Zrozumienie zmian w allelach
Jeśli czytałeś o stanie genetycznym, mógłbyś natknąć się na terminy "homozygotyczne" lub "heterozygotyczne"? Ale co oznaczają te terminy? A jakie są praktyczne rezultaty bycia "homozygotycznym" lub "heterozygotycznym" dla określonego genu?
Czym jest gen ?
Zanim zdefiniujemy homozygotę i heterozygotę, musimy najpierw pomyśleć o genach. Każda twoja komórka zawiera bardzo długie odcinki DNA (kwas dezoksyrybonukleinowy).
Jest to dziedziczny materiał, który dostajesz od każdego z rodziców.
DNA składa się z szeregu pojedynczych składników zwanych nukleotydami. W DNA występują cztery różne typy nukleotydów: adenina (A), guanina (G), cytozyna (C) i tymina (T). Wewnątrz komórki DNA zazwyczaj znajduje się w wiązce chromosomów (znalezionych w 23 różnych parach).
Geny są bardzo specyficznymi segmentami DNA o wyraźnym celu. Segmenty te są wykorzystywane przez inne maszyny wewnątrz komórki do wytwarzania określonych białek. Białka są budulcem stosowanym w wielu krytycznych rolach wewnątrz organizmu, w tym wsparcie strukturalne, sygnalizacja komórkowa, ułatwienia reakcji chemicznych i transport. Komórka wytwarza białko (z jego cegiełek, aminokwasów), odczytując sekwencję nukleotydów znajdujących się w DNA. Komórka wykorzystuje pewien rodzaj systemu translacji, aby wykorzystać informacje w DNA do budowy konkretnych białek o określonych strukturach i funkcjach.
Określone geny w ciele spełniają różne role. Na przykład hemoglobina jest złożoną cząsteczką białka, która działa w celu przenoszenia tlenu we krwi. Kilka różnych genów (znajdujących się w DNA) jest używanych przez komórkę, aby uzyskać określone kształty białek potrzebne do tego celu.
Odziedziczysz DNA od swoich rodziców.
Mówiąc ogólnie, połowa twojego DNA pochodzi od twojej matki, a druga połowa od twojego ojca. W przypadku większości genów dziedziczy się jedną kopię od matki, a drugą od ojca. (Istnieje jednak wyjątek dotyczący konkretnej pary chromosomów zwanych chromosomami płciowymi. Ze względu na sposób działania chromosomów płciowych samce dziedziczą tylko jedną kopię pewnych genów.)
Wariacje w genach
Kod genetyczny istot ludzkich jest dość podobny: ponad 99 procent nukleotydów, które są częścią genów, są takie same dla wszystkich ludzi. Istnieją jednak pewne różnice w sekwencji nukleotydów w określonych genach. Na przykład jedna odmiana genu może zaczynać się od sekwencji A T TGCT, a inna odmiana może zacząć A C TGCT. Te różne warianty genów nazywa się allelami.
Czasami te odmiany nie mają wpływu na białko końcowe, ale czasami tak się dzieje. Mogą powodować niewielką różnicę w białku, co powoduje, że działa ona nieco inaczej.
Mówi się, że osoba jest homozygotyczna pod względem genu, jeśli ma dwie identyczne kopie genu. W naszym przykładzie byłyby to dwie kopie wersji genu rozpoczynającego "A T TGCT" lub dwie kopie wersji zaczynającej się "A C TGCT." Heterozygous oznacza po prostu, że dana osoba ma dwie różne wersje genu (jeden dziedziczy od jednego rodzica, a drugiego od drugiego rodzica).
W naszym przykładzie heterozygota miałaby jedną wersję genu rozpoczynającego "A C TGCT", a także inną wersję genu rozpoczynającego "A T TGCT."
Mutacje Chorób
Wiele z tych mutacji nie jest wielką sprawą i tylko przyczynia się do normalnej ludzkiej zmienności. Jednak inne specyficzne mutacje mogą prowadzić do choroby u ludzi. Często o tym mówią ludzie, gdy wspominają o "homozygotach" i "heterozygotach": specyficznym typie mutacji, który może powodować choroby.
Jednym z przykładów jest anemia sierpowata . W niedokrwistości sierpowatej występuje mutacja w pojedynczym nukleotydu, która powoduje zmianę w nukleotydach genu (zwany genem β-globiny).
Powoduje to ważną zmianę w konfiguracji hemoglobiny. Z tego powodu czerwone krwinki przenoszące hemoglobinę zaczynają przedwcześnie się rozkładać. Może to prowadzić do problemów, takich jak niedokrwistość i duszność.
