7.11E: Complementatie

Complementatie verwijst naar een relatie tussen twee verschillende stammen van een organisme die beide homozygote recessieve mutaties hebben die hetzelfde fenotype veroorzaken (bijvoorbeeld een verandering in de vleugelstructuur bij vliegen), maar die zich niet op hetzelfde (homologe) gen bevinden.

Deze stammen zijn echte fokdieren voor hun mutatie. Als, wanneer deze stammen met elkaar worden gekruist, sommige nakomelingen herstel van het wildtype fenotype vertonen, wordt gezegd dat zij “genetische complementatie” vertonen. Wanneer dit gebeurt, levert de haploïde van elke stam een wild-type allel om het gemuteerde allel van de haploïde van de andere stam aan te vullen, waardoor de nakomelingen heterozygote mutaties in alle verwante genen hebben. Aangezien de mutaties recessief zijn, zal het nageslacht het wildtype fenotype vertonen.

Een complementatietest (soms ook “cis-trans”-test genoemd) verwijst naar dit experiment, ontwikkeld door de Amerikaanse geneticus Edward B. Lewis. Het beantwoordt de vraag: “Redt een wild-type kopie van gen X de functie van het mutante allel dat verondersteld wordt gen X te definiëren?”. Als er een allel is met een waarneembaar fenotype waarvan de functie kan worden geleverd door een wildtype genotype (d.w.z. het allel is recessief), kan men zich afvragen of de functie die door het recessieve allel verloren is gegaan, kan worden geleverd door een ander mutantgenotype. Zo niet, dan moeten de twee allelen defect zijn in hetzelfde gen. Het mooie van deze test is dat de eigenschap kan dienen als een uitlezing van de genfunctie, zelfs zonder kennis van wat het gen op moleculair niveau doet.

Complementatie ontstaat omdat functieverlies in genen die verantwoordelijk zijn voor verschillende stappen in dezelfde metabolische route, tot hetzelfde fenotype kan leiden. Wanneer stammen met elkaar worden gefokt, erven de nakomelingen wildtype versies van elk gen van een van beide ouders. Omdat de mutaties recessief zijn, is er een herstel van de functie in die route, zodat de nakomelingen het wildtype fenotype terugkrijgen. De test wordt dus gebruikt om te bepalen of twee onafhankelijk van elkaar afgeleide recessieve mutantfenotypes veroorzaakt worden door mutaties in hetzelfde gen of in twee verschillende genen. Als beide ouderstammen mutaties in hetzelfde gen hebben, erven de nakomelingen geen normale versies van het gen; zij vertonen hetzelfde mutantfenotype en er is geen complementatie opgetreden.

Met andere woorden, als de combinatie van twee haploïde genomen met verschillende recessieve mutaties een mutantfenotype oplevert, zijn er drie mogelijkheden: De mutaties treden op in hetzelfde gen; De ene mutatie beïnvloedt de expressie van de andere; De ene mutatie kan resulteren in een remmend product. Als de combinatie van twee haploïde genomen met verschillende recessieve mutaties het wildtype fenotype oplevert, dan moeten de mutaties in verschillende genen zitten.