotípus egy adott fehérje mennyiségnél (egy küszöbérték fölött) jelenik meg.

Ha ez a küszöbérték fölötte van annak, amit 50%-nyi enzim koncentráció előállítani képes, akkor a heterozigóták a homozigóta recesszív fenotípust mutatják, és a funkcióvesztéses mutáció dominánsként viselkedik =

HAPLOINSZUFFICIENCIA (‘haploid elégtelenség’)

Ha a küszöbérték alatta van…., akkor a funkcióvesztéses mutáció recesszívként viselkedik = HAPLOSZUFFICIENCIA (‘haploid elégség’)

A haploszufficiencia és a haploinszufficiencia

küszöbérték A fenotípus

a fenotípus

aa Aa AA

enzim koncentráció

enzim termék

A heterozigótákban fele annyi fehérje képződik mint a homozigótákban.

A reakciótermék

mennyisége általában arányos az enzim koncentrációjával.

A domináns negatív mutáció

Penetrancia

A penetrancia azt mutatja meg, hogy azonos genotípusú egyedek csoportjában az egyedek hány százaléka mutatja a genotípusra jellemző fenotípust.

Ha egy adott genotípus egyedeinek mindegyike ugyanolyan fenotípusú, akkor a gén teljes penetranciájú (penetrancia = 100%), ha csak az egyedek egy részén látszik a fenotípus akkor a gén penetranciája nem teljes.

A fenti példában a „pöttyözöttség génjének” penetranciája 70%

(mindegyik bogár azonos genotípusú)

Expresszivitás

Mindegyik kutya azonos genotípusú, mindegyikük hordozza a foltosságért felelős domináns S allélt.

Mindegyik kopó foltos, tehát a foltosság penetranciája = 100%

A foltosság mértéke azonban különböző Az expresszivitás a fenotípus

kifejeződésének mértékét mutataja egy egyedben

magas

expresszivitás

alacsony

expresszivitás

A 0 expresszivitású egyed már a penetranciát változtatja meg.

Penetrancia és expresszivitás

nem teljes penetrancia

változó expresszivitás

Nem teljes penetrancia és változó expresszivitás (a legtöbb fenotípus jellemzője.)

A „pigmentáltság erőssége” jól szemlélteti a penetranciát és az expresszivi- tást. Minden ovális egy egyedet képvisel, és minden egyed azonos genotípusú.

A nem teljes penetranciát és a változó expresszivitást az okozza, hogy

1., A genom többi génje (melyek egy része ugyanazon

fenotípust befolyásolja) egyedenként különbözik, valamint

2., az egyes egyedeket eltérő környezeti hatások érik az egyedfejlődés során.

Több gén befolyása ugyanarra a jellegre

(génkölcsönhatások, episztázis)

A gének nem magukban, hanem más génekkel együttműködve, azokkal kölcsönhatásban alakítják ki a fenotípust.

Ha egy mendeli dihibrid keresztezést olyan génpárral végzünk, amelyek mindegyike egyetlen eseménysor részeként befolyásolja ugyanazon fenotípust, az megváltozott mendeli számarányokat eredményez. Ha a gének függetlenül öröklődnek, a számarány utalhat a génkölcsönhatás jellegére.

Mendeli számarányok megváltozása kölcsönható génpárok esetén

1. Nincs génkölcsönhatás

2. Komplementer öröklésmenet 3. Duplikált gének öröklésmenete 4. Recesszív episztázis

5. Domináns episztázis

…

Az F2 nemzedék négyféle fenotípust mutat. A szülői mellett két új fenotípus jelenik meg, a barna és a narancsszínű.

9/16 Y-C- piros 3/16 Y-cc barna 3/16 yy C- narancs 1/16 yy cc fehér

Tisztavonalú piros és a fehér paprika keresztezésének utód nemzedéke egységesen piros paprikát terem.

1. Két gén hatása ugyanarra a jellegre, génkölcsönhatás nélkül

(független útvonalakon ható génpárok)

30

9:3:3:1

dió:rózsa:borsó:egyszerű

9:3:3:1

téglavörös:skarlát:barna:fehér 1. Két gén hatása ugyanarra a jellegre, génkölcsönhatás nélkül

(független útvonalakon ható génpárok)

SOX, TF ³¹

2. Komplementer öröklésmenet 2. Komplementer öröklésmenet 9:7 9:7

Két hasonló fenotípusú tiszta vonal keresztezése adhat mindkét szülőtől különböző fenotípust.

