Paramutatsiya

Paramutatsiya (inglizcha: paramutation) — bitta lokusning ikkita allelining o'zaro ta'siri, bunda bitta allel boshqa allelda irsiy o'zgarishlarga sabab bo'ladi. Shu o'zgarishlar DNK metilatsiyasining o'zgarishi yoki gistonlarning modifikatsiyasi bo'lishi mumkin. Bu o'zgarishlarga sabab bo'ladigan allel paramutagenik, epigenetik jihatdan o'zgargan allel esa paramutativ deb yurutiladi. Paramutativ allel o'zgargan ifoda darajalariga ega bo'lishi mumkin, bu paramutagen allel bo'lmagan holatda ham ushbu allelni meros qilib olgan avlodlarda saqlanib qolishi mumkin. Paramutatsiyalar, masalan, to'liq boshqa fenotiplarni ko'rsatadigan genetik jihatdan o'hshash o'simliklarda yaralishi munkin. Paramutatsiya jarayoni asosan makkajoʻxori o'rganilgan boʻlsa-da, paramutatsiyalar boshqa organizmlarda, masalan, meva pashshasi Drosophila melanogaster va sichqonchada kabi hayvonlarda ko'rsatilgan. Keng tarqalgan bo'lishiga qaramay, paramutatsiyalarga misollar kam va ularning mexanizmlari to'liq o'rganilmagan.

O'rganilish tarixi

Paramutatsiya deb atalishi mumkin bo'lgan narsaning birinchi ta'rifi Uilyam Batson va Kerolin Pelleu tomonidan keltirilgan.inglizcha: Caroline Pellew) 1915-yilda. Bular "mitti" ni keltirilgan (inglizcha: rogue) no'xat, ularning "mittiligi" nasldan nasilga o'tdi. Ammo, paramutatsiyaning ilk rasmiy tavsifi Р. А. Бринком (inglizcha: R. A. Brink ) 1950-yilda Viskonsin-Madison universitetidan makkajo'xori o'simliklarida. U makkajo‘xorining qizil 1 (r1) lokusidagi o‘ziga xos past ifodalangan allellar makkajo‘xoriga qizil rang beradigan transkripsiya omilini kodlashi, yuqori darajada keltirilgan allellarda avlotlarda o‘zgarishlarga olib kelishi mumkinligini, bu ularni past ifodalanganligini kuzatdi. Ushbu allellar naslga o'tganda zaif ifoda darajalari saqlanib qoladi va ular, o'z navbatida, boshqa allellarning ko'rinish darajasini pasaytirishi mumkin (bu hodisa ikkilamchi paramutatsiya deb yurutiladi). Brink paramutagen allelning ta'siri bir qancha kelgusi nasilarga o'tishi mumkinligini keltiriladi.

