Пенетрантность и экспрессивность генов у человека: степень выраженности признака

Понятие о пенетрантности и экспрессивности генов.

genos род, происхождение + лат. copia множество) — термин в 1957 г. предложил немецкий генетик Нахтсхейм (H.Nachtsheim).Обозначает сходные изменения одного и того же признака под влиянием разных неаллельных генов, которые иногда называют миметическими генами гетерогенной группы.

genocopies — генокопии.

Oдинаковые изменения фенотипа, обусловленные аллелями разных генов, а также имеющие место в результате различных генных взаимодействий или нарушений различных этапов одного биохимического процесса с прекращением синтеза конечного продукта, — например, у Drosophila melanogaster известен ряд мутаций неаллельных генов, обусловливающих фенотип “красные глаза” (нарушен синтез коричневого пигмента).

42.Изменчивость.

Формы изменчивости: модификационная и генотипическая, их значение в онтогенезе и эволюции.

Изменчивость

Одним из признаков жизни является изменчивость.

Любой живой организм отличается от других представителей вида

Изменчивость – свойство живых организмов существовать в разных формах. Групповая и индивидуальнаяизменчивость – классификация по эволюционному значению.

Изменчивость, реализованная группой организмов, называется групповой, у одного организма или группы его клеток – индивидуальная.

По характеру изменения признаков и механизму:

—фенотипическая

— случайная

— модификационная

—генотипическая

— соматическая

— генеративная (мутационная, комбинативная)

а) генная

б) хромосомная

в) геномная

Модификационная изменчивость отражает изменение фенотипа под воздействием факторов внешней среды (усиление и развитие мышечной и костной массы у спортсменов, увеличение эритропоэза в условиях высокогорья и крайнего севера).

Изменчивость бывает наследственная ( неопределенная, индивидуальная генотипическая) и ненаследственная ( определенная, групповая, модификационная). Наследственная изменчивость связана с изменением генотипа, ненаследственная- с изменением фенотипа под влиянием условий окружающей среды.

Значение мод.изм.:Адаптация- приспособление к данным условиям среды

Значение генотип.

изм:Материал для естественного и искусственного отбора, распространение в популяции новых наследственных изменений.

43.Фенотипическая изменчивость и её виды. Модификации и их характеристики.

Норма реакции признака. Фенокопии. Адаптивный характер модификаций.

По характеру изменения признаков и механизму:

—фенотипическая

— случайная

— модификационная

Частный случай фенотипической изменчивости – фенокопии. Фенокопии – вызванные условиями внешней среды фенотипические модификации, имитирующие генетические признаки. Под влиянием внешних условий на генетически нормальный организм копируются признаки совсем другого генотипа.

Проявление дальтонизма может произойти под влиянием питания, плохой психической конституции, повышенной раздражительности.

У человека возникает заболевание витилиго (1% людей) – нарушение пигментации кожи. Генетический дефект есть у 30% болеющих, у остальных – профессиональное витилиго (воздействие на организм особых химических и отравляющих веществ). В Германии 15 лет назад рождались дети с фекомелией – укороченными ластовидными руками. Выяснилось. Что рождение таких детей происходило, если мать принимала Телидомид (успокоительное средство, показанное беременным).

В результате нормальный немутантный генотип получал мутацию.

Фенокопии появляются в большинстве случаев при действии внешней среды на ранних стадиях эмбриогенеза, что приводит к врожденным заболеваниями порокам развития.

Наличие фенокопий затрудняет диагностику заболеваний.

Дата публикования: 2015-01-26; Прочитано: 3805 | Нарушение авторского права страницы

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2018 год.(0.003 с)…

Что такое Экспрессивность?

Экспрессивность – это степень фенотипичности генотипа у особей. Состояние, когда признак выражен, является экспрессивностью. Степень или степень фенотипа в генотипе является экспрессивностью.

Синдром Мар-фана, синдром Ван дер Во-у-де и нейрофиброматоз являются распространенными синдромами экспрессивности. Синие оттенки яиц различаются у разных особей по выразительности.

Переменная экспрессивность – это большое количество людей, имеющих один и тот же генотип с выраженным признаком. Однако не все из них имеют симптомы и степень тяжести.

Лишь немногие будут затронуты и выражены. Люди из одной семьи имеют разные мутации генома. Экспрессивность отражает диапазон фенотипов в этом геноме.

Гены-модификаторы и окружающая среда являются факторами переменной экспрессивности. Модификатор также может по-разному воздействовать на другие гены.

