Jak dziedziczone są zaburzenia genetyczne

Zaburzenia genetyczne są dokładnie tym, na co brzmią: chorobami spowodowanymi mutacją genu. Kiedy takie choroby są dziedziczone (a nie są wynikiem przypadkowej mutacji), oznacza to, że są przekazywane dziecku od jednego lub obojga rodziców według określonych wzorców dziedziczenia.

Te wzorce są określane przez zaangażowany gen, czy tylko jedno lub oboje rodziców ma gen, na którym chromosomie się znajduje, i inne czynniki.Obecność mutacji nie zawsze przekłada się na chorobę, z którą jest związana. Na przykład choroba Huntingtona, rak piersi i choroby autoimmunologiczne są powiązane z określonymi genami, ale osoba, która je odziedziczy, niekoniecznie rozwinie te schorzenia.

Z drugiej strony, niektóre mutacje genetyczne, takie jak te związane z hemofilią, zawsze będą manifestować zaburzenie. Ponadto środowisko może mieć wpływ na stopień ekspresji mutacji genu, co wyjaśnia, dlaczego w niektórych przypadkach członkowie rodziny z tą samą mutacją genetyczną mogą nieco inaczej doświadczać dziedzicznego zaburzenia.

Wzorce dziedziczenia

Różne wzory dziedziczenia przypisuje się austriackiemu naukowcowi Gregorowi Mendelowi, który odkrył je podczas pracy z hybrydami grochu ogrodowego w XIX wieku. Mendel jest czasami określany jako ojciec współczesnej genetyki; podobnie, wzorce dziedziczenia chorób jednogenowych są często opisywane jako mendlowskie.

Według pracy Mendla, istnieje pięć różnych wzorców dziedziczenia: autosomalny dominujący, autosomalny recesywny, dominujący sprzężony z chromosomem X, recesywny sprzężony z chromosomem X i mitochondrialny.

Dominująca autosomalnie

W chorobach autosomalnych dominujących potrzebna jest tylko jedna kopia zmutowanego genu, a mężczyźni i kobiety są na nią jednakowo narażeni. Dzieci, których rodzic ma autosomalne dominujące zaburzenie, mają 50% ryzyko odziedziczenia tej choroby. Czasami jednak zaburzenia te wynikają z nowej mutacji i występują u osób bez historii rodzinnej.Przykłady zaburzeń autosomalnych dominujących obejmują chorobę Huntingtona i zespół Marfana.

Autosomalna recesywna

W chorobach autosomalnych recesywnych obecne są obie kopie zmutowanego genu – po jednej od każdego rodzica. Przewoźnikiem będzie osoba posiadająca tylko jeden egzemplarz. Nosiciele nie będą mieli żadnych oznak ani objawów choroby. Mogą jednak przekazać mutację swoim dzieciom.

Jeśli rodziny, w których oboje rodzice są nosicielami mutacji powodującej chorobę autosomalną recesywną, szanse na to, że dzieci będą miały tę chorobę, są następujące:

• 25% ryzyko odziedziczenia obu mutacji i wystąpienia choroby
• 50% ryzyko odziedziczenia tylko jednego egzemplarza i zostania nosicielem
• 25% ryzyko nieodziedziczenia mutacji w ogóle

Przykłady zaburzeń autosomalnych recesywnych obejmują mukowiscydozę, niedokrwistość sierpowatokrwinkową, chorobę Taya-Sachsa i fenyloketonurię (PKU).

Dominant sprzężony z X

Dominujące zaburzenia sprzężone z chromosomem X są spowodowane mutacjami w genach chromosomu X (żeńskiego). U kobiet, które mają dwa chromosomy X, potrzeba mutacji tylko w jednej z dwóch kopii genu, aby ujawnić się zaburzenie. U mężczyzn (którzy mają jeden chromosom X i jeden chromosom Y) wystarczy mutacja tylko jednej kopii genu w każdej komórce, aby spowodować zaburzenie.

W większości przypadków mężczyźni mają cięższe objawy zaburzenia X-link niż kobiety. Jednak jedną z cech dziedziczenia sprzężonego z chromosomem X jest to, że ojcowie nie mogą przekazywać tych cech swoim synom. Zespół łamliwego chromosomu X jest przykładem zaburzenia dominującego związanego z chromosomem X.

Recesywny sprzężony z X

W zaburzeniach recesywnych sprzężonych z chromosomem X zmutowany gen występuje na chromosomie X. Ponieważ mężczyźni mają jeden chromosom X i jeden chromosom Y, zmutowany gen na chromosomie X wystarczy, aby spowodować zaburzenie recesywne sprzężone z chromosomem X.

Z kolei samice mają dwa chromosomy X, więc zmutowany gen na jednym chromosomie X zwykle ma mniejszy wpływ na samicę, ponieważ niezmutowana kopia drugiego chromosomu w dużej mierze niweluje ten efekt.

Jednak kobieta z mutacją genetyczną na jednym chromosomie X jest nosicielką tego zaburzenia. Ze statystycznego punktu widzenia oznacza to, że 50% jej synów odziedziczy mutację i rozwinie chorobę, podczas gdy 50% jej córek odziedziczy mutację i zostanie nosicielką. Przykładami zaburzeń recesywnych sprzężonych z chromosomem X są hemofilia i ślepota czerwono-zielona.

mitochondrialny

Mitochondria to struktury zwane organellami, które istnieją w każdej komórce ciała, gdzie przekształcają cząsteczki w energię. Każdy mitochrondrion zawiera niewielką ilość DNA: mutacja tego DNA jest odpowiedzialna za zaburzenia mitochondrialne.

Zaburzenia mitochondrialne są przekazywane od matek: tylko kobiety mogą dzielić mutacje mitochondrialne ze swoim potomstwem, ponieważ komórki jajowe przyczyniają się do powstawania mitochondriów w rozwijającym się zarodku; plemniki nie.

Stany wynikające z mutacji w mitochondrialnym DNA mogą pojawić się w każdym pokoleniu rodziny i mogą dotyczyć zarówno mężczyzn, jak i kobiet. Przykładem mitochondrialnego zaburzenia dziedzicznego jest dziedziczna neuropatia nerwu wzrokowego Lebera, forma nagłej utraty wzroku.

Inne wzorce dziedziczenia

Oprócz pięciu głównych wzorców dziedziczenia istnieje kilka innych, czasami rozpoznawanych przez genetyków.

Zaburzenia sprzężone z Y

Ponieważ tylko mężczyźni mają chromosom Y, tylko mężczyźni mogą być dotknięci i przenosić zaburzenia sprzężone z Y. Wszyscy synowie mężczyzny z zaburzeniem sprzężonym z Y odziedziczą tę chorobę po ojcu. Niektóre przykłady zaburzeń związanych z Y to niepłodność chromosomu Y i przypadki zespołu Swyera, w których jądra mężczyzny nie rozwijają się normalnie.

Kodominacja

Dziedziczenie współdominujące obejmuje związek między dwiema wersjami genu. Każda wersja genu nazywana jest allelem. Jeśli allele odziedziczone przez rodzica nie pasują do siebie, zazwyczaj zostanie wyrażony dominujący allel, podczas gdy efekt drugiego allelu, zwanego recesywnym, jest uśpiony. Jednak w kodominacji oba allele są dominujące i dlatego wyrażane są fenotypy obu alleli.Przykładem współdominacji jest niedobór alfa-1 antytrypsyny.