Что такое экспрессивность в генетике
Что такое экспрессивность в генетике
Продолжим разговор о нюансах и тонкостях генетики в связи с тестированием животных на наследственные заболевания. Генетическое тестирование определяет наличие или отсутствие в ДНК тестируемого организма конкретной мутации, связанной с развитием болезни.
В случае рецессивных мутаций гомозиготность по мутированному гену (обе копии гена содержат мутацию) означает, что животное предрасположено к развитию заболевания. В случае доминантных мутаций заболевание может развиться и у носителя, у которого мутирована только одна из двух копий гена.
В нашей статье о пенетрантности мы поняли, что в случае некоторых наследственных болезней степень предрасположенности варьируется от 0 до 100%, то есть часть гомозигот по мутации могут не проявить никаких признаков заболевания в течение жизни. Но бывает и другая ситуация: признаки заболевания присутствуют, однако варьируется степень их выраженности у разных организмов. Это явление мы обсудим в этой статье.
Что такое экспрессивность мутации?
В генетике варьирование фенотипического проявления мутации называется экспрессивностью.
Рассмотрим конкретный пример. У собак породы золотистый ретривер распространено наследственное дерматологическое заболевание, которое называется ихтиоз. Это заболевание развивается у собак, гомозиготных по мутации в гене PNPLA1.
При ихтиозе нарушается формирование кожи, что приводит к ее усиленному шелушению, нарушению структуры и потемнению. Помимо косметических эффектов ихтиоз способствует развитию бактериальных или грибковых кожных инфекций и вызывает множество неприятных последствий.
При этом, как площадь пораженных участков кожи, так и выраженность признаков заболевания на этих участках у разных собак может сильно отличаться, несмотря на то, что все они являются гомозиготами по мутации в гене PNPLA1.
Иными словами, экспрессивность этой мутации неодинакова. У одних собак ихтиоз проявляется лишь как некоторая неопрятность шерсти, а у других поражение кожи бывает гораздо серьезнее и причиняет существенные неудобства как собаке, так и ее владельцам.
Другим примером, на котором легко понять значение термина экспрессивность, являются наследственные заболевания, связанные с прогрессирующей атрофией сетчатки глаза (PRA). У собак известно более 10 мутаций, проявляющихся как атрофия сетчатки.
Разные мутации распространены в разных породах, однако все они в той или иной мере проявляют изменчивую экспрессивность. Одна и та же мутация у разных собак может приводить к локальному отмиранию сетчатки, при котором животное продолжает видеть, а может заканчиваться частичной или полной потерей зрения.
Какие факторы влияют на экспрессивность?
Как и в случае пенетрантности, на проявление наследственных заболеваний с изменчивой экспрессивностью могут оказывать влияние как неизвестные генетические факторы, так и внешняя среда.
Например, в случае ихтиоза отмечается влияние гормональных циклов на интенсивность развития заболевания. В случае прогрессирующей атрофии сетчатки, скорее всего, влияние на экспрессивность оказывают еще не обнаруженные генетические факторы, определяющие, например, возраст, в котором появляются первые признаки заболевания, а также скорость его развития.
Заключение
Живой организм устроен очень сложно, и в нем существует большое число механизмов, позволяющих скомпенсировать процессы, нарушенные мутацией. В большинстве случаев такие механизмы пока не исследованы, поэтому причины варьирования экспрессивности определить крайне сложно, как и сделать прогноз о степени тяжести заболевания у конкретного животного. Поэтому селекция против таких мутаций необходима, даже если ее экспрессивность в частном случае не высока: у потомства ситуация может существенно измениться.
Факторы, влияющие на экспрессию гена
, MD, University of Pittsburgh
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 ( Пенетрантность и экспрессивность Пенетрантность и экспрессивность На экспрессию генов могут повлиять многие факторы. Некоторые из них заставляют экспрессию признаков отклоняться от моделей, предсказанных менделевским наследованием. (См. также Обзор генетики. Прочитайте дополнительные сведения ). 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, родословная 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 одного человека. Она может быть классифицирована как процент; например, когда ген имеет 50%-ную 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.
