П енетрантность и экспрессивность гена

Объяснение начнем с примера: у человека полидактия (или многопалость) наследуется по аутосомно-доминантному типу, при этом: АА -  ярко выраженное уродство, связанное с деформацией всей кисти; аа – нормальная 5-палая кисть; Аа – полидактия.

Если в генотип попадает доминантный аллель А - кисть обязательно деформируется. В этом случае говорят о полной (100%) пенетрантности. Способность гена проявлять себя фенотипически называется пенетрантностью. В учебниках понятие «пенетрантности» трактуется с использованием разных формулировок:

Пенетрантность – вероятность (% соотношение) фенотипического проявления конкретного признака, кодируемого доминантным или рецессивным генами.

Пенетрантность - определяется отношением числа особей, имеющих данную болезнь (признак) к числу особей, имеющих данный ген в генотипе, выраженным в процентах.

Пенетрантность - пробиваемость гена в признак, статистическое выражение вероятности, с которой ген вызывает свой эффект (т.е. проявляется в признаке).

При полной (100%) пенетрантности мутантный ген проявляет свое действие у каждой особи, в генотипе которой находится: АА, Аа. Но, наряду с полной, существует и неполная пенетрантность. Пенетрантность ретинобластомы у человека составляет  60-80%; пенетрантность синдрома Марфана - 30%.

Пример 1. Та же полидактия у собак и у кошек – признак с неполной (50%) пенетрантностью. Если мы возьмем группу животных с одинаковым генотипом Аа; Аа; Аа; Аа; в котором есть мутантный ген, лишние пальцы будут иметь не все. Пенетрантность полидактии у кошек = 50%. Пенетрантность определяется по % особей в популяции, имеющих мутантный фенотип: Пенетрантность – частота встречаемости признака у особей, имеющих мутантный ген.

Пример 2. Отосклероз (резкое понижение слуха) наследуется по доминантному типу с неполной 30% пенетрантностью, это означает, что из 100 человек с генотипом Оо резкое понижение слуха будет отмечено лишь у 30, тогда как 70 - будут иметь возможность слышать, хотя острота слуха при этом будет варьировать.

Пример 3. У лабораторных мышей известна рецессивная мутация изогнутости хвоста (поросячий хвост). Признак имеет неполную 24% пенетрантность. Аномалии хвостов достаточно часто наблюдаются и у домашних пород собак. Этот признак так же имеет неполную пенетрантность.

Проявит ген себя или не проявит у разных особей с одинаковым генотипом, зависит от влияния генов-модификаторов, а также факторов внутренней и внешней среды.

Если пенетрантность определяется зависимостью условий внешней и внутренней среды (признак проявится – не проявится), то экспресивность – это степень фенотипической выраженности гена у разных особей данной популяции. Рассмотрим пример с наследованием конкретного признака - структуры волос (по типу неполного доминирования): АА (кудрявые), Аа (волнистые), аа (прямые волосы).                                                

В семье родились три монозиготных близнеца. Даже в том случае, когда все они гетерозиготны (Аа), степень волнистости может варьировать (от выраженных кудряшек до слабо выраженной волнистости).

Если фенотипический признак, контролируемый геном, в популяции не варьирует по степени выраженности (красный цветок – белый цветок), то говорят о постоянной (или полной) экспрессивности. В противном случае – об изменчивой (или вариабельной) экспрессивности.

Общеизвестно, что больные фенилкетонурией (генотип - аа) страдают умственной отсталостью, но в разной степени. Причем, в зависимости от половой принадлежности, могут наблюдаться разные формы фенотипических отклонений: у женщин чаще наблюдается синдром навязчивых идей, а у мужчин несколько иная форма психического расстройства – синдром Туретта.

Наследственное заблевание Хорея Гантингтона начинает проявляться фенотипически только в возрасте 40–60 лет, причем, с разной степенью потери и физических и умственных сил. Опять мы видим пример вариабельной экспрессии.

Таким образом, гены-модификаторы, факторы внешней и внутренней среды могут повлиять не только на пенетрантность, но и экспрессивность гена, т.е. степень выраженности гена через фенотипический признак (или яркость клинического синдрома).

Пример: Мы уже отметили, что полидактия встречается у кошек и собак. Однако лишние прибыльные пальцы могут быть хорошо развиты (особенно на обоих задних конечностях), а могут находиться в зачаточном состоянии. Если пенетрантность - частота проявления мутантного гена среди его носителей, другими  словами - способность гена фенотипически себя проявлять, то экспрессивность - степень фенотипического проявления признака, контролируемого определенным геном. Экспрессивность и пенетрантность варьируют в широких пределах (от 0 до 100%) и сильно зависят от условий внешней и внутренней среды.

Клиническое проявление многих наследственных заболеваний (тяжесть заболевания) может значительно варьировать в зависимости от экспрессивности и пенетрантности гена. Так, при высокой экспрессивности гена развивается тяжелая, часто с летальным исходом, форма заболевания, тогда как при низкой - человек внешне почти здоров.

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться: