ЛЕКЦИЯ 8. ФЕНОТИП ОРГАНИЗМА. РОЛЬ ГЕНОТИПА и СРЕДЫ в его ФОРМИРОВАНИИ. МОДИФИКАЦИОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ. ПЕНЕТРАНТНОСТЬ, ЭКСПРЕССИВНОСТЬ, НОРМА РЕАКЦИИ. ПЛАН. - презентация

1 ЛЕКЦИЯ 8. ФЕНОТИП ОРГАНИЗМА. РОЛЬ ГЕНОТИПА и СРЕДЫ в его ФОРМИРОВАНИИ. МОДИФИКАЦИОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ. ПЕНЕТРАНТНОСТЬ, ЭКСПРЕССИВНОСТЬ, НОРМА РЕАКЦИИ. ПЛАН ЛЕКЦИИ: 1. ФЕНОТИП ОСОБИ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ и ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. ПРИЗНАК как ГЕНЕТИЧЕСКОЕ ПОНЯТИЕ; 2. СРЕДА как ГЕНЕТИЧЕСКОЕ ПОНЯТИЕ; 3. ФЕНОТИП: РОЛЬ ГЕНЕТИЧЕСКИХ и ВНЕ(ЭПИ)ГЕНЕТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ в его ФОРМИРОВАНИИ; 4. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ – ГЕНОКОПИИ и ФЕНОКОПИИ, ПЕНЕТРАНТНОСТЬ и ЭКСПРЕССИВНОСТЬ ГЕНА (ПРИЗНАКА), НОРМА РЕАКЦИИ, МОДИФИКАЦИОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ;

2 ФЕНОТИП как СОВОКУПНОСТЬ (ВИДОСПЕЦИФИЧНЫЙ КОМПЛЕКС) ПРИЗНАКОВ ОСОБИ. ПРИЗНАК как ЕДИНИЦА ДИСРЕТНОСТИ - 1.ФЕНОТИП – СОВОКУПНОСТЬ или ВИДОСПЕЦИФИЧНЫЙ КОМПЛЕКС ПРИЗНАКОВ (МОРФОЛОГИЧЕСКИХ, ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ, ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ, МЕТАБОЛИЧЕСКИХ, ПОВЕДЕНЧЕСКИХ, НОРМАЛЬНЫХ и ПАТОЛОГИЧЕСКИХ), ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХ ОРГАНИЗМ КОНКРЕТНОГО БИОЛОГИЧЕСКОГО ВИДА на любой из СТАДИЙ ОНТОГЕНЕЗА; ВИДОСПЕЦИФИЧНОСТЬ ФЕНОТИПА ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ВИДОСПЕЦИФИЧНОСТЬЮ БИОИНФОРМАЦИИ и ОНТОГЕНЕЗА; 2.ПРИЗНАК – это ЕДИНИЦА ДИСКРЕТНОСТИ ОСОБИ, то есть ЛЮБАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, по которой ее можно ОТЛИЧИТЬ от другой ; 3.ПРОСТЫЕ ПРИЗНАКИ – ПОЛИПЕПТИДЫ, АМИНОКИСЛОТНАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ которых НАПРЯМУЮ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ГЕНЕТИЧЕСКИ, то есть ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬЮ ТРОЕК НУКЛЕОТИДОВ ( триплетов, кодонов ) в ДНК и/или иРНК; 4.СЛОЖНЫЕ ПРИЗНАКИ – ХАРАКТЕРИЗУЮТ СТРОЕНИЕ, ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ, ПОВЕДЕНИЕ КОНКРЕТНОЙ ОСОБИ в ПРОЦЕССЕ ее ОНТОГЕНЕЗА; ОБРАЗУЮТСЯ вследствие ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ ЗАКОНОМЕРНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ СТРУКТУРНЫХ и иных ПРИЗНАКОВ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ в ПРОЦЕССЕ ИНДИВИДУАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ и ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ;