Доминантное наследование
Наша команда профессионалов ответит на ваши вопросы
Данная брошюра содержит информацию о том, что такое доминантный тип наследования и каким образом наследуются доминантные заболевания. Для того, чтобы лучше понять особенности доминантного наследования, вначале будет полезно узнать, что такое гены и хромосомы.
Гены и хромосомы
Наше тело состоит из миллионов клеток. Большинство клеток содержат полный набор генов. У человека тысячи генов. Гены можно сравнить с инструкциями, которые используются для контроля роста и согласованной работы всего организма. Гены отвечают за множество признаков нашего организма, например, за цвет глаз, группу крови или рост.
Гены расположены на нитевидных структурах, называемых хромосомами. В норме, в большинстве клеток организма содержится по 46 хромосом. Хромосомы передаются нам от родителей – 23 от мамы, и 23 от папы, поэтому мы похожи на своих родителей. Таким образом, у нас два набора по 23 хромосомы, или 23 пары хромосом. Так как на хромосомах расположены гены, мы наследуем по две копии каждого гена, по одной копии от каждого из родителей. Хромосомы (следовательно, и гены) состоят из химического соединения, называемого ДНК.
Иногда в одной копии гена возникает изменение (мутация), которое нарушает нормальную работу гена. Такая мутация может привести к развитию генетического (наследственного) заболевания, так как измененный ген не выполняет нужную для организма функцию.
Рисунок 1: Гены, хромосомы и ДНК
Что такое аутосомно-доминантное наследование?
Некоторые заболевания передаются в семье из поколения в поколение по доминантному типу. Это означает, что человек наследует одну нормальную и одну измененную копии гена. Однако измененная копия доминирует, «подавляет» нормальную копию. Это приводит к тому, что у человека развивается генетическое заболевание. От того, какая информация закодирована в измененном гене, зависят проявления заболевания.
Некоторые доминантные генетические заболевания проявляются сразу после рождения. Другие могут проявиться только во взрослом возрасте, такие заболевания называют «заболевания с поздним дебютом», или «с поздней манифестацией». Примерами таких заболеваний являются поликистозная болезнь почек у взрослых и хорея Гентингтона.
Каким образом наследуются доминантные заболевания?
Рисунок 2: Как доминантные заболевания передаются от родителя к ребенку
Если у одного из родителей присутствует измененная копия гена, то он может передать ребенку либо нормальную копию, либо измененную. Таким образом, каждый из детей такого родителя будет иметь вероятность 50% наследования измененной копии и, следовательно, иметь генетическое заболевание.
Оба возможных варианта (исхода) происходят случайным образом. Процент риска остается одним и тем же при каждой беременности и одинаков как для мальчиков, так и для девочек.
Почему иногда кажется, что заболевание передалось через поколение?
Некоторые доминантные наследственные заболевания могут проявляться у разных членов семьи очень по-разному. Это называется «вариабельная экспрессивность». На самом деле, доминантное заболевание присутствует в каждом поколении, но у некоторых людей проявления заболевания настолько незначительны, что они считают себя здоровыми. Они могут даже не знать о наличии у них заболевания.
При заболеваниях с поздним началом (проявляющимся уже во взрослом возрасте, например, наследственная форма рака груди или хорея Гентингтона) люди могут умереть раньше начала манифестации наследственного заболевания от совсем других причин, и наследственное заболевание не успевает проявить себя. Однако родители могли передать заболевание своим детям.
Что происходит в том случае, если пациент является первым в семье, у кого выявлено данное заболевание?
Иногда пациент с доминантным заболеванием может оказаться первым больным в семье. Это может объясняться тем, что в сперматозоиде или яйцеклетке, из которых развился данный ребенок, произошла новая мутация (изменение) в гене, впервые в поколениях семьи. Если такое происходит, то родители этого пациента здоровы. В этом случае вероятность рождения у этих родителей другого ребенка с таким же заболеванием очень мала, однако этот вопрос обязательно следует обсудить с врачом. Однако, больной ребенок (как сын, так и дочь), у которого появился измененный ген, в будущем может передать его своим детям.
