21Egy cisztron, sok allél:
Cisztron: a gén kifejezés szinonimájaként használhatjuk, sőt annál pontosabb definiciója az öröklődés egységének.. Az a DNS szakasz, amely egy promóter szabályzása alatt egy polipeptidláncot, vagy funkcionális RNS-t (transfer, messenger, riboszomális) kódol. Tehát több, mint az ORF, mert cisz rész is tartozik a valóságosan működő cisztronhoz. A cisztront szabatosan definiálhatjuk úgy is, mint . "Mindazon allélek halmaza, amelyek transz heterozigóta helyzetben nem komplementálnak".
Lehetséges, hogy egy gén több cisztronból álljon pl.: Hemoglobin gén: α és β láncot az α és β cisztronok határozzák meg. T4 fág rII génje A és B cisztronjai az A és B fehérjéket határozzák meg.
Allélok: Egy adott cisztron/gén alternatív , pl mutáns formái. Mivel a cisztron /gén a teljes genom egy rövid szakasza, a mutáns alléloknak megfelelő mutáiók is közel fognak esni egymáshoz a géntérképen (kicsi a rekombináció gyakorisága közöttük). Ennek egyik következménye az, hogy ha nem elég nagy felbontású a géntérkép az allélok ugyan arra a helyre (lokuszra) térképeződnek.Innen táplálkozik az közelitő meghatározás is miszerint az allélok egy lokuszt határoznak meg a (a génen belüli felbontásokat nem feltüntető) géntérképeken, (általában a kromoszómát absztraháló géntérképeken, ill kromoszóma citológiai géntérképeken) . Nem csak a funkciót jelentő kromoszóma részeknek a cisztronoknak/géneknek vannak alléljai, hanem a kromoszóma bármely pontjának lehetnek allélikus változatai (pl.: mikroszatelliták, tranziciók, transzverziók a genom bármely pontjának allélikus változatait jelenthetik, függetlenül attól, hogy rendelhető-e hozzájuk öröklődő fenotipusos változat, azaz van-e funkcionális szerepe a genom ezen pontjának, a funkcionális szerepű részek alléljeit kimutathatjuk pl teszt cross, vagy közvetlen genotipus vizsgálattal, pl DNS diagnosztikával, DNS szekvenálással). Szűkebb, köznapi használatban a mutáns allél a gén/cisztron mutációt hordozó változata. Ahhoz, hogy ezt kimondhassuk, ki kell jelölnünk (kanonizálni kell) a vonatkoztatási alapot, azaz a VADTIPUSÚ allélt. Alább pl a jelenti a vadtipusú allélt, a1, a2, a3 mutáns allélok.
Az a1 és a2 pontmutánsok (tranziciók, traszverziók, 1bp + vagy- frameshiftek), amelyek a DNS szekvencia más bázispárjait érintik, m1 és m2 poziciónak akár 5 féle mutáns variációja is lehet a vadtípushoz képest (egy tranzició és két transzverzió, ill egy + frameshift és egy - ).
Össze-függés: egy cisztronnak lehet több allélja.
22Független kombinálódás törvénye és a kapcsoltsági csoport:
Különböző gének/ cisztronok (ill mindenféle DNS polimorfizmus allélpár) allélikus variációi (röviden) alléljei egymástól függetlenül öröklődnek , ha különböző kromoszómákon helyezkednek el. Egy dihibrid keresztezésekben (azaz két allélpárra heterozigóták az egyedek) az utódgenerációban 9:3:3:1 fenotipusos hasadási arány az eredmény. Ha az ismert Mendeli keresztezési koreográfiát, sémát követjük, az F2 (inter se) nemzedékben észleljük ezt. FELTÉVE. hogy mindkét gén allélpárja domináns-recesszív viszonyban van egymással. Ha a gének azonos kromoszómán helyezkednek el, akkor a független hasadás NEM érvényesül, mivel a crossing-over törvények szerint kombinálódnak a gének (ezek a gének ui. kapcsoltak).
Pl. a klasszikus Mendel kisérletben: borsószem színét és alakját meghatározó gének más-más kromoszómákon helyezkednek el.
Domináns allélok a gömbölyű ill. a sárga tulajdonságot meghatározó allélok (nagybetű).
Recesszív allélok a szögletes ill. a zöld tulajdonságot meghatározó allélok(kisbetű).
P: 
(gömbölyű, zöld) X 
(szögletes, sárga)
Ivarsejtek: Ab aB
F1: 
(gömbölyű, sárga)
Ivarsejtek: ¼ AB , ¼ Ab, ¼ aB, ¼ ab
Punnett tábla: gondolom fel tudjátok rajzolni...
F2 fenotípus hasadás: 9/16 gömbölyű sárga, 3/16 szögletes sárga, 3/16 gömbölyű zöld, 1/16 szögletes zöld. Gondolom a zigótikus genotípusokat is le tudjátok írni.
Az F2 fenotípusok hasadását igy is szokták mondani: 9:3:3:1 (bidomináns: domináns1: domináns2: birecesszív)
Kapcsoltsági csoport:
(linkage group) Géneknek az a csoportja, amelyek kapcsoltak, azaz egy adott kromoszómán helyezkednek el. Az egy kapcsoltsági csoportban levő génekre nem érvényesül a független kombinálódás törvénye.
Mindazon két gén amelyek nem Mendel III. törvénye szerint (azaz nem függetlenül) kombinálódnak egyazon kapcsoltsági csoportba tartoznak, ugyanazon kromoszómán helyezkednek el.
Haldane függvény: crossing overre vonatkozik:
r = 0.5(1-e (exp.-2d)), a Poisson eloszlás 0 hipotézisét idézd fel, exp.-2d = hatványkitevője e-nek
r: páratlan crossing overek részaránya adott a és b pont között a kromoszómán
d:crossing overek átlagos gyakorisága ugyanezen két a és b pont között. d értéke, mérőszáma egyenesen arányos a és b pontok tényleges fizikai távolságával. d mérőszáma arányos, relative értéket ad, nem abszolút értéket (azaz nem pl cm-t, mm-t, angstromöt stb). Azaz ha pl d értéke a és b pontokra kétszer akkora, mint b és c pontokra, akkor csak azt mondhatjuk, hogy a és b kétszer olyan távol van egymástól, mint b és c. d valós, fizikai hossza függ attól, hogy melyik élőlényben vizsgáljuk. Ahol hevesebben működik a rekombináció mechanizmusa ott rövidebb fizikai távolsághoz tartozik ugyan akkora d mérőszám , mint ott ahol a rekombináció renyhébb. Pl a T4 fágban 1cM kb 100 bp fizikai távolságot jelent, magasabb rendűekben, pl emlősökben 1cM 0.5-1 Mbp, de pl az emlősök nöi meiózisában (petesejt képződéskor) másfélszer gyakoribb a crossing over, mint a hím meiozisban (spermiumok képződése). Ennek következtében a női meiosis alapján készült emlős géntérkép hossza (a Haldane függvényben d értéke) másfélszer nagyobb mint, amit csak a him meiosis alapján állitanánk össze. Ha női meiozist néznénk, akkor pl a teszt crosszban a női egyed a heterozigóta, a him pedig a homozigóta recessziv, ha csak a hím meiozist néznénk, akkor forditva : a hím egyed a heterozigóta és a női homozigóta recessziv. Természetesen a tényleges fizikai távolságok a két nemben azonosak (hiszen u.azon faj egyedeiről van szó), de az azonos fizikai távolságokhoz különböző d értékek, mérőszámok társultak.
r: mérhető, mint REKOMBINÁCIÓS GYAKORISÁG (teszt crossz, LOD)
d: számolható r ismeretében. ( a Haldane függvényből, másnéven a GENETIKAI TÉRKÉPEZÉSI FÜGGVÉNYBŐL)
23Komplementációs csoport, cisztron:
Két, ugyanarra a működésre ható, de különböző mutációról transz (azaz komplementációs) teszttel eldönthető, hogy a mutációk ugyanabban vagy pedig különböző cisztronban történtek-e. A tesztben a két mutáns allélt ugyanabban a sejtben, de transz elrendezésben (azaz különböző kromoszómákon) hozzuk össze. Ha a mutációk komplementálják egymást, tehát ellátják a vad típusra jellemző funkciót, akkor különböző cisztronokban találhatók. Ha nem, akkor azonos cisztonban találhatók. (kivétel a szabály alól a cisztronon belüli komplementáció esete (lásd, intracisztronikus, intragénikus, interallélikus komplementáció cimszavak alatt)
pl.: E. coli lacZ és lacY cisztronjai közül bármelyikben mutáció keletkezik, akkor a sejt nem képes laktózt hasznosítani.A lacZ+ lacY-/ lacZ- lacY+ heterozigóta képes laktózt bontani.
A T4 fág rIIA-, vagy B- mutánsa nem szaporodik E.coliK12 lambda lizogén baktériumban, de az
rIIA-B+ / rIIA+ B- kvázi "heterozigóta", azaz mindkét mutánssal egyaránt megfertőződött sejtben szaporodnak a T4 fágok. (lásd Benzer kisérleteit). rIIA és rIIB két különböző cisztron.
A komplementáció feltétele, hogy a géntermékek képesek legyenek diffúzióra, ezáltal a heterozigóta sejtben a vad típusú allél terméke a mutáns allél terméke jelenlétében is elláthatja a funkciót (genetikusok nyelvén mondva . "transz helyzetből").
A cisz és transz kifejezéseket két mutáns allél elhelyezkedésének a jelölésére is használjuk. (konfigurációk)
A promóterek cisz elemek, azaz cisz-helyzetben ható elemek, vagyis ugyanazon kromoszómán kell lenniük, mint a szabályozott gén, ahhoz, hogy kifejthessék hatásukat. A cisz elem olyan Genetikai elem, ahol maga a DNS a biologiai aktivitás közvetlen hordózója (tehát nem kódol valamit,pl fehérjét, RNS-t, ami majd elvégzi a tényleges feladatot, hanem a cisz elem saját maga az aktiv szereplő).