Ogólnie mówiąc, istnieją trzy różne możliwości:
- Ktoś jest homozygotyczny pod względem normalnego genu β-globiny (ma dwie normalne kopie)
- Ktoś jest heterozygotyczny (ma jedną normalną i jedną nienormalną kopię)
- Ktoś jest homozygotyczny pod względem nieprawidłowego genu β-globiny (ma dwie nienormalne kopie)
Osoby heterozygotyczne pod kątem genu komórek sierpowatych mają jedną nienaruszoną kopię genu (od jednego rodzica) i jedną zmienioną kopię genu (od drugiego rodzica). Ci ludzie nie mają objawów niedokrwistości sierpowatej. Jednakże osoby homozygotyczne pod względem nieprawidłowego genu β-globiny otrzymują objawy anemii sierpowatej.
Czy heterozyzy kiedykolwiek chorują na choroby genetyczne?
Tak, ale nie zawsze. To zależy od rodzaju choroby. W niektórych typach chorób genetycznych , osoba heterozygotyczna jest prawie pewna, że dostanie chorobę.
W chorobach wywoływanych przez tak zwane geny dominujące, osoba potrzebuje tylko jednej złej kopii genu, aby mieć problemy. Jednym z przykładów jest choroba neurologiczna Huntingtona . Osoba z tylko jednym genem dotkniętym (odziedziczonym od któregokolwiek z rodziców) nadal prawie na pewno dostanie chorobę jako heterozygotę. (Dotyczy to również homozygoty, która otrzymuje dwie nieprawidłowe odmiany choroby od obojga rodziców, ale jest to mniej powszechne w przypadku dominujących genów choroby).
Jednak w przypadku chorób recesywnych, takich jak anemia sierpowata, heterozygoty nie chorują. (Czasami jednak mogą mieć inne subtelne zmiany, w zależności od choroby).
Co z chromosomami płciowymi?
Chromosomy płciowe to chromosomy X i Y, które odgrywają rolę w różnicowaniu płci. Kobiety dziedziczą dwa chromosomy X, po jednym od każdego z rodziców. Zatem samicę można uznać za homozygotyczną lub heterozygotyczną pod względem określonej cechy na chromosomie X.
Mężczyźni są trochę bardziej zagmatwani. Dziedziczą dwa różne chromosomy płci: X i Y. Ponieważ te dwa chromosomy są różne, określenia "homozygotyczne" i "heterozygotyczne" nie dotyczą tych dwóch chromosomów u mężczyzn. Być może słyszeliście o chorobach powiązanych z płcią, takich jak dystrofia mięśniowa Duchenne'a . Wykazują one inny wzór dziedziczenia niż standardowe choroby recesywne lub dominujące dziedziczone przez inne chromosomy (zwane autosomami).
Heterozygote Advantage
W przypadku niektórych genów chorób możliwe jest, że bycie heterozygotą daje pewne korzyści. Na przykład, uważa się, że bycie heterozygotą w przypadku genu anemii sierpowatej może w pewnym stopniu chronić przed malarią, w porównaniu z osobami, które nie mają nienormalnej kopii.
Dziedzictwo
Załóżmy dwie wersje genu: A i a. Kiedy dwoje ludzi ma dziecko, istnieje kilka możliwości:
- Oboje rodzice to AA. Wszystkie ich dzieci będą również AA (homozygotyczne dla AA).
- Oboje rodzice są aa. Wtedy wszystkie ich dzieci będą równie dobrze (homozygotyczne dla aa).
- Jeden rodzic to Aa, a drugim rodzicem jest Aa. Ich dziecko ma 25 procent szans na bycie AA (homozygota), 50 procent szans na bycie Aa (heterozygota) i 25 procent szans na bycie aa (homozygota)
- Jeden rodzic to Aa, a drugi to aa. Ich dziecko ma 50 procent szans na bycie Aa (heterozygota) i 50 procent szans na bycie aa (homozygota).
- Jeden rodzic to Aa, a drugi to AA. Ich dziecko ma 50 procent szans na bycie AA (homozygota) i 50 procent szans na bycie Aa (heterozygota).
Słowo od
Badanie genetyki jest złożone. Jeśli choroba genetyczna występuje u twojej rodziny, nie wahaj się skonsultować z lekarzem, co to oznacza dla ciebie.
> Źródła:
> Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. Biochemistry. 6 wyd. New York, NY: WH Feedman and Company; 2007.
> Frenette PS, Atweh GF. Choroba sierpowata: stare odkrycia, nowe koncepcje i przyszłe obietnice. Journal of Clinical Investigation . 2007; 117 (4): 850-858. doi: 10,1172 / JCI30920.
> Nussbaum RL, McInnes RR, Willard HF, Hamosh A. Genetics in Medicine 7 wyd. Filadelfia, PA: Sauders Elsevier; 2007.