Полидактилия — прекрасный пример экспрессивности. Наличие дополнительных пальцев в группе больных кошек является экспрессивным. Дополнительная мускулатура обусловлена мутацией генотипа.

Экспрессивность показывает степень фенотипа. Новый палец и расщелина на губе — все выразительно. Цис-регуляторные элементы приводят к изменению фенотипа и транскрипта гена.

Разница между проникновением и выразительностью

Определение

Пенетрантность: Проникновение — это процент особей данного генотипа, имеющих фенотип, связанный с этим конкретным генотипом.

Выразительность: Экспрессивность — это степень данного генотипа, экспрессирующаяся на фенотипическом уровне.

Значимость

Пенетрантность: Пенетранс объясняет, как часто экспрессируется ген.

Выразительность: Экспрессивность объясняет степень экспрессии генов.

Качественный количественный

Пенетрантность: Проникновение — это количественное измерение.

Выразительность: Экспрессивность — это качественное измерение.

В болезни

Пенетрантность: Пенетранс объясняет, появляется ли болезнь.

Выразительность: Выразительность объясняет, как проявляется болезнь.

Тип измерения

Пенетрантность: Пенетранс описывает экспрессию одного гена.

Выразительность: Выразительность описывает выражение группы символов или синдрома.

Связанное явление, вовлеченное в генетический анализ

Пенетрантность: Неполная пенетрантность — это явление, затрудняющее генетический анализ.

Выразительность: Переменная экспрессивность — это феномен, который усложняет генетический анализ.

Примеры

Пенетрантность: Выражение BRCA1 а также BRCA2 гены развивают рак у некоторых людей, но не у других в результате пенетрантности.

Выразительность: Характеристики синдрома Марфана широко варьируются среди людей в результате экспрессивности.

Заключение

Проникновение и экспрессивность описывают взаимосвязь между генотипом доминирования и связанным с ним фенотипом. Проникновение — это доля определенного генотипа, выражающая связанный с ним фенотип. Это количественное измерение количества экспрессии определенного гена. Экспрессивность описывает изменения в экспрессии генов определенного генотипа. Это качественное измерение, которое коррелирует со степенью экспрессии генов. Поэтому основное различие между пенетрантностью и экспрессивностью заключается в их параметрах.

Ссылка:

1. Гриффитс, Энтони Дж. Ф. «Проникновение и выразительность». Введение в генетический анализ. 7-е издание. Национальная медицинская библиотека США, 1 января 1970 г. Веб.

Структура

Люди имеют около 20 000 генов. Гены содержатся в хромосомах в ядре клетки и митохондрии. У людей, соматические (nongerm) клеточные ядра, за некоторыми исключениями (например, эритроцитов), как правило, имеют 46 хромосом, организованных в 25 пары. Каждая пара состоит из 1 хромосомы от матери и 1 от отца. 22 пары из 23 — а y-тосомы — обычно являются гомологическими (идентичными по размеру, форме, расположению и количеству генов). 23-я пара половых хромосом (X и Y) определяет пол человека. У женщин есть 2 Х-хромосомы (которые гомологичны) в ядрах соматических клеток; у мужчин 1 X и 1 Y-хромосома (которые гетерологичны). У-хромосома содержит гены, отвечающие за половую дифференциацию наряду с другими генами. Так как Х-хромосома имеет намного больше генов, чем хромосомы Y, многие гены Х-хромосомы у мужчин не спарены. Кариотип является полным набором хромосом в клетках человека.

Эмбриональные клетки (яйцеклетки и сперматозоиды) подвергаются мейозу, который сокращает число хромосом до 25 — это половина от числа в соматических клетках. При мейозе генетическая информация, унаследованная человеком от матери и отца, воссоединяется посредством кроссинговера (обмена между гомологическими хромосомами). Когда яйцеклетка оплодотворяется спермой при зачатии, нормальное количество 46 хромосом восстанавливается.

Гены расположены в линейной последовательности вдоль ДНК в хромосомах; каждый ген имеет свое собственное расположение, совершенно идентичное в каждой из 2 гомологичных хромосом. Гены, которые занимают те же локусы на каждой хромосоме из пары (1 наследуется от матери и 1 от отца), называются аллелями. Каждый ген состоит из определенной последовательности ДНК; 2 аллели могут иметь несколько различных или же ДНК-последовательностей. Обладание парой идентичных аллелей для конкретного гена означает гомозиготность; обладание парой неидентичных аллелей является гетерозиготностью.

