Смртоносен алел

Смртоносните алели првпат биле откриени од страна на Лусиен Куено во 1905 година додека го проучувал наследството на бојата на крзното кај глувците. Агоути генот кај глувците е во голема мера одговорен за одредување на бојата на крзното. Алелот од див тип произведува мешавина од жолта и црна пигментација во секое влакно на глувчето. Оваа жолта и црна мешавина може да се нарече „агоути боја“.^[3] Еден од мутантните алели на генот агоути дала глувци со многу посветла, жолтеникава боја. Кога овие жолти глувци биле вкрстени со хомозиготни глувци од див тип, бил добиен сооднос 1:1 на жолто и темно сиво потомство. Ова покажало дека жолтата мутација е доминантна, а сите родителски жолти глувци биле хетерозиготи за мутантниот алел.

Со парење на два жолти глувци, Куено очекувал да набљудува вообичаен 1:2:1 Менделов сооднос на хомозиготни агоути со хетерозиготна жолта и хомозиготна жолта боја. Наместо тоа, тој постојано забележувал сооднос 1:2 на агоути и жолти глувци. Тој не можел да произведе глувци кои биле хомозиготни за жолтиот алел агоути.

Дури во 1910 година ВЕ Касл и ЦЦ Литл ја потврдиле работата на Куено, дополнително покажувајќи дека една четвртина од потомството умирало за време на ембрионалниот развој. Ова бил првиот документиран пример на рецесивен смртоносен алел.

Пар идентични алели кои се присутни во организмот што на крајот резултира со смрт на тој организам се нарекуваат рецесивно смртоносни алели. Иако тие може да кодираат доминантни или рецесивни особини, тие се фатални само во хомозиготна состојба.

Хетерозиготите понекогаш покажуваат форма на заболен фенотип, како во случајот со ахондроплазија.^[4] Еден мутант смртоносен алел може да се издржи, но два предизвикуваат во смрт. Во случај на хомозиготна ахондроплазија, смртта речиси секогаш се случува пред раѓањето или во перинаталниот период. Не сите хетерозиготи за рецесивно смртоносни алели ќе покажат мутантен фенотип, како што е случајот со носители на цистична фиброза. Ако двајца носители на цистична фиброза имаат деца, тогаш тие имаат 25 проценти шанса да создадат потомство со две копии од смртоносниот алел, што на крајот ќе резултира со смрт на детето.^[5] Друг пример се BRCA мутациите; наследувањето на еден неисправен BRCA алел резултира со значително зголемен ризик од рак на дојка и рак на јајниците, додека наследувањето на двата неисправни алели резултира со тешка форма на Фанкони анемија (FA-S за BRCA1, FA-D1 за BRCA2) која е ембрионски смртоносна во повеќето случаи. Тие што преживуваат од хомозиготни или биалелни BRCA мутации речиси никогаш не преживуваат до зрелоста.^[6] За живи случаи, наследувањето на двете мутации води до тешка прогноза каде што преживувањето речиси никогаш не се преминува надвор од детството.^[7]

Друг пример на рецесивен смртоносен алел се јавува кај мачката Манкс. Манкс мачките поседуваат хетерозиготна мутација што резултира со скратена или исчезната опашка. Вкрстувањето на две хетерозиготни Манкс мачки резултира со тоа две третини од преживеаните потомци да го прикажуваат фенотипот на хетерозиготна скратена опашка и една третина од преживеаните потомци да бидат со нормална должина на опашката што е хомозиготна за нормален алел. Хомозиготното потомство на мутантниот алел не може да го преживее раѓањето и затоа не се гледа во овие вкрстувања.^[8]

Алелите кои треба да бидат присутни само во една копија во организмот за да бидат фатални се нарекуваат доминантни смртоносни алели. Овие алели најчесто не се наоѓаат кај популациите бидејќи тие обично резултираат со смрт на организмот уште пред да може да го пренесат својот смртоносен алел на своето потомство.^[4] Пример за доминантен смртоносен алел кај луѓето е Хантингтоновата болест, ретко невродегенеративно нарушување кое на крајот резултира со смрт. Меѓутоа, поради доцниот почеток (т.е. често откако веќе ќе се случи репродукција), може да се одржува помеѓу популациите. Едно лице покажува Хантингтонова болест кога носи единечна копија од повторно проширен Хантингтонов алел на хромозомот 4.^[9]

Алелите кои ќе бидат само фатални како одговор на некој еколошки фактор се нарекуваат условни смртоносни. Еден ваков пример е фавизмот, наследна состојба поврзана со полот која предизвикува носителот да развие хемолитична анемија кога јаде бакла.^[4]

Инфекција на клетка домаќин на E. coli од бактериофаг (фаг) T4, чувствителен на температура е условно смртоносен мутант кој на висока рестриктивна температура доведува до недостаток на одржливо производство на фаг. Сепак, растот на таквите мутанти сè уште може да се случи на пониска температура. Ваквите условно смртоносни, чувствителни на температура, мутанти се користени за да ја идентификуваат и карактеризираат функцијата на многу од гените на фагот.^[10] Така, гените употребени во поправка на оштетувањата на ДНК биле идентификувани со користење на мутанти кои се чувствителни на температура,^[11][12] како и гени кои влијаат на генетската рекомбинација.^[13][14] На пример, одгледувањето на ДНК мутант за поправка, кој е чувствителен на температура, на средна температура ќе овозможи да се произведат некои потомци на фаг. Меѓутоа, ако тој мутант е озрачен со УВ светлина, неговото преживување ќе биде повеќе намалено во споредба со намалувањето на преживувањето на озрачениот фаг од див тип Т4. Покрај тоа, условно смртоносните мутанти кои се чувствителни на ладно, се способни да растат на високи температури, но неспособни да растат на ниски температури, исто така биле изолирани во фагот Т4.^[15] Овие условни смртоносни мутанти чувствителни на студ, исто така, дефинирале збир на гени на фагот. Друга класа на условни смртоносни мутанти на фагот Т4, наречени килибарни мутанти, можат да растат на некои соеви на E. coli, но не и на други.^[10][16][17] Овие мутанти исто така биле користени за првично идентификување и карактеризирање на многу од гените на фагот Т4, вклучувајќи гени чии кодирани протеини функционираат во поправка на ДНК, генетска рекомбинација, репликација на ДНК и молекуларна морфогенеза. Дополнително, било откриено дека килибарната мутација произведува „бесмислен кодон“ во генот што предизвикува прекин на полипептидниот синџир за време на транслација. Ова откритие обезбедило увид во значаен аспект на генетскиот код.

• Терминатор ген