ltalnos Genetika A mendeli analzis kiterjesztse Gnklcsnhatsok 1

Általános Genetika A mendeli analízis kiterjesztése Génkölcsönhatások 1

A mendeli számarányok fenotípus szintjén való megnyilvánulása szigorú feltételekhez kötött 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. 2

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. 3

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 4

A dominancia viszonyok lehetséges változatai - Nem teljes domonancia - Kodominancia A dominancia és a recesszivitás vizsgálati szintektől függhet 5

Inkomplett vagy nem teljes dominancia (Carl Correns) Az F 2 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 dominánsrecesszív viszonya okozza. A háttérben a „jó” géntermék dupla, szimpla vagy nulla dózisa áll. Csodatölcsér Nebáncsvirág stb. 6

Kodominancia 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 Szülők MM x MM MM x MN MM x NN MN x MN MN x NN NN x NN utód fenotípusok MM MN NN 1 ½ ¼ - ½ 1 ½ ½ - ¼ ½ 1 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. Pl. : Az ember AB 0 vércsoportjának négy vércsoportját egyetlen gén három tagú allélsora határozza meg. Vércsoport fenotípus 0 A B AB genotípus ii IAIA vagy IAi IBIB vagy IBi IA IB teljes dominancia (IA vagy IB és i között) kodominancia (IA és IB között) (IA és IB két különböző antigénért felelős, i az antigén hiányát okozza. ) 8

Az AB 0 vércsoport egyes alléljai különböző antigének keletkezéséért felelősek 9

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) AA SS AS Hb. A/Hb. A normál Hb. A/Hb. S 1. nem vérszegény > Hb. A 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 10

Többszörös allélizmus A bundaszínt meghatározó C gén alléljai C sötét egyszínű, cch csincsilla, ch himalája, c albínó. Egymáshoz képest dominánsak C, cch , c sorban. szőrszín fenotípus genotípus sötét, egyszínű csincsilla (szürkés) himalája albínó Színes CC vagy Ccch vagy Cc cch vagy cchch vagy cchc chch vagy chc cc csincsilla himalája albínó 11

A himalája fenotípust hőérzékeny allél okozza Sziámi macska 12

A hőérzékeny mutációk értelmezése vad típusú fehérje mutáns fehérje, mely permisszív hőfokon működőképes mutáns fehérje, mely restriktív hőfokon működésképtelen 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. 13

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. Az allélizmus úgy állapítható meg, hogy a különböző jellegekre nézve tiszta vonalakat keresztezünk. Ha követik a mendeli egyfaktoros öröklésmenetet, (F 2 = 3: 1), akkor ugyanazon gén alléljai. Keresztezés sötét X himalája F 1 F 2 mind sötét ¾ sötét ¼ himalája sötét X albínó mind sötét ¾ sötét ¼ albínó himalája X albínó mind himalája ¾ himalája ¼ albínó további példa: w, wa, w+ 14

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 15

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 /? x n/n F 1 S/s+, 1 : n/n 1 Ez azt jelenti, hogy a sárga szülő heterozigóta volt (S/s+ ), és a sárga szőrszín domináns. A sárga egerek beltenyésztve sárga és normális színű utódokat adnak 2 : 1 arányban. P F 1 S/s+ x S/s+ S/S, S/S S/s+ , 2 s+/s+ : 1 A várt mendeli arány 1: 2 : 1 16

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 szubletálisnak nevezzük. 17

AY 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 MC 1 R, MC 2 -R, MC 3 -R, MC 4 -R and MC 5 -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 18

A Man szigeti macska A manx macska fajta farkatlan MLM > a gerinc fejlődése nem normális, farkatlanság MLML > a géntermék 2 dózisa letalitáshoz vezet 19

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. 20

A dominanciaviszonyok okai „ Minden, amit egy élő szervezetben látunk fehérje, vagy fehérje terméke. ” Néhány fehérjecsoport: példák: Szerkezeti fehérjék: Összehúzódásra képes fehérjék: Oxigén szállítók: Molekula szállítók: Védelem fehérjéi: Sejt-sejt kommunikációs molekulák: A DNS működését befolyásolók: kollagén, keratin. aktin, miozin, hemoglobin mioglobin, membrán transzport fehérjék, immunoglobulinok hormonok és receptoraik, hisztonok, transzkripciós faktorok. Biokémiai reakciókat katalizálók: ENZIMEK 21