A gének azon része, amely másik kromoszómán is elhelyezkedhetnek ahhoz, hogy a fenotípusos hatást kifejtse a transz-helyzetben ható elem/transz elem. pl.: fehérjéket, RNS-eket kódoló része a génnek, cisztronnak.
Intracisztronos/inter allélikus/intra cisztronikus.. komplementáció: Ha két különböző kromoszóma homológ cisztronjaiban bekövetkezett két különböző mutáció komplementálja egymást transz heterozigótában(tehát együtt ellátják a funkciót), akkor a transz tesztben úgy tűnik, mintha két külön cisztronban lennének a mutációk, pedig ugyanabban vannak. Ez esetben a cisztron mindkét allélja külön-külön, haploid állapotban, hemizigóta állapotban vagy homozigóta recesszív felállásban működésképtelen, fenotípusos hatásuk külön-külön mutáns.( asszociálj ezzel kapcsolatban a következő fogalmakra: feherjék negyedleges szerkezete, homodimer, homo oligomer, konformáció korrekció, komplementációs térkép)
Seymour Benzer a komplementációs teszt alapján vezette be a cisztron fogalmát: Az a genetikai egység, amely a transz teszt segítségével elkülöníthető egy másik genetikai egységtől, tehát amelyen belül két mutáció transz heterozigóta helyzetben nem komplementál. Ez egy működési egység (fehérjét vagy RNS-terméket kódoló kromoszómaszakasz).
Definíciója a genetikusok nyelvén : Mindazon allélek halmaza, amelyek transz heterozigóta egyedben nem komplementálnak. Köznapibban: a DNS/kromoszóma azon szakasza, amely egy polipeptid láncot(RNS-t) kódol.
A gén szinonimájaként is használjuk. A cisztron pontosabban definiált fogalom, mint a gén kifejezés.
Komplementációs csoport: A cisztron alternative megfogalmazása a genetikusok nyelvén. Azon mutáns allélok összessége, amelyek nem komplementálnak egymással transz heterozigóta helyzetben, azaz a transz heterozigóta fenotípusa mutáns. A fenti definíció értelmében ezek a mutációk egy cisztronban vannak.
Összefüggés:
A komplementációs csoport tagjai mind ugyanazon a cisztronban hordoznak mutációt.
A komplementációs csoport és a cisztron szinonim elnevezések.
24Gén annotáció, genetikai adatbázis:
Az a folyamat, ami során a DNS szekvenciákhoz jegyzeteket fűzünk. A jegyzetek tartalmazhatják
a szekvencia elhelyezkedését a kromoszómákon, továbbá ortológokat és azok
Genom annotáció: a genom teljes DNS szekvenciájára vonatkozó annotáció. A teljes szekvenciából megkeresni például a kódoló régiókat, ortológ géneket , haplotipusokatés stb feljegyezni, annotálni azokat és elérhetőségi számmal ellátni (Acc.number), ami alapján az adatbázisokban megtalálható..
Ezeket a jegyzeteket genetikai adatbázisok tartalmazzák. Pl.: GenBank, Ensembl, OMIM, stb..
(www.ncbi.nlm.nih.gov)(www.ensembl.org)
Összefüggés:
A genetikai adatbázisok tartalmazzák az szekvenciákhoz fűződő annotációkat.
Bioinformatika, ortológ gén, adatbázis:
Ortológ gének: más fajban levő ugyanazon funkciót ellátó gén, amely egyik közös ősük egyetlen génjéből vezethető le. Az ortológ gének evolúciós rokonságban vannak. A konzervált DNS szekvencia részletek és mintázatok alapján azonosíthatók pl bioinformatikai programmok segítségével. Evolúciós elválásuk ideje a közös őstöl való elszármazás óta felhalmozódott mutációk száma alapján meghatározható ( "mutációs/evolúciós óra").
Adatbázis: tartalmazhatják pl. a szekvencia elhelyezkedését a kromoszómákon, a méretét, RNS vagy DNS szekvencia-e, a jósolt / ismert funkciót, a jósolt / ismert doménszerkezet (a terméké), ha ismert az expressziós mintázatot (idő és szövettani), a faj taxonómiai besorolását, az ismert ortológ géneket, a szerzőket és kapcsolódó publikációkat, egyéb megjegyzéseket, kereszthivatkozásokat (más adatbázisokba), kapcsolódó örökődő betegség stb...
Bioinformatika: biológia ismeretek feldolgozása/ előre jelzése információ elméletek és törvények segitségével ( és kompjuter segitségével).
Pl.:
-szekvencia alapú taxonómia.
-ismeretlen funkciójú gének funkciójának, a termék sejten ill. szervezeteten belüli elhelyezkedésének jóslása már ismert gének alapján. (szekvenciavizsgálattal)
-fehérjék térszerkezetének számítása
- gétérképezési programmok (Mapmaker)
És szinte minden más, ami az adatok feldolgozását jelenti. A bioinformatikai eredményeket valós kisérletekkel, megfigyelésekkelm mérésekkel ellenőrizni kell.
Összefüggés:
A bioinformatika módszertárával meghatározhatjuk egy gén ortológjait, az adatbázisokban tárolt adatok alapján.