3 СРЕДА: СЛОЖНОЕ ГЕНЕТИЧЕСКОЕ ПОНЯТИЕ - В ГЕНЕТИКЕ РАЗЛИЧАЮТ: 1. ГЕНОТИПИЧЕСКУЮ СРЕДУ: так как ГЕНОТИП ПРЕДСТАВЛЯЕТ СОБОЙ СОВОКУПНОСТЬ ЗАКОНОМЕРНО ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ ГЕНОВ ( нуклеотидных последовательностей ДНК), то на ФЕНОТИПИЧЕСКОМ ЭФФЕКТЕ каждого ГЕНА СКАЗЫВАЮТСЯ ОСОБЕННОСТИ ГЕНОТИПА ОСОБИ ( пример – ФЕНОМЕН РЕЦЕССИВНОГО ЭПИСТАЗА: негроиды- альбиносы, бомбейский феномен); к ГЕНОТИПИЧЕСКОЙ СРЕДЕ ОТНОСЯТ также ПОСТТРАНСКРИПЦИОННЫЕ и ПОСТТРАНСЛЯЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ с их ОСОБЕННОСТЯМИ; 2. ВНУТРЕННЮЮ СРЕДУ РАЗВИВАЮЩЕГОСЯ ОРГАНИЗМА ( внутриутробное развитие ) – МОРФОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПОЛЯ, ЭМБРИОНАЛЬНЫЕ ИНДУКЦИОННЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СТРУКТУР разного УРОВНЯ и др. ; 3. ВНУТРЕННЮЮ СРЕДУ ОРГАНИЗМА ЖЕНЩИНЫ, ВЫНАШИВАЮЩЕЙ ПЛОД ( внутриутробное развитие ); 4. ВНЕШНЮЮ СРЕДУ – АБИОТИЧЕСКИЕ и БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ;

4 РОЛЬ ГЕНЕТИЧЕСКИХ, ВНЕ(ЭПИ)ГЕНЕТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ и УСЛОВИЙ в РАЗВИТИИ ФЕНОТИПА - ТЕЗИСЫ ОБЩЕГО ПОРЯДКА: 1. РАЗВИТИЕ и ПОДДЕРЖАНИЕ КОМПЛЕКСА ФЕНОТИПИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ ТЕСНО УВЯЗАНО с ПРОЦЕССОМ ИНДИВИДУАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ ( онтогенез ) – ОДНОКЛЕТОЧНАЯ СТАДИЯ ЗИГОТА, ПЕРИОД РАЗВИТИЯ ДЕФИНИТИВНОГО ФЕНОТИПА, ВКЛЮЧАЯ ВНУТРИУТРОБНЫЙ и ПОСТНАТАЛЬНЫЙ ПОДПЕРИОДЫ РАЗВИТИЯ, ПЕРИОД БИОЛОГИЧЕСКОЙ, ( для людей также СОЦИАЛЬНОЙ и ГРАЖДАНСКОЙ ) ЗРЕЛОСТИ, ПОЖИЛОЙ и СТАРЧЕСКИЙ ВОЗРАСТ ; в связи с ОТМЕЧЕННЫМ, ПОНЯТНЫ такие МЕДИЦИНСКИЕ ДИСЦИПЛИНЫ, как АКУШЕРСТВО, ПЕДИАТРИЯ, ГЕРОНТОЛОГИЯ и ГЕРИАТРИЯ; 2. ОФОРМЛЕНИЕ и СОСТОЯНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОМПЛЕКСА ФЕНОТИПИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ – это всегда РЕЗУЛЬТАТ СОВМЕСТНОГО РАЗВИТИЯ или КОРАЗВИТИЯ ( пример – эволюционно обусловленные онтогенетические корреляции: ГЕНОМНЫЕ, МОРФОГЕНЕТИЧЕСКИЕ и ЭРГОНТИЧЕСКИЕ);

5 РОЛЬ ГЕНЕТИЧЕСКИХ, ЭПИ(ВНЕ)ГЕНЕТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ и УСЛОВИЙ в РАЗВИТИИ ФЕНОТИПА (ПРОДОЛЖЕНИЕ 1) - * ГЕНОКОПИРОВАНИЕ: ГЕНЕТИЧЕСКОЕ ЯВЛЕНИЕ, когда СХОДНОЕ СОСТОЯНИЕ ФЕНОТИПИЧЕСКОГО ПРИЗНАКА ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ РАЗНЫМИ ГЕНАМИ; * ФЕНОКОПИРОВАНИЕ: ГЕНЕТИЧЕСКОЕ ЯВЛЕНИЕ, когда СХОДНОЕ СОСТОЯНИЕ ФЕНОТИПИЧЕСКОГО ПРИЗНАКА ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ в части случаев благодаря НАЛИЧИЮ ГЕНА, тогда как в части случаев благодаря ДЕЙСТВИЮ ФАКТОРОВ СРЕДЫ или УСЛОВИЯМ ЭМБРИОГЕНЕЗА;