A vad allél dominanciájának magyarázata A allél A enzim előanyag a allél végtermék Fenotípus A nincs A enzimaktivitás előanyag 0 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!!! 22

A haploszufficiencia és a haploinszufficiencia enzim termék A fenotípus küszöbérték a fenotípus aa Aa A heterozigótákban fele annyi fehérje képződik mint a homozigótákban. A reakciótermék mennyisége általában arányos az enzim koncentrációjával. AA enzim koncentráció 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 23 recesszívként viselkedik = HAPLOSZUFFICIENCIA (‘haploid elégség’)

A domináns negatív mutáció 24

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) 25

Expresszivitás magas expresszivitás Az expresszivitás a fenotípus kifejeződésének mértékét mutataja egyedben 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 alacsony expresszivitás A 0 expresszivitású egyed már a penetranciát változtatja meg. 26

Penetrancia és expresszivitás A „pigmentáltság erőssége” jól szemlélteti a penetranciát és az expresszivitást. Minden ovális 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. nem teljes penetrancia változó expresszivitás Nem teljes penetrancia és változó expresszivitás (a legtöbb fenotípus jellemzője. ) 27

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. 28

Mendeli számarányok megváltozása kölcsönható génpárok esetén 1. Nincs génkölcsönhatás 2. Komplementer öröklésmenet 3. Duplikált gének öröklésmenete 4. Recesszív episztázis 5. Domináns episztázis … 29

1. Két gén hatása ugyanarra a jellegre, génkölcsönhatás nélkül (független útvonalakon ható génpárok) Tisztavonalú piros és a fehér paprika keresztezésének utód nemzedéke egységesen piros paprikát terem. Az F 2 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 30

1. Két gén hatása ugyanarra a jellegre, génkölcsönhatás nélkül (független útvonalakon ható génpárok) 9: 3: 3: 1 téglavörös: skarlát: barna: fehér 9: 3: 3: 1 dió: rózsa: borsó: egyszerű SOX, TF 31

2. Komplementer öröklésmenet 9: 7 Két hasonló fenotípusú tiszta vonal keresztezése adhat mindkét szülőtől különböző fenotípust. Két fehér virágú borsó törzs keresztezésének utódai lehetnek bíbor virágúak. aa BB AA bb x P aa fenotípus = bb fenotípus = színtelen Aa Bb F 1 Csak a kétszeresen domináns kategória virágai színesek. F 2 9 A- B 3 A- bb 3 aa B 1 aa bb 9 bíbor 3 fehér 1 fehér 9 7 32

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. színtelen pigment előanyag 1 A allél a allél színtelen pigment előanyag 2 B allél pigment b allél aa fenotípus = bb fenotípus = színtelen oka az enzim működésképtelensége, funkcióvesztése 33

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 F 1 -ben helyreáll a normális fenotípus, komplementáció történt. Ekkor a domináns allél kiegészíti a recesszív allél hatását. Ez azt jelenti, hogy 2 különböző gén változatairól van szó. 2. Ha F 1 a szülők fenotípusát mutatja, a két allél nem komplementálja egymást, akkor ugyanazon gén hibás változatai, allélikusak. x A b a B a 1 x a 2 34

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. 35

A enzimért A allél, B enzimért B allél felelős; a és b az enzim hiányát okozza. aa BB AA bb x P Aa Bb F 1 minden genotípus, amelyben A vagy B lókusz domináns allélja előfordul, színes fenotípusú aa bb genotípusban nem termelődik aktív enzim, ezért nem keletkezik festék F 2 9 A- B 3 A- bb 3 aa B 1 aa bb 9 bíbor 3 bíbor 1 fehér 15 1 36

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 cch - csincsilla ch - 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 37