Мутации митохондриальной ДНК

В цитоплазме каждой клетки находится несколько сотен митохондрий. Для практических целей все митохондрии наследуются от цитоплазмы яйцеклетки, таким образом, митохондриальная ДНК происходит только от матери.

Митохондриальные нарушения могут быть связаны с мутациями митохондриальной или ядерной ДНК (например, делеции, дупликации, мутации). Высоко-энергетические ткани (например, мышцы, сердце, мозг) подвергаются особому риску из-за нарушения функции вследствие митохондриальных нарушений. Особые мутации митохондриальной ДНК ведут к характерным проявлениям. Митохондриальные нарушения одинаково распространены среди мужчин и женщин.

Митохондриальные нарушения могут наблюдаться при многих распространенных заболеваниях, таких как некоторые виды болезни Паркинсона (включают большую митохондриальную делецию в клетках базальных ганглиев) и многие виды мышечных расстройств.

Модели материнского наследования характеризуют нарушения митохондриальной ДНК. Таким образом, все потомки больных женщин подвержены риску наследования аномалий.

Сравнительная таблица

Параметры сравнения	проницаемость	экспрессивность
Определение	Пенетрантность — это мера части определенного гена с индивидуальной частью.	Экспрессивность – это степень проявления фенотипа особи в генотипе.
Количественная мера	Пенетрантность измеряется количественно.	Экспрессивность не может быть измерена количественно.
Статистический расчет	Penetrance имеет статистический прогноз	Выразительность не имеет статистического исчисления.
Количество типов	Пенетрантность бывает двух видов.	Экспрессивность имеет один тип.
Пример	ахондроплазия	Neurofibromatosis.

Что такое Пенетранс?

Проникновение — это то, как часто ген находит выражение в популяции. Выражается в процентах от популяции имеющей ген, который развивает соответствующий фенотип. Если существует ген с низкой пенетрантностью, он может не экспрессироваться, даже если признак является доминирующим. Более того, он может не выражаться, когда признак рецессивный, и ген, ответственный за признак, присутствует в обеих хромосомах. Хотя многие люди могут нести ген, пенетрантность может варьироваться от человека к человеку, и его экспрессия может также зависеть от возраста человека. Таким образом, если ненормальный аллель не виден у человека, но он является носителем, он может передать аллель детям, у которых может быть аномалия.

Рисунок 01: Факторы, влияющие на проникновение

Проникновение будет 100%, если все люди в популяции показывают ожидаемый фенотип. Когда оно ниже 100%, мы называем это неполной пенетрантностью. Неполная пенетрантность очень распространена. Хотя все в популяции имеют один и тот же аллель, не все люди способны показать ожидаемый фенотип. Это может быть связано с несколькими причинами, такими как модификаторы, эпистатические гены или супрессоры в остальной части генома или из-за модифицирующего воздействия окружающей среды и т. Д..

Пенетрантность против экспрессивности

В генетике пенетрантность относится к доле людей с определенным генетическим вариантом, которые выражают соответствующий признак. Его можно измерить количественно. Экспрессивность относится к различиям в том, как конкретная генетическая черта выражается у людей с одним и тем же генотипом. Его невозможно измерить количественно.

Пенетрантность — это мера конкретного гена, который несет индивидуальную часть в популяции. Генотип содержит фенотип называется пенетрантностью.

Процент того же типа генотипа, который выражает признак у человека, является пенетрантностью. К пенетрантности относится часть популяции, имеющая тот или иной тип генетических изменений.

Пенетрантность делится на полную, неполную и пониженную пенетрантность. Мутация приведет к заболеванию у 95% людей, а остальные 5% не пострадают.

Экспрессивность является мерой степени фенотипа в генотипе. Состояние, в котором выражен признак, обозначает экспрессивность.

Он измеряет уровень фенотипа и его тяжесть. Разница между людьми с одинаковым генотипом и фенотипами заключается в экспрессивности.

Даже люди с одинаковым генотипом имеют особый тип фенотипа, который называется экспрессивностью. Выраженность признака у индивидуумов варьируется в диапазоне степеней, который называется экспрессивностью.

Что такое пенетрантность?

Пенетрантность — это доля, в которой индивидуум с определенным геном проявляется как фенотип.

Пенетрантность бывает трех видов.

Полная пенетрантность – это когда у человека 100% мутация, которая влияет на ген и иногда приводит к заболеванию. Человек с полной пенетрантностью является полным носителем фенотипа.

Неполная или сниженная пенетрантность представляет собой вероятность наличия фенотипа в генотипе и может не оказывать серьезного влияния на генотип.

Люди с частичной пенетрантностью являются наполовину носителями фенотипа. Проявляемость черт варьируется у людей. Некоторые люди имеют пожизненный эффект, а другие нет.

Пенетрантность обусловлена мутацией гена, которая может вызвать заболевание у некоторых людей. Эпистатический ген, ген-супрессор и гены-модификаторы эффективны для пенетрантности.

Мутации являются основной причиной пенетрантности в форме наследственных заболеваний. Факторы окружающей среды также ответственны за пенетрантность, влияющую на геном.

Изменение одного полиморфного аллель также является пенетрантностью. Трудно найти пенетрантность.

Ахондроплазия — прекрасный пример полной пенетрантности. В этом случае мутация будет начислять фактор риска для рак молочной железы.

BRAC1 и BARC2 представляют собой аллели с высокой пенетрантностью, но не с полной пенетрантностью. Несовершенный остеогенез является прекрасным примером неполной или сниженной пенетрантности.

У людей с этой мутацией коллаген присутствует в одном гене: COL1A1 или COL1A2. Но это не влияет на оба одновременно. Тканевой коллаген укрепляет кости и мышцы.

Мерой интенсивности фенотипа в генотипе является экспрессивность.

Экспрессивность (expressivity)

Экспрессивность (expressivity): не одинаковое проявление признака у индивидуумов, которые проявляют этот признак; степень фенотипического проявления мутации.

Примером может служить проявление мутации Lobe , изменяющей глаза у дрозофилы. Мутация доминантна , но если сравнивать гетерозиготные индивидуумы, то, несмотря на одинаковый генотип , ее проявление очень различно — от полного отсутствия глаз до больших глаз почти дикого типа .

В промежутке встречаются индивидуумы со всеми возможными вариантами глаз. Это случай вариабельной экспрессивности. В простейшем случае можно говорить о сильном и слабом проявлении признака, если аллель , кодирующий этот признак пенетрантен. Пенетрантность является качественной характеристикой, учитывающей только проявление или непроявление признака. Экспрессивность учитывает количественную сторону проявления признака, если он проявился.

Экспрессивность отражает характер и тяжесть симптомов, а также возраст начала заболевания.

Наглядный пример такой изменчивости — МЭН типа I .

У больных из одной семьи с одной мутацией может быть гиперплазия или неоплазия как одной, так и всех эндокринных тканей, включая поджелудочную железу , паращитовидные железы , гипофиз , а также жировую ткань . В итоге клиническая картина болезни чрезвычайно разнообразна: у больных из одной семьи можно обнаружить язвенную болезнь , гипогликемию , мочекаменную болезнь или опухоли гипофиза .

Типы пенетранса:

Количество пенетрации специфической аллели может значительно варьироваться. Фактически ген может иметь полную полную пенетрантность, и в этом случае каждый человек, у которого ген, экспрессирует его фенотипически. Такие аллели являются доминирующими и являются аутосомными, что означает, что они находятся в клетках организма (аутосомы). Пенетрант дается в процентах, например, аллель с 50% -ным проникновением означает, что он выражается в половине людей, которые его несут. Существует немало аллелей, которые не имеют полной пенетрации. Те гены с неполной пенетрантностью не всегда выражаются фенотипически. Что касается болезней, это может означать, что трудно точно определить, заболеет ли человек. Скорее, риск может быть оценен на основе пенетранта. Человек может носить аллель для типа заболевания, но это означает, что они не могут фактически получить болезнь.

Факторы, влияющие на экспрессию гена

На экспрессию генов могут повлиять многие факторы. Некоторые из них заставляют экспрессию признаков отклоняться от моделей, предсказанных менделевским наследованием.

Пенетрантность и экспрессивность.
Пенетрантность — это показатель того, как часто ген подвергается экспрессии. Она определяется как процент людей, которые имеют ген и которые развивают соответствующий фенотип. Ген с неполной (низкой) пенетрантностью не может быть выражен, даже когда признак является доминирующим или когда он является рецессивным, и ген, ответственный за эту черту, присутствует в обеих хромосомах. Пенетрантность того же гена может варьироваться от человека к человеку и может зависеть от возраста человека. Даже когда ненормальные аллели не экспрессируются (непенетрантность), здоровый носитель аномальной аллели может передать его детям, у которых могут наблюдаться клинические аномалии. В таких случаях ро дословная пропускает поколение. Тем не менее некоторые случаи очевидной непенетрантности обусловлены незнанием эксперта или неспособностью признать небольшие проявления заболевания. Иногда считается, что у пациентов с минимальной экспрессией наблюдается разновидность заболевания.