P x F1

aa BB AA bb

Aa Bb

F2

9 bíbor 3 fehér 3 fehér 1 fehér 9 A- B-

3 A- bb 3 aa B- 1 aa bb

9 7

aa fenotípus = bb fenotípus = színtelen Két fehér virágú borsó törzs keresztezésének

utódai lehetnek bíbor virágúak.

Csak a kétszeresen domináns kategória

virágai színesek.

színtelen színtelen

pigment pigment

előanyag 1 előanyag 2

pigment

A allél B allél

a allél

a allél b allélb allél

aa fenotípus = bb fenotípus = színtelen

oka az enzim működésképtelensége, funkcióvesztése A komplementer génhatás

A komplementer génhatás jelenség magyarázata az, hogy a festék termeléséért mindkét enzimre szükség van, és azok egy lineáris sorban egymás után fejtik ki

hatásukat. Csak akkor keletkezik festék, ha mindkét enzim jelen van.

A komplementációs analízis

Két egymástól függetlenül keletkezett, de egymáshoz hasonló mutáns fenotípusért felelősek lehetnek:

1., ugyanazon gén változatai 2., két különböző gén változatai

A két lehetőség eldöntésére szolgál a komplementációs analízis.

Ennek során a két változat homozigótáit egymással keresztezzük:

1. Ha F1-ben helyreáll a normális x

fenotípus, komplementáció történt. Ekkor a

domináns allél kiegészíti a recesszív allél hatását.

Ez azt jelenti, hogy 2 különböző gén változatairól van szó.

A b

a B

x

a¹

a²

2. Ha F1 a szülők fenotípusát

mutatja, a két allél nem komplementálja egymást, akkor ugyanazon gén hibás változatai, allélikusak.

3. Duplikált gének öröklésmenete 15:1

Nem ritka, hogy egy biokémiai lépést két

vagy több gén terméke is képes végrehajtani.

Az ilyen géneket redundáns géneknek nevezzük.

Pl. az előanyagot színes termékké A és B enzim egyaránt képes átalakítani.

Bármelyik enzim jelenléte elgendő a színes fenotípushoz.

15 1 9 bíbor

3 bíbor 3 bíbor 1 fehér 9 A- B-

3 A- bb 3 aa B- 1 aa bb F2

P x F1

aa BB AA bb

Aa Bb

minden genotípus, amelyben A vagy B lókusz domináns allélja előfordul, színes fenotípusú

aa bb genotípusban nem termelődik aktív enzim, ezért nem keletkezik festék

A enzimért A allél, B enzimért B allél felelős; a és b az enzim hiányát okozza.

4. Recesszív episztázis 9:3:4 Emlősök bundaszíne

Legismertebbek az A, B, C, D és S gének.

A

gén alléljai, aguti sorozat

A - aguti

aa - nem aguti

B

gén alléljai, fekete sorozat

B - fekete bb - barna

C

gén alléljai - albínó sorozat

C - intenzív szín c

^ch

- csincsilla c

^h

- himalája cc - albínó

D

gén alléljai - halványító sorozat

D - teljes szín

dd - fakó,

tipikus módosító gén

S

gén alléljai - foltosság

S - egyszínű

ss - foltos, tarka

Bundaszín fenotípusok

Albínók nagyon sok fajnál előfordulnak

A C és B bundaszín gének recesszív episztázisa

( B=fekete sorozat C = albínó sorozat)

pigment pigment

előanyag 1 előanyag 2

fekete bunda

barna bunda

C allél B-

c allél bb c allél

C allél domináns,színes bunda fenotípust eredményez

cc allél recesszív, albínó allél fenotípust eredményez

B allél domináns, fekete bundaszínt eredményez

b allél recesszív, barna fenotípust eredményez

A C és B szőrszín gének génkölcsönhatása

pigment pigment

előanyag 1 előanyag 2

fekete bunda barna bunda

C allél

B-

c allél bb c allél

bb cc (albínó) x

BB CC (fekete) P

mind Bb Cc (fekete) F1

9 fekete 3 barna 3 albínó 1 albínó 9 B- C-

3 bb C- 3 B- cc 1 bb cc F2

4

9

3

A C és B szőrszín gének génkölcsönhatása

pigment pigment

előanyag 1 előanyag 2

fekete pigment

C allél

B allél

c allél ? c allél ?