Bundaszín fenotípusok 38

Albínók nagyon sok fajnál előfordulnak 39

A C és B bundaszín gének recesszív episztázisa ( B=fekete sorozat pigment előanyag 1 C allél C = albínó sorozat) B- fekete bunda pigment előanyag 2 c allél bb barna bunda C allél domináns, színes bunda fenotípust eredményez B allél domináns, fekete bundaszínt eredményez c allél recesszív, albínó fenotípust eredményez b allél recesszív, barna fenotípust eredményez 40

A C és B szőrszín gének génkölcsönhatása pigment előanyag 1 C allél BB CC (fekete) F 1 F 2 fekete bunda bb barna bunda pigment előanyag 2 c allél P B- x bb cc (albínó) mind Bb Cc (fekete) 9 3 3 1 B- Cbb CB- cc bb cc 9 fekete 3 barna 3 albínó 1 albínó 9 3 4 41

A C és B szőrszín gének génkölcsönhatása B allél pigment előanyag 1 C allél pigment előanyag 2 fekete pigment b hatása nem érvényesül B mellett c allél ? 9 B- C- 9 fekete pigment előanyag 1 C allél pigment előanyag 2 c allél barna pigment 3 bb C- 3 barna B allél c allél pigment előanyag 1 nincs előanyag 2 c allél 3 B- cc 3 albinó 1 Bb cc 1 albinó b allél „B” lókusz hatása szubsztrát hiányában nem érvényesül 42

A recesszív episztázis 9: 3: 4 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. 43

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/3 d/d ; W/3 D/- ; w/w 1 d/d ; w/w fehér sötét lila világos lila fehér minden W– genotípus sötét lila ww D– genotípus világos lila ww dd genotípus 44

Egy biokémiai útvonal genetikai analízise 45

Az egy gén - egy enzim hipotézis G. Beadle és E. Tatum kísérlete Neurospórával (1940) Munkájukért 1958 -ban kaptak Nobel-díjat kaptak 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 46

Az aszkospórás N. crassa gomba haploid hifái (A) vagy (a) párosodási típusúak Aszexuálisan is szaporodik spórákkal (mikrokonídium) mikrokonídiumok 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 (1 n) termőtest aszkuszokkal 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. 47

A kísérlet célja nagyszámú arginin auxotróf mutáns előállítása > 80 000 ! spóra leoltása, tiszta vonalak létrehozása komplett táptalajon > minimálra átoltva auxotróf mutánsok azonosítása 48

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 ) termőtest aszkuszokkal vad típusú „A” mikrokonídium „a” mutációt hordozó mikrokonídium 49

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 ) 1. Mutáció egy génben 2. Mutáció két génben Axa ABxab Aa Aa Bb a a A A a. B ab ab Ab Ab AB AB 1 vad : 1 mutáns 1 vad : 3 mutáns 50

Az auxotróf mutánsok további tesztelése > aminosav auxotrófok kiválogatása > arginin auxotrófok azonosítása 51

Az arg auxotrófok komplementációs csoportokba sorolása: hány gén érintett az arginin bioszintézisében? Páronként keresztezik a mutánsokat 1. Ha egy gén alléljai a 1 x a 2 2. Ha a mutációk két gént érintenek a. Bx. Ab a 1 a 2 Aa Bb a 1 a 1 a 2 a 2 Mindegyik mutáns a. B ab ab Ab Ab AB AB egy komplementációs csoport 3 arg gént találtak 1 vad : 3 mutáns 52

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 53

A 3 arg mutáns háromféleképpen reagált az arginin rokonvegyületeire 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 - - - + 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" 54

A menekítési mintázat egy bioszintézis útra utal A bioszintetikus út minden egyes lépését egy-egy specifikus enzim végzi Minden enzimet külön-külön egy-egy gén határoz meg előanyag arg-1 arg-2 enzim-1 enzim-2 ornitin arg-3 enzim-3 citrullin arginin 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. 55

A módszer jól alkalmazható bioszintézis utak felderítésére Értékeljük ki a következő kísérlet eredményét, melyben 5 mutáns és 6 vegyület szerepel - = nincs növekedés + = van növekedés F-szintézisére képtelen mutánsok F rokonvegyületei A B C D E F mut 1 - - - + mut 2 - + - + mut 3 - - - + mut 4 - + + + - + mut 5 + + - + E mut 2 mut 4 mut 5 A C mut 1 B mut 3 D F 56