Tavsifi

Sichqonlarda kit paramutatsiyasi

Boshqa allellarda irsiy oʻzgarishlarga olib kelishi mumkin boʻlgan allellar paramutagenik, oʻzgaruvchan allellar esa paramutativ deyiladi. Bu o'zaro ta'sirlarda qatnashmayotgan allellar neytral deb ataladi. Paramutagen va paramutagen allellar yagona organizmda mavjud bo'lganda, paramutagen allel paramutagen bo'lib, bir necha nasilar davomida o'zining paramutagenligini saqlab qoladi. Ta'riflangan transformatsiya jarayonida DNKda hech qanday o'zgarishlar kuzatilmaydi, lekin paramutagen va paramutativ allellar epigenetik xususiyatlarda ajratiladi (shu jumladan DNK metilatsiyasi). Odatda, paramutagen allel faol ravishda transkripsiyalanadi, paramutagen allel kam yoki umuman transkripsiyalanadi. Paramutatsiyaning ilk keltirilgan va eng yaxshi kuzatilgan namunasi makkajo'xori r1 lokusudir. Bu lokusda joylashgan gen, transkripsiya bo'lganda, antosiyaninlar ishlab chiqarishni rag'batlantiradigan transkripsiya omilini keltirib chiqaradi, bu esa donlarning binafsha rangga o'zgarishga olib keladi. Ushbu lokusning B' deb ataladigan bir alleli boshqa allel BI ning metilatsiyasiga olib kelishi mumkin. Metillanish transkripsiyani va shunga mos ravishda antosiyanin sintez darajasini pasaytiradi. Bu allellar DNK ketma-ketligida farqi kuzatilmaydi, ammo DNK metilatsiyasi darajasida tafavutlanadi. Boshqa paramutatsiyalarda kuzatilgani kabi, BI allelining B' alleliga aylanishi barqaror va irsiydir. Paramutatsiyalarning boshqa shunga o'xshash misolar aksaryat makkajo'xori lokuslarida, shuningdek, Arabidopsis thaliana o'simligi va transgen petuniyalarda uchraydi. Paramutatsiyalar Drosophila melanogaster, Caenorhabditis elegans qurti va sichqon da keltirilga. Paramutatsiyalarga misol sifatida sichqonlardagi Kit paramutatsiyasini ko'rib chiqing. Kit geni kodlaydi, u gematopoez, jinsiy hujayralar differentsiatsiyasi va melanogenez kabi rivojlanish jarayonlarida ishtirok etadi. Kitning gomozigotli yo'q qilinishi halokatga olib keladi va geterozigotli sichqonlarning dumi oq rangga. Geterozigotli ota-onalarning oq dumi yovvoyi tipdagi genotip (Kit ^+/+) bilan ularning nasilarida saqlanadi. Keltirilgan, bu holda paramutatsiya RNK bilan bog'liq: oq dumli gomozigota yoki Kit transkripsiyasidan hosil bo'lgan RNK spermasidan yovvoyi tipdagi RNK genotipi bilan urug'langan tuxumga in'ektsiya qilish oq dumli fenotip.

Mexanizmi

Paramutatsiyalar kuzatiladigan o'ziga xos mexanizmlar turli organizmlarda tafavut qilsa-da, bular epigenetik o'zgarishlarga va RNKning susturulmasına asoslanadi.

Makkajo'xori r1 lokusu bo'lsa, paramutagen B' allel kodlash lokusu yaqinida takrorlanadigan tandem mintaqasining DNK metilatsiyasi bilan keltiriladi va paramutativ BI alleli paramutagenik bo'lganda, u ham xarakterli DNK metilatsiyasi naqshiga ega bo'ladi. DNK metilatsiyasini muvaffaqiyatli o'tkazish uchun va RNKni o'chirish yo'lining boshqa oqsillarini kodlovchi bir qancha genlar bo'lishi kerak, bu esa paramutatsiyaning endogen vositasida ekanligini belgilaydi. Bu gipoteza tandem qaytalanish hududidan kichik interferentsion RNK transkripsiyasi borligi bilan qo'llab-quvvatlanadi. D. melanogaster kabi hayvonlarda paramutatsiyalar piRNK yordamida amalga oshirilishi mumkin. Shuningdek, ayrim hollarda DNK metilatsiyasidan boshqa, paramutatsiyalarni amalga oshirish uchun metillangan DNKning giston modifikatsiyalari kerakligi ko'rsatilgan, shu sababli paramutatsiyalar uchun gistonni o'zgartiruvchi oqsillar talab qilinishi mumkin. Paramutatsiyalarni saqlab qolish uchun giston modifikatsiyalari kerak bo'lishi mumkinligi taxmin qilingan. Ammo shuni takitlash kerakki, RNKni tohtatish tushunchasi yordamida paramutatsiyalarning hamma xususiyatlarini tushuntirish mumkin emas, shu sababli paramutatsiyalarda boshqa mexanizmlar ham ishtirok etishi mumkin.

Tadbiq etilishi

Bitta populyatsiyada nisbatan kam sonli genlar paramutatsiyani tadbiq qiladi, chunki paramutagen allellarning yuqori penetratsiyasi paramutagen yoki paramutativ allellarning saqlanishiga olib kelishi mumkin. Lek, paramutagen allelning past penetratsiyasi bilan lokuslarda paramutatsiyalar davom etishi mumkin. Uselektsionerlar tomonidan e'tiborga olinishi kerak.

Paramutatsiyalar va ularga o'xshash hodisalar drozofila va sichqonlar kabi hayvonlarda tasvirlanganligi sababli, paramutatsiyalar Mendel bo'lmagan irsiyatli insonlarning irsiy kasalliklarining tarakiy etishi munkin deb taxmin qilinadi.