7.11E: Complementazione

La complementazione si riferisce alla relazione tra due diversi ceppi di un organismo che hanno entrambi mutazioni omozigoti recessive che producono lo stesso fenotipo (per esempio, un cambiamento nella struttura delle ali nelle mosche) ma che non risiedono sullo stesso gene (omologo).

Questi ceppi sono veri e propri riproduttori per la loro mutazione. Se, quando questi ceppi vengono incrociati tra loro, alcuni figli mostrano il recupero del fenotipo wild-type, si dice che mostrano una “complementazione genetica”. Quando questo accade, l’aploide di ogni ceppo fornisce un allele wild-type per “completare” l’allele mutato dell’aploide dell’altro ceppo, facendo sì che la prole abbia mutazioni eterozigoti in tutti i geni correlati. Poiché le mutazioni sono recessive, la prole mostrerà il fenotipo wild-type.

Un test di complementazione (talvolta chiamato test “cis-trans”) si riferisce a questo esperimento, sviluppato dal genetista americano Edward B. Lewis. Esso risponde alla domanda: “Una copia wild-type del gene X salva la funzione dell’allele mutante che si ritiene definisca il gene X?”. Se c’è un allele con un fenotipo osservabile la cui funzione può essere fornita da un genotipo wild type (cioè, l’allele è recessivo), ci si può chiedere se la funzione che è stata persa a causa dell’allele recessivo può essere fornita da un altro genotipo mutante. In caso contrario, i due alleli devono essere difettosi nello stesso gene. La bellezza di questo test è che il tratto può servire come lettura della funzione del gene anche senza la conoscenza di ciò che il gene sta facendo a livello molecolare.

La complementarità nasce perché la perdita di funzione in geni responsabili di diversi passi nella stessa via metabolica può dare origine allo stesso fenotipo. Quando i ceppi sono allevati insieme, la prole eredita versioni wildtype di ogni gene da entrambi i genitori. Poiché le mutazioni sono recessive, c’è un recupero di funzione in quel percorso, quindi la prole recupera il fenotipo wild-type. Quindi, il test viene utilizzato per decidere se due fenotipi mutanti recessivi di derivazione indipendente sono causati da mutazioni nello stesso gene o in due geni diversi. Se entrambi i ceppi genitori hanno mutazioni nello stesso gene, nessuna versione normale del gene viene ereditata dalla prole; essi esprimono lo stesso fenotipo mutante e la complementazione non si è verificata.

In altre parole, se la combinazione di due genomi aploidi contenenti diverse mutazioni recessive produce un fenotipo mutante, allora ci sono tre possibilità: Le mutazioni avvengono nello stesso gene; Una mutazione influenza l’espressione dell’altra; Una mutazione può risultare in un prodotto inibitorio. Se la combinazione di due genomi aploidi contenenti diverse mutazioni recessive produce il fenotipo wild type, allora le mutazioni devono essere in geni diversi.