Тесты во время беременности
Для некоторых доминантных генетических заболеваний возможно проведение теста во время беременности, который позволит выявить, унаследовал ли ребенок заболевание (более подробная информация об этих тестах приведена в брошюрах «Биопсия ворсин хориона» и «Амниоцентез»).
Другие члены семьи
Если у кого-либо в семье есть доминантное заболевание, возможно, Вы будете обсуждать это с другими членами семьи. Эта информация может помочь другим членам семьи для решения вопроса об обследовании и диагностике заболевания. Это может быть особенно важно для тех членов семьи, у которых уже есть или будут дети.
Некоторым людям может оказаться сложно обсуждать свое генетическое заболевание с другими членам семьи. Они могут бояться причинить беспокойство членам семьи. В некоторых семьях люди из-за этого испытывают сложности в общении и теряют взаимопонимание с родственниками. Врачи-генетики, как правило, имеют большой опыт в решении подобных семейных ситуаций и могут помочь Вам в обсуждении проблемы с другими членами семьи.
Экспрессивность (генетика)
Связанные понятия
Ге́терозиго́тными называют диплоидные или полиплоидные ядра, клетки или многоклеточные организмы, копии генов, которые в гомологичных хромосомах представлены разными аллелями. Когда говорят, что данный организм гетерозиготен (или гетерозиготен по гену X), это означает, что копии генов (или данного гена) в каждой из гомологичных хромосом несколько отличаются друг от друга.
Упоминания в литературе
Связанные понятия (продолжение)
Комплементáрность — тип взаимодействия генов, при котором для проявления дикого типа некоторого признака необходимы доминантные аллели сразу нескольких генов.
Гемизиго́тным называют диплоидный организм, у которого имеется только один аллель данного гена или один сегмент хромосомы вместо обычных двух. Для организмов, у которых гетерогаметный пол мужской (как у людей и большинства млекопитающих), почти все гены, связанные с X хромосомой, гемизиготны у самцов, так как у самцов в норме имеется только одна X хромосома. Гемизиготное состояние аллелей или хромосом используется в генетическом анализе с целью поиска места локализации генов, ответственных за какой-либо.
Реципрокные скрещивания — два эксперимента по скрещиванию, характеризующиеся прямо противоположным сочетанием пола и исследуемого признака. В одном эксперименте самца, имеющего определенный доминантный признак, скрещивают с самкой, имеющей рецессивный признак. Во втором, соответственно, скрещивают самку с доминантным признаком и самца с рецессивным признаком.
ЭКСПРЕССИВНОСТЬ
Смотреть что такое «ЭКСПРЕССИВНОСТЬ» в других словарях:
экспрессивность — см. выразительность Словарь синонимов русского языка. Практический справочник. М.: Русский язык. З. Е. Александрова. 2011. экспрессивность сущ., кол во синонимов: 13 … Словарь синонимов
ЭКСПРЕССИВНОСТЬ — (в генетике) степень выраженности признака, определяемого данным геном. Может меняться в зависимости от генотипа, в который входит данный ген, и от условий внешней среды … Большой Энциклопедический словарь
ЭКСПРЕССИВНОСТЬ — [рэ], экспрессивности, мн. нет, жен. (книжн.). отвлеч. сущ. к экспрессивный. Экспресивность речи. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова
экспрессивность — ЭКСПРЕССИВНЫЙ, ая, ое; вен, вна (книжн.). Содержащий экспрессию, выразительный. Экспрессивные средства речи. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
ЭКСПРЕССИВНОСТЬ — (от лат. expressio выразительность) гена, степень фенотипического проявления гена. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. И.И. Дедю. 1989 … Экологический словарь
ЭКСПРЕССИВНОСТЬ — (от лат. expresse выразительно, ясно) в лингвистике характеристика языковых единиц и речевых актов, как средств выражения субъективного (личного) оценочного отношения говорящего к содержанию или адресату речи; Э. усиливается паралингвистическими… … Большая психологическая энциклопедия
экспрессивность — — [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Тематики биотехнологии EN expressivity … Справочник технического