6 РОЛЬ ГЕНЕТИЧЕСКИХ, ЭПИ(ВНЕ)ГЕНЕТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ и УСЛОВИЙ в РАЗВИТИИ ФЕНОТИПА ( ПРОДОЛЖЕНИЕ 2 ) - * ПЕНЕТРАНТНОСТЬ: ГЕНЕТИЧЕСКОЕ ЯВЛЕНИЕ, когда при НАЛИЧИИ ГЕНА в ГЕНОТИПАХ всех ОСОБЕЙ ОПРЕДЕЛЯЕМЫЙ этим ГЕНОМ ФЕНОТИПИЧЕСКИЙ ПРИЗНАК ВЫЯВЛЯЕТСЯ у ЧАСТИ ОСОБЕЙ-НОСИТЕЛЬНИЦ ГЕНА (ВЫРАЖАЕТСЯ в % ОСОБЕЙ, имеющих ПРИЗНАК, к общему числу ОСОБЕЙ, имеющих ГЕН); * ЭКСПРЕССИВНОСТЬ: ГЕННЕТИЧЕСКОЕ ЯВЛЕНИЕ, когда при НАЛИЧИИ ГЕНА в ГЕНОТИПАХ всех ОСОБЕЙ КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ВЫРАЖЕНИЕ ОПРЕДЕЛЯЕМОГО этим ГЕНОМ ФЕНОТИПИЧЕСКОГО ПРИЗНАКА ВАРЬИРУЕТ от ОСОБИ к ОСОБИ; * ЗНАЧЕНИЯ ПЕНЕТРАНТНОСТИ и ЭКСПРЕССИВНОСТИ ОПРЕДЕЛЯЮТСЯ ХАРАКТЕРОМ ОТНОШЕНИЙ ГЕНА и СРЕДЫ;

7 РОЛЬ ГЕНЕТИЧЕСКИХ, ЭПИ(ВНЕ)ГЕНЕТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ и УСЛОВИЙ в РАЗВИТИИ ФЕНОТИПА (ПРОДОЛЖЕНИЕ 3) – * НОРМА РЕАКЦИИ: ГЕНЕТИЧЕСКОЕ ЯВЛЕНИЕ, когда один и тот же ГЕН в РАЗНЫХ УСЛОВИЯХ СРЕДЫ дает РАЗНОЕ СОСТОЯНИЕ ОПРЕДЕЛЯЕМОГО ФЕНОТИПИЧЕСКОГО ПРИЗНАКА; * РАЗЛИЧАЮТ ГЕНЫ с УЗКОЙ и ШИРОКОЙ НОРМОЙ РЕАКЦИИ;

8 РОЛЬ ГЕНЕТИЧЕСКИХ, ЭПИ(ВНЕ)ГЕНЕТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ и УСЛОВИЙ в РАЗВИТИИ ФЕНОТИПА (ПРОДОЛЖЕНИЕ 4) - * МОДИФИКАЦИОННАЯ ГЕНОТИПИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ: ОТРАЖАЕТ НАЛИЧИЕ ГЕНОВ и ГЕНЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ с ШИРОКОЙ НОРМОЙ РЕАКЦИИ; * благодаря явлению МОДИФИКАЦИОННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ПОВЫШАЕТСЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ (ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ПЛАСТИЧНОСТЬ) ЖИВЫХ ФОРМ;

