Scavo in profondità: la ricombinazione genetica è legata all’espressione di tratti deleteri?

La maggior parte dei mammiferi, compreso l’uomo, sono diploidi. Cioè, il DNA esiste come coppie di cromosomi (gli esseri umani hanno 23 paia di cromosomi, i topi ne hanno 20 paia). Questa coppia di cromosomi è omologa, poiché la sequenza dei geni su entrambi i cromosomi è la stessa. Tuttavia, un gene situato su una particolare etichetta (“locus”) può avere diversi “alleli” sui cromosomi omologhi. Per motivi di comprensione, se assumiamo che l’altezza sia determinata da un particolare gene che risiede, diciamo, sul cromosoma VI, un cromosoma potrebbe portare la sequenza genica per altezza breve – in alternativa, un “allele” per breve – e l’altro potrebbe porta il gene alto. (In effetti, nessun singolo gene è responsabile dell’altezza ed è un tratto determinato da un gruppo di geni, non ultimo l’ambiente e la nutrizione.) In questo esempio fittizio sopra, se entrambi i cromosomi nella coppia porterebbero l’allele di brevità, diremmo che l’individuo, o la sequenza, è omozigote per brevi in ​​quel locus, o eterozigote se entrambi i cromosomi trasportano i diversi alleli. Lo stesso ragionamento vale anche quando osserviamo le specie in cui il codice genetico si trova in triplette piuttosto che in coppie, una condizione nota come triploidia.

Questo determina il genotipo di un individuo per quel tratto/gene/locus specifico. Ad esempio, per specie floreali che possono avere fiori sia bianchi che gialli, il genotipo di un particolare fiore può essere YY (alleli del fiore giallo su entrambi i cromosomi), WY, YW (un allele su entrambi) o WW (allele bianco su entrambi ). Se W è l’allele recessivo e Y è dominante, il fiore eterozigote avrà un fenotipo giallo.

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L’allele dannoso mette l’individuo in qualche modo in svantaggio. L’allele deleterio può essere ampiamente dominante. Ma, in questo caso, ridurrà la forma fisica dell’individuo e diminuirà la possibilità di trasmettere il genotipo alla generazione successiva.

Tuttavia, le cose si complicano quando lo stesso genotipo si traduce in fenotipi diversi, un fenomeno chiamato espressione specifica dell’allele (ASE). Uno studio pubblicato questa settimana da un team di ricercatori canadesi fa luce su questo. Hanno scoperto che le regioni del genoma che rischiano di subire la ricombinazione hanno anche maggiori probabilità di eliminare un gruppo di alleli deleteri.

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Rimontare È un fenomeno per cui i cromosomi si rompono in una coppia ei loro codoni si ricombinano per produrre una nuova sequenza di alleli. È caratteristico della meiosi, un tipo di divisione cellulare che si verifica quando si formano le cellule dei gameti (spermatozoi o uova). La sequenza risultante nello sperma/ovuli è aploide, il che significa che non esiste come coppia. Una coppia si forma solo quando lo sperma e l’uovo si fondono. L’insieme di alleli/tratti che vengono tramandati da una generazione all’altra è noto come “aplotipo”.

Ci sono regioni del genoma che mostrano una maggiore affinità per la ricombinazione (punti caldi di ricombinazione) e poi ci sono regioni che mostrano una minore affinità per se stesse (punti freddi). Quest’ultimo permette naturalmente alle mutazioni dannose di accumularsi e raggiungere quella che chiamiamo “fissazione”. Harwood et al (2022) classificano le regioni di ricombinazione come bassa (cioè, punto freddo, CS), normale e alta ricombinazione (HRR). Lo studio ha identificato un genotipo di circa 1.596 individui e ha misurato l’espressione del loro allele. Questi 1.596 individui erano costituiti da 844 individui del Quebec, Canada, nell’ambito del progetto CARTaGENE e 752 individui del progetto Genotype Tissue Expression. hanno scoperto che “l’arricchimento dell’ASE nelle regioni HRR/normali è stato osservato in tutti i tessuti esaminati”.

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Sfruttando il progetto Gene Tissue Expression (GTEx), Studio precedente nel 2018 dimostrato che, nella popolazione generale, la purificazione della selezione esaurisce quegli aplotipi in cui si sono accumulate mutazioni deleterie e hanno maggiori probabilità di avere “una maggiore penetrazione patogena”. Hanno anche scoperto che in cancro Pazienti, si arricchisce la penetrazione di formazioni aplotipiche dannose. Per estendere questa scoperta, Harwood et al (2022) osservano che nelle regioni di ricombinazione elevata o normale, gli alleli che possono causare la malattia sono meno espressi e sovraespressi nei punti freddi di ricombinazione.

Importante da notare Contesto storico del Quebec, Canada come quello. La popolazione fu colonizzata da coloni francesi 400 anni fa, insieme a colonie più piccole come la regione di Saguenay-Lac-Saint-Jean. È anche noto che quando la dimensione della comunità è piccola, ci sono maggiori possibilità di associazioni non casuali tra alleli di loci diversi, a causa del pool genico inferiore. La selezione naturale ha pochissima diversità genetica con cui lavorare in questo caso – e diventa completamente inefficace. Pertanto, la regione di Saguenay mostra un alto livello di parentela, rispetto alle popolazioni africane o europee che hanno processi di selezione naturale più efficienti che operano su di esse. Lo studio sostiene che “la firma di individui africani con maggiori probabilità di ASE in HRR/Normale rispetto a CS è apparsa anche nei tessuti GTEx nei muscoli, nel cervello, nelle ovaie, nei polmoni e nel fegato”.

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Lo studio ha rilevato che anche le storie ambientali svolgono un ruolo importante. Durante l’esame dei geni sono stati ottenuti dati di espressione tra regioni e ambienti. Notano che gli individui con discendenza a Saguenay ma attualmente residenti in diverse regioni come Montreal, Quebec City e Saguenay, hanno “un’espressione specifica dell’allele differenziale”.

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Lo studio è un passo importante nella comprensione di una domanda di vecchia data nella biologia evolutiva: come i cambiamenti demografici passati, le dimensioni della popolazione e la deriva genetica interagiscono con la ricombinazione e influenzano l’espressione genica. Evidenziando le sue implicazioni per la previsione del rischio di malattia nelle popolazioni, lo studio afferma che “l’espressione genica è un passaggio intermedio chiave nella traduzione dei genotipi in fenotipi, e quindi capire come l’espressione genica è regolata ed evoluta è fondamentale per disaccoppiare varianza fenotipica e penetranza. malattia attraverso umani.

L’autore è ricercatore presso l’Indian Institute of Science (IISc), Bengaluru, e un relatore scientifico indipendente. twittato a Incorpora il tweet

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