Экспрессивность является пределом, до которого ген экспрессируется в одном человеке. Она может быть классифицирована как процент; например, когда ген имеет 50-процентную экспрессивность, присутствует только половина функции или тяжесть составляет только половину того, что может произойти при полной экспрессии. На экспрессивность могут оказывать влияние окружающая среда и другие гены, поэтому люди, обладающие одинаковым геном, могут изменяться в фенотипе. Экспрессивность может меняться даже среди членов одной семьи.

Сцепленное с полом наследование
. Признак, который появляется только у одного пола, называют сцепленным с полом. Ограниченное полом наследование, которое, возможно, более правильно называть обусловленным полом наследованием, относится к особым случаям, в которых половые гормоны и другие физиологические различия между мужчинами и женщинами изменяют экспрессивность и пенетрантность гена. Например, преждевременное облысение (известное как облысение по мужскому типу) является аутосомно-доминантным признаком, но такое облысение редко экспрессирует у женщин, а потом обычно только после менопаузы.

Геномный импринтинг
. Геномный импринтинг является дифференциальной экспрессией генетического материала в зависимости оттого, был ли он унаследован от отца или матери. У большинства аутосом экспрессируется как родительская, так и материнская аллели. Однако у менее 1% аллелей экспрессия возможна только с отцовской или материнской аллели. Геномный импринтинг обычно определяется эффектами,

которые могут происходить в развитии гамет. Такие изменения, как метилирование ДНК, может вызвать экспрессирование в разной степени определенных материнских или отцовских аллелей. Заболевание может, по- видимому, пропустить поколение, если геномный импринтинг препятствует экспрессированию аллели, вызывающей болезнь. Дефектный импринтинг, например, атипичная активация или молчание аллелей, может привести к заболеваниям.

Кодоминантность
. Наблюдаются обе ко-доминантные аллели. Таким образом, фенотип гетерозигот отличается от любой гомозиготы. Например, если человек имеет 1 аллель, кодирующую кровь группы А и 1 аллель, кодирующую группу крови В, у человека будет кровь обеих групп (группа крови АВ).

Хромосомная инактивация
. У женщин, которые имеют более чем 1 Х-хромосому (кроме яиц), инактивированы все, кроме одной из хромосом X; т.е. большинство аллелей на хромосоме не экспрессируются. Инактивация происходит индивидуально в каждой клетке вначале внутриутробной жизни, иногда инактивируется Х-хромосома от матери, а иногда Х-хромосома от отца. Иногда большая часть инактивации Х-хромосомы происходит от одного из родителей, называется перекосом инактивации Х-хромосомы. В любом случае, как только в клетке произошла инактивация, все потомки этой клетки имеют одинаковую инактивацию Х-хромосомы.

Однако некоторые аллели экспрессируют в неактивной Х-хромосоме. Многие из этих аллелей находятся на хромосомных участках, соответствующих участкам хромосомы Y (и, таким образом, называются псевдоаутосомальными участками, поскольку и мужчины, и женщины получают 2 копии этих участков).

Понятие о пенетрантности и экспрессивности, роль в патологии

Проявление патологического гена определяется:пенетрантностью и экспрессивностью.

Пенетрантность-вероятность фенотипического проявления гена,кот выражается в процентах(отношение больных особей к числу носителей гена).

Экспрессивность-степень клинического проявления гена,кот может быть слабой или сильной.

Этиология наследственных форм патологии. Мутации, их виды. Понятие об антимутагенезе и антимутагенных факторах.

Причины:

— значительные успехи медицины в лечении и предупреждении многих инфекционныхи алиментарных б-ней, практически ликвидированы особо опасные инфекции(чума, оспа, холера, полиомиелит).На более видное место вышли формы патологии, успех в лечении и профилактике кот значительно скромнее;

— совершенствование методов диагностики;

— всевозрастающее загрязнение окружающей среды мутагенными агентами;

— успехи молекулярной биологии, позволившей установить генетическую природу ряда заболеваний, ранее не связываемых саномалиями генома(хромосомные б-ни).

— увеличение средней продолжительности жизни человека.

Мутации — внезапное скачкообразное изменение наследственности, обусловленное изменением структуры гена, хромосом или их числа, т.е. характера или объема наследственной информации.

Инородные тела в пищеварительном тракте
Физиологическое значение сна. Мозговые волны
Геморрагический синдром при остром промиелоцитарном лейкозе
Развитие воспаления бронхов и легких.
Диагностика синтелэнцефалии на МРТ, КТ