9 ГЕНОМНЫЙ ИМПРИНТИНГ как ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИЙ ФАКТОР, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЙ РАЗВИТИЕ и СОСТОЯНИЕ ФЕНОТИПА ОРГАНИЗМА - 1. ГЕНОМНЫЙ ИМПРИНТИНГ ЗАКЛЮЧАЕТСЯ в ПОЛУЧЕНИИ ПОТОМКОМ при ОПЛОДОТВОРЕНИИ ИЗБИРАТЕЛЬНО СУПРЕССИРОВАННОГО ГЕНЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА одного из РОДИТЕЛЕЙ – ОТЦА или МАТЕРИ; ФОРМИРОВАНИЕ ФЕНОТИПА в таком случае ПРОИСХОДИТ под КОНТРОЛЕМ АЛЛЕЛЬНОГО ГЕНА либо ОТЦОВСКОГО, либо МАТЕРИНСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ ( так как ГОМОЛОГИЧНЫЙ ГЕН или ГЕНЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ВТОРОГО РОДИТЕЛЯ СУПРЕССИРОВАН ); 2. ИМПРИНТИРОВАНИЕ ПРОИСХОДИТ в СПЕРМАТОГЕНЕЗЕ/ОВОГЕНЕЗЕ ПРЕДПОЛОЖИТЕЛЬНО путем МЕТИЛИРОВАНИЯ ЦИТОЗИНОВ ДНК ; 3. ФЕНОТИПИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ИМПРИНТИРОВАНИЯ ВОСПРОИЗВОДИТСЯ в случае ДЕЛЕЦИИ СООТВЕТСТВУЮЩИХ УЧАСТКОВ ДНК или при ОДНОРОДИТЕЛЬСКОЙ ДИСОМИИ ( ОРД ), когда ОБЕ ГОМОЛОГИЧНЫХ ХРОМОСОМЫ УНАСЛЕДОВАНЫ ПОТОМКОМ либо от ОТЦА, либо от МАТЕРИ ; 4. СЕЙЧАС ИЗВЕСТНО более 30-ти НАСЛЕДСТВЕННЫХ БОЛЕЗНЕЙ ИМПРИНТИНГА ЧЕЛОВЕКА, например, синдромы ПРАДЕРА-ВИЛЛИ – ВЫКЛЮЧЕНЫ ОТЦОВСКИЕ ГЕНЫ и АНГЕЛЬМАНА – ВЫКЛЮЧЕНЫ МАТЕРИНСКИЕ ГЕНЫ УЧАСТКА 15(q11-q13); ПРЕДПОЛОЖИТЕЛЬНО, ГЕНОМНОЕ ИМПРИНТИРОВАНИЕ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ как МЕХАНИЗМ РЕГУЛЯЦИИ ГЕННОЙ АКТИВНОСТИ в РАННЕМ ЭМБРИОГЕНЕЗЕ; 5. ПРИЧИНЫ РАЗВИТИЯ ПАТОЛОГИЧЕСКОГО ФЕНОТИПА НА ПРИМЕРЕ синдрома АНГЕЛЬМАНА – ДЕЛЕЦИЯ 15(q11-q13) на МАТЕРИНСКОЙ ХРОМОСОМЕ – 70-75%, в КАРИОТИПЕ ПОТОМКА ОБЕ ХРОМОСОМЫ 15 от ОТЦА (ОДНОРОДИТЕЛЬСКАЯ ДИСОМИЯ) – %, НАЗВАННЫЙ УЧАСТОК МАТЕРИНСКОЙ ХРОМОСОМЫ 15 ИМПРИНТИРОВАН – 3-4%;

10 РОЛЬ ГЕНЕТИЧЕСКИХ, ЭПИ(ВНЕ)ГЕНЕТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ и УСЛОВИЙ в РАЗВИТИИ ФЕНОТИПА (ЗАКЛЮЧЕНИЕ) - ГЕНОТИП ФЕНОТИП = НАЛИЧИЕ ГЕНА, = ГЕНОКОПИРО- ВАНИЕ, = НАЛИЧИЕ = ГЕНОТИПИЧЕСКАЯ = ПЕНЕТРАН - ПРИЗНАКА, СРЕДА, ТНОСТЬ, = ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ = ЭКСПРЕС- = СОСТОЯНИЕ АЛЛЕЛЬНЫХ И СИВНОСТЬ, ПРИЗНАКА КАК НЕАЛЛЕЛЬНЫХ = НОРМА РЕЗУЛЬТАТ ГЕНОВ, РЕАКЦИИ, РАЗВИТИЯ И = ПОСТТРАНСКРИПЦИ- = МОДИФИКА- КОРАЗВИТИЯ; ОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ, ЦИИ, = ПОСТТРАНСЛЯЦИОН- = ФЕНОКОПИ- НЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ; РОВАНИЕ = ГЕНОМНЫЙ ИМПРИНТИНГ;