Гетерозиготные черты и заболевания

Гетерозиготный - это термин, используемый в генетике для описания, когда две вариации гена (известные как аллели) спарены в одном и том же месте (локусе) в хромосоме. Напротив, гомозиготный - это когда две копии одного и того же аллеля находятся в одном и том же локусе.

Термин «гетерозиготный» происходит от «гетеро-», означающего «различный», и «-зиготный», означающий оплодотворенную яйцеклетку (зигота).

Определение черт

Людей называют диплоидными организмами, потому что они имеют два аллеля в каждом локусе, причем один аллель унаследован от каждого родителя. Конкретное спаривание аллелей приводит к изменению генетических особенностей человека.

Аллель может быть доминантным или рецессивным. Доминирующими аллелями являются те, которые выражают черту, даже если есть только одна копия. Рецессивные аллели могут выражаться только при наличии двух копий.

Одним из таких примеров являются карие глаза (который является доминирующим) и голубые глаза (который является рецессивным). Если аллели являются гетерозиготными, доминантный аллель будет экспрессироваться над рецессивным аллелем, что приведет к карие глаза. В то же время, человек будет считаться «носителем» рецессивного аллеля, что означает, что аллель голубого глаза может быть передан потомству, даже если у этого человека карие глаза.

Аллели также могут быть не полностью доминантными, промежуточной формой наследования, когда ни один аллель не выражен полностью по сравнению с другим. Примером этого может быть аллель, соответствующий темной коже (в которой у человека больше меланина), в сочетании с аллелем, соответствующим светлой коже (в котором меньше меланина), чтобы создать тон кожи где-то посередине.

Развитие болезней

Помимо физических характеристик индивидуума, спаривание гетерозиготных аллелей может иногда приводить к более высокому риску определенных состояний, таких как врожденные дефекты или аутосомные нарушения (заболевания, унаследованные с помощью генетики).

Если аллель мутирован (имеется в виду, что он неисправен), болезнь может передаваться потомству, даже если у родителя нет никаких признаков расстройства. Что касается гетерозиготности, это может принимать одну из нескольких форм:

• Если аллели являются гетерозиготными рецессивными, дефектный аллель будет рецессивным и не будет самовыражаться. Вместо этого человек будет перевозчиком.
• Если аллели являются гетерозиготными доминантами, дефектный аллель будет доминирующим. В таком случае человек может или не может быть затронут (по сравнению с гомозиготным доминированием, где человек будет затронут).

Другие гетерозиготные пары просто предрасполагают человека к состоянию здоровья, такому как целиакия и некоторые виды рака. Это не значит, что человек заболеет; это просто говорит о том, что человек находится в группе повышенного риска. Другие факторы, такие как образ жизни и окружающая среда, также сыграют свою роль.

Одиночные генные расстройства

Нарушения одного гена - это те, которые вызваны одним мутантным аллелем, а не двумя. Если мутированный аллель является рецессивным, человек обычно не будет затронут. Однако, если мутированный аллель является доминантным, мутированная копия может переопределять рецессивную копию и вызывать либо менее тяжелые формы заболевания, либо полностью симптоматическое заболевание.

Одиночные генные расстройства встречаются относительно редко. Среди некоторых наиболее распространенных гетерозиготных доминантных расстройств:

• Болезнь Хантингтона это наследственное заболевание, которое приводит к гибели клеток головного мозга. Заболевание вызвано доминантной мутацией в одном или обоих аллелях гена, называемого Huntingtin.
• Нейрофиброматоз типа-1 это наследственное заболевание, при котором опухоли нервной ткани развиваются на коже, позвоночнике, скелете, глазах и мозге. Для запуска этого эффекта необходима только одна доминантная мутация.
• Семейная гиперхолестеринемия (ФГ) это наследственное заболевание, характеризующееся высоким уровнем холестерина, особенно «плохих» липопротеинов низкой плотности (ЛПНП). На сегодняшний день это наиболее распространенное из этих расстройств, затрагивающее примерно одного из каждых 500 человек.

Человек с расстройством одного гена имеет шанс 50/50 передать мутированный аллель ребенку, который станет носителем.

Если оба родителя имеют гетерозиготную рецессивную мутацию, у их детей будет шанс развития расстройства у каждого четвертого. Риск будет одинаковым для каждого рождения.

Если оба родителя имеют гетерозиготную доминантную мутацию, их дети имеют 50-процентный шанс получить доминантный аллель (частичные или полные симптомы), 25-процентный шанс получить оба доминантных аллеля (симптомы) и 25 процентов получить оба рецессивных аллеля (нет симптомов).

Сложная гетерозиготность

Сложная гетерозиготность - это состояние, когда в одном и том же локусе находятся два разных рецессивных аллеля, которые вместе могут вызывать заболевание.Это, опять же, редкие расстройства, которые часто связаны с расой или этнической принадлежностью. Среди них:

• Болезнь Тея-Сакса - это редкое наследственное заболевание, которое вызывает разрушение нервных клеток головного и спинного мозга. Это очень изменчивое расстройство, которое может вызывать заболевание в младенческом, подростковом или более позднем возрасте. В то время как Тай-Сакс вызван генетическими мутациями HEXA ген, это специфическое спаривание аллелей, которое в конечном итоге определяет, какую форму принимает болезнь. Некоторые комбинации переводят на детскую болезнь; другие переводят на более позднюю болезнь.
• Фенилкетонурия (ФКУ) это генетическое заболевание, в основном поражающее детей, у которого вещество, известное как фенилаланин, накапливается в мозге, вызывая судороги, психические расстройства и умственную отсталость. Существует огромное разнообразие генетических мутаций, связанных с ФКУ, пары которых могут привести к более легким и более тяжелым формам заболевания.

Другими заболеваниями, в которых сложные гетерозиготы могут играть роль, являются муковисцидоз, серповидноклеточная анемия и гемохроматоз (избыток железа в крови).

Гетерозиготное преимущество

Хотя одна копия аллеля болезни обычно не приводит к заболеванию, существуют случаи, когда она может обеспечить защиту от других заболеваний. Это явление называется преимуществом гетерозигот.

В некоторых случаях один аллель может изменить физиологическую функцию человека таким образом, чтобы сделать его устойчивым к определенным инфекциям. Среди примеров:

• Серповидноклеточная анемия генетическое заболевание, вызванное двумя рецессивными аллелями Наличие обоих аллелей вызывает порок развития и быстрое самоуничтожение эритроцитов. Наличие только одного аллеля может вызвать менее серьезное состояние, называемое серповидно-клеточным признаком, при котором только некоторые клетки имеют дефекты. Эти более легкие изменения достаточны, чтобы обеспечить естественную защиту от малярии, убивая зараженные клетки крови быстрее, чем паразит может размножаться.
• Муковисцидоз (МВ) является рецессивным генетическим заболеванием, которое может привести к серьезным нарушениям в легких и пищеварительном тракте. У лиц с гомозиготными аллелями МВ вызывает густое липкое накопление слизи в легких и желудочно-кишечном тракте. У людей с гетерозиготными аллелями тот же эффект, хотя и сниженный, может снизить уязвимость человека к холере и брюшному тифу. Увеличивая выработку слизи, человек менее восприимчив к разрушительному эффекту инфекционной диареи.

Тот же эффект может объяснить, почему люди с гетерозиготными аллелями при определенных аутоиммунных заболеваниях, по-видимому, имеют меньший риск развития симптомов гепатита C.