和单基因孟德尔遗传疾病的研究相比,复杂疾病的研究虽然取得了一定成效,但还远远谈不上成功,因为影响复杂疾病的因素实在是太多了,比如疾病性状相关的基因座数量很多,等位基因的不完全显性,环境因素的影响等等。其中在复杂疾病的遗传学研究中,有一大热点内容Epistasis,通常称之为上位性。
要理解这个概念,我们从遗传学中的基因互作谈起,由多对基因共同决定某一性状的遗传现象,称之为多因一效multigenic effect, 多因一效的不同基因之间存在相互作用。其中,又可以细分为以下两类
上位性就属于非等位基因互作模型中的一种,非等位基因间的互作有多种模型,详细解释如下
1. 互补作用
complementary effect, 该模型下,两对非等位基因决的性状有两种类型,当两对基因都是显性时是一种性状,当一对为显性,或者两对都为隐性时是另外一种性状,以两个基因座B和G为例,示意如下
两对基因都为显性时是黑色,其他情况下是白色。
2. 积加作用
additive effect, 该模型下,两个基因都为显性时是一种性状,都为隐性时是一种性状,其他情况下又是另外一种性状,示意如下
3. 重叠作用
duplicate effect, 该模型下,多个基因对性状的影响是相同的,这些基因可以看做是重复基因,只需要任意一个基因为显性,对应的性状就能表现出来,示意如下
4. 上位作用
epistatic effect, 指的是决定表型时,一个基因对另外一个基因有遮盖作用,以下图数据为例
可以看到,当G为显性时,无论B是什么基因型,都是black的性状,当G为隐性时,根据B的显性和隐性,出现了white和grey两种性状。对于这样的情况,我们称基因G对基因B有遮盖作用,其中起遮盖作用的是G这个显性Allele,基因G是基因B的上位基因。
又分为以下两种
区别就在于起遮盖作用的显性还是隐性基因,隐性上位的效果如下
可以看到,当G为隐性时,无论B是什么基因型,都是white的性状;当G为显性时,根据B的显性和隐性,出现了grey和black两种性状。
5. 抑制作用
也称之为显性抑制,指的是一个基因本身并不会对性状造成影响,但是它的显性Allele会抑制另外一个基因的作用,示意如下
可以看到,当基因B为显性时,无论基因G是什么基因型,性状都是white,当基因B为隐性时,基因G的作用得以体现,显性G对应性状black, 隐性g对应性状white。
基因间互作的模式有多种,在复杂疾病的研究中,上位性研究的最为火热。上位性是基因相互作用的一种模式,本质是SNP位点间的一种互作。在进行复杂疾病的GWAS研究时,综合考虑基因型,SNP之间的互作,基因型与环境之间的互作等各种因素,有助于更加精确的进行GWAS分析。
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