Wikipedia

Epistasi

Fenomeno in cui una coppia di alleli copre l'espressione fenotipica di un'altra coppia

In genetica, l'epistasi è una forma di interazione fra geni, in cui una mutazione genetica dipende dalla presenza o dall'assenza di mutazioni in uno o più altri geni, chiamati "geni modificatori". L'effetto della mutazione è pertanto dipendente dal background genetico in cui si manifesta.[1] Le mutazioni epistatiche producono effetti diversi quando si sovrappongono.

Originariamente il termine epistasi indicava che l'effetto di un gene variante veniva mascherato dalla presenza di un gene differente.[2] Il concetto di "epistasi" fu introdotto nel 1907 nel campo della genetica da William Bateson e dalle sue collaboratrici Florence Durham e Muriel Wheldale Onslow,[3] ma viene attualmente utilizzato anche in biochimica, biologia computazionale, bioinformatica e biologia evolutiva.

Quantificazione modifica

Gli effetti dei geni vengono attualmente quantificati valutando l'ampiezza del fenotipo (altezza, pigmentazione, tasso di crescita) o valutando per via biochimica l'attività proteica (legami proteici o catalisi enzimatica). Modelli di biologia computazionale o evolutiva mirano a descrivere gli effetti dell'epistasi su scala genomica e le conseguenze sull'evoluzione.[4][5][6]

L'identificazione delle coppie epistatiche è notevolmente impegnativa sia dal punto di vista computazionale che statistico; per questo motivo alcuni studi danno la priorità alle coppie epistatiche.[7][8]

Classificazione modifica

Il fenomeno si verifica quando una coppia di alleli copre l'espressione fenotipica di un'altra coppia di alleli. Le caratteristiche fenotipiche dell'individuo saranno pertanto date dalla risultante di questa interazione; il gene che maschera l'espressione di un altro gene viene definito epistatico, il gene la cui espressione viene mascherata viene definito ipostatico [9]. Ad esempio se il gene Y è epistatico sul gene X; il gene X è detto ipostatico rispetto al gene Y.

Più precisamente, nell'epistasi dominante, la presenza di un singolo allele epistatico A ha l'effetto di impedire il passaggio dal fenotipo 1 al fenotipo 2, passaggio che però è controllato anche da un'altra coppia allelica, i cui alleli possono essere B o b; si dice allora che A è epistatico su B e b perché, per la presenza di una copia di A, dal fenotipo 1 non si capisce se il secondo gene ha almeno un allele dominante o entrambi gli alleli recessivi.

Nell'epistasi recessiva, l'assenza di un allele A, ossia la presenza di una coppia allelica epistatica a/a, ha l'effetto di impedire (quindi l'allele A lo coadiuverebbe) il passaggio dal fenotipo 1 al fenotipo 2, passaggio che però è controllato anche da un'altra coppia allelica, i cui alleli possono essere B o b; si dice allora che a/a è epistatico su B e b perché, a causa della presenza di una coppia allelica a/a, non si può ricavare dal fenotipo 1 se il secondo gene ha almeno un allele dominante o entrambi gli alleli recessivi. Questi due tipi di epistasi, naturalmente, possono essere combinati fra loro in modo più o meno complesso, dando luogo a rapporti fenotipici della progenie di un incrocio diversi a seconda del numero dei geni in rapporto epi-/ipo-statico considerati e a seconda delle relazioni di epistasi intercorrenti fra ciascuna delle due coppie alleliche.

Esempi modifica

Un esempio di epistasi recessiva è l'albinismo, in cui la presenza di una coppia allelica recessiva (a/a), che altera la produzione di melanina, va a coprire qualsiasi altra coppia di alleli non strettamente dominante (quindi b/b oppure b/B) che vada ad influenzare il colore della pelle, degli occhi o dei capelli.

Un altro esempio di epistasi recessiva si ha nella colorazione del pelo dei cani di razza Labrador, nei quali un gene (comunemente chiamato "e") sopravanza sull'espressione del gene B (dominante, che dà colore nero, a differenza del gene "b" che da colore marrone), determinandone così il colore chiaro del mantello.