9 B- C- 9 fekete

b hatása nem érvényesül B mellett

pigment pigment

előanyag 1 előanyag 2

barna pigment

C allél

b allél c allél

c allél

3 bb C- 3 barna

pigment nincs

előanyag 1 előanyag 2

c allél B allél

b allél c allél

c allél

3 B- cc 3 albinó 1 Bb cc 1 albinó

„B” lókusz hatása szubsztrát hiányában nem érvényesül

A „C” gén recesszív alléljai homozigóta kombinációban episztatikusak, megakadályozzák a „B” gén kifejeződését. Ez recesszív episztázis.

A gének hierarchiájában, az episztatikus cc allélek, „B” gén felett állnak funkciójuk tekintetében.

Episztázisnak nevezzük azt a jelenséget, amikor egyik gén bizonyos allélja elfedi, megakadályozza egy másik gén

megnyilvánulását.

Az episztatikus allélek egy biokémiai vagy fejlődési útvonalban a másik gén „felett” hatnak, az episztázis így jól használható fejlődési vagy

biokémiai útvonalak felderítésére.

A recesszív episztázis

9:3:4

5. Domináns episztázis 12:3:1

Pl. Digitalis purpurea virágszíne

D – sötét lila d – világos lila

W – megakadályozza a pigmentlerakódást (kivéve a torokban) > fehér

w – pigment termelődik

D/d; W/w self cross:

9 D/- ; W/- fehér 3 d/d ; W/- fehér 3 D/- ; w/w sötét lila 1 d/d ; w/w világos lila

fehér minden W– genotípus

sötét lila ww D–

genotípus

világos lila ww dd genotípus

Egy biokémiai útvonal genetikai analízise

Az 1940-es években  George Beadle és Edward Tatum meg kívánták vizsgálni a gének és az enzimek közötti összefüggést

Ha valóban van direkt kapcsolat a gének és az enzimek között, akkor lehet olyan mutánsokat izolálni, amelyek specifikus enzimreakciókban hibásak

A kísérletek kivitelezésére a már klasszikus kísérleti alanynak számító ecetmuslica sem volt alkalmas

A legjobb kísérleti alanyok ebben az esetben a haploid mikróbák, amelyeknél sokkal nagyobb számú utódot lehet átvizsgálni és olcsón fenntartani

A mutáció jelenléte, hatása pedig azonnal megállapítható

A kérdés tanulmányozására a Neurospora crassa gombát választották

Az egy gén - egy enzim hipotézis

G

.

Beadle és E.Tatum kísérlete Neurospórával (1940)

Munkájukért 1958-ban kaptak Nobel-díjat kaptak

Az aszkospórás N. crassa gomba

haploid hifái (A) vagy (a) párosodási típusúak

Aszexuálisan is szaporodik spórákkal (mikrokonídium)

Szexuális ciklusa: a két párosodási típus kétmagvú (dikariota) hifává egyesül,  majd ezt magfúzió

(kariogámia) és meiosis+mitosis lépések követik

Eredménye az aszkuszokban kialakuló 8-8 db aszkospóra (1n)

Az aszkospórák aszkuszon belüli sorrendje szigorúan meghatározott. Az általuk hordozott kromoszómák tükrözik a megelőző osztódások és rekombinációs események térbeli viszonyait.