Il fenotipo di Bombay, a livello del gruppo sanguigno di tipo O, è un ulteriore chiaro esempio di epistasi recessiva, in cui difetti dei geni FUT1 e FUT2 possono 'nascondere' l'espressione fenotipica di eventuali alleli determinanti gli antigeni A,B.[10]

Un esempio di epistasi dominante è dato dal colore grigio del mantello del cavallo (Boco). Quando il gene del grigio è presente allo stato dominante, fa sì che non si manifestino altre colorazioni (rapporto fenotipico alla F2 12:3:1).

Note modifica

  1. ^ Gros PA, Le Nagard H, Tenaillon O, The Evolution of Epistasis and its Links with Genetic Robustness, Complexity and Drift in a Phenotypic Model of Adaptation, in Genetics, vol. 182, n. 1, maggio 2009, pp. 277–93, DOI:10.1534/genetics.108.099127, PMC 2674823, PMID 19279327.
  2. ^ Rieger R, Michaelis A, Green MM, A Glossary of Genetics and Cytogenetics: Classical and Molecular, New York, Springer-Verlag, 1968, ISBN 9780387076683.
  3. ^ Marsha L. Richmond, Women in the Early History of Genetics: William Bateson and the Newnham College Mendelians, 1900–1910, in Isis, vol. 92, n. 1, The History of Science Society, 2001, pp. 55–90, DOI:10.1086/385040, JSTOR 237327, PMID 11441497.
  4. ^ Ivan G Szendro, Schenkm Martijn F, Jasper Franke, Joachim Krug, J de Visser e G M Arjan, Quantitative analyses of empirical fitness landscapes, in Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment, vol. 2013, n. 1, 16 gennaio 2013, pp. P01005, Bibcode:2013JSMTE..01..005S, DOI:10.1088/1742-5468/2013/01/P01005, arXiv:1202.4378.
  5. ^ Edlund JA, Adami C, Evolution of robustness in digital organisms, in Artificial Life, vol. 10, n. 2, Spring 2004, pp. 167–79, DOI:10.1162/106454604773563595, PMID 15107229.
  6. ^ Chattopadhyay S, Genome-wide interaction and pathway-based identification of key regulators in multiple myeloma, in Communications Biology, vol. 4, n. 2, Spring 2019, pp. 89–96, DOI:10.1038/s42003-019-0329-2, PMC 6399257, PMID 30854481.
  7. ^ Marzieh Ayati e Mehmet Koyutürk, Prioritization of genomic locus pairs for testing epistasis, in Proceedings of the 5th ACM Conference on Bioinformatics, Computational Biology, and Health Informatics, 2014, pp. 240–248, DOI:10.1145/2649387.2649449, ISBN 978-1-4503-2894-4.
  8. ^ Piriyapongsa J, Ngamphiw C, Intarapanich A, Kulawonganunchai S, Assawamakin A, Bootchai C, Shaw PJ, Tongsima S, iLOCi: a SNP interaction prioritization technique for detecting epistasis in genome-wide association studies, in BMC Genomics, 13 Suppl 7, Suppl 7, 13 dicembre 2012, pp. S2, DOI:10.1186/1471-2164-13-S7-S2, PMC 3521387, PMID 23281813.
  9. ^ Russell Peter J., Genetica, Edises, 1998, ISBN 88-7959-154-1.
  10. ^ Sreeram V. Ramagopalan, MA and George C. Ebers, Epistasis Multiple sclerosis and the major histocompatibility complex, su ncbi.nlm.nih.gov.

Voci correlate modifica

Altri progetti modifica

Collegamenti esterni modifica

Controllo di autoritàLCCN (EN) sh99011759 · J9U (EN, HE) 987007554288105171
  Portale Biologia: accedi alle voci di Wikipedia che trattano di biologia
Estratto da "https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Epistasi&oldid=133047151"