Ennek Beadle és Tatum munkájában nincs jelentősége, de a térképezéssel és rekombinációval kapcsolatos vizsgálatoknál a szabályos elrendeződés meghatározó jelentőségű.

termőtest aszkuszokkal mikrokonídiumok

> 80 000 ! spóra leoltása, tiszta vonalak létrehozása komplett táptalajon

> minimálra átoltva auxotróf mutánsok azonosítása

A kísérlet célja nagyszámú arginin auxotróf mutáns előállítása

mutációt hordozó „a”

mikrokonídium vad típusú mikrokonídium„A”

termőtest aszkuszokkal

Keresztezésekkel bizonyították, hogy az auxotróf mutáció egy gént érint

1:1 arányú hasadás a mutáns és a vad típusú szülő keresztezése után (vad x aux  --->  1/2 vad, 1/2 aux )

A x a Aa

a a a a A A A A

a B a B a b a b A b A b A B A B A B x a b

Aa Bb

1. Mutáció egy génben 2. Mutáció két génben

1 vad : 1 mutáns 1 vad : 3 mutáns

Keresztezésekkel bizonyították, hogy az auxotróf mutáció egy gént érint

1:1 arányú hasadás a mutáns és a vad típusú szülő keresztezése után (vad x aux  --->  1/2 vad, 1/2 aux )

Az auxotróf mutánsok további tesztelése

> aminosav auxotrófok kiválogatása

> arginin auxotrófok azonosítása

a1 x a2 a1 a2

a1 a1 a1 a1 a2 a2 a2 a2

a B a B a b a b A b A b A B A B a B x A b

Aa Bb

1. Ha egy gén alléljai 2. Ha a mutációk két gént érintenek

Mindegyik mutáns

1 vad : 3 mutáns

Az arg auxotrófok komplementációs csoportokba sorolása:

hány gén érintett az arginin bioszintézisében?

Páronként keresztezik a mutánsokat

egy komplementációs csoport

3 arg gént találtak

A Beadle-Tatum kísérlet összegzése

1. Konídiumok Röntgen mutagenezise

3. Spórák leoltása EGYENKÉNT teljes táptalajra

4. Minden egyes vonal átoltása egyenként minimál táptalajra (auxotrófok azonosítása)

(5. Keresztezés vad típussal, spóráztatás, fenotípus arány megállapítása) 6. Az auxotrófok átoltása mind a 20 aminosavval kiegészített táptalajra (Aminosav auxotrófok kiválasztása)

7. Az aminosavra auxotrófok átoltása 20 különböző aminosavval kiegészített táptalajra. (Melyik aminosav szintézisében hibás?)

8. Az arginin auxotrófok összegyűjtése és genetikai jellemzése. Térképezés, komplementáció. (Az azonos génben hibásak egy komplementációs csoportba sorolása.) Három arg gént találtak

A különböző arg auxotróf Neurospora mutánsok egy része argininen kívül

citrullinnal vagy ornitinnel kiegészített táptalajon is menekíthető

ornitin citrullin arginin

arg-1^- + + +

arg-2^- - + +

arg-3^- - - +

A 3 arg mutáns háromféleképpen reagált az arginin rokonvegyületeire

Az arginin és rokon vegyületeinek szerkezete

Egy adott mutáns csak annak a vegyületnek a bioszintézisére képtelen, amely a prekurzorok sorában előszőr képes minimál táptalajon a mutánst

"menekíteni"

A bioszintetikus út minden egyes lépését egy-egy specifikus enzim végzi Minden enzimet külön-külön egy-egy gén határoz meg

A modell mint az

egy gén – egy enzim

hipotézis vált elterjedté

Mások, más rendszerekkel hasonló eredményeket kaptak. Az arginin bioszintésis út helyességét is részletekbe menően igazolták, a működésképtelen enzimeket is

kimutatták. Az elmélet általános elfogadottságot kapott.

előanyag ornitin citrullin arginin arg-1 arg-2 arg-3

enzim-1 enzim-2 enzim-3

A menekítési mintázat egy bioszintézis útra utal

A B C D E F

mut1

- - - + - +

mut2

- + - + - +

mut3

- - - - - +

mut4

- + + + - +

mut5

+ + + + - +

A módszer jól alkalmazható bioszintézis utak felderítésére

F-szintézisére képtelen mutánsok F rokonvegyületei

-

^{= nincs}

növekedés

+

^{= van}

növekedés

E A C B D F

mut5 mut4 mut2 mut1 mut3

Értékeljük ki a következő kísérlet eredményét, melyben 5 mutáns és 6 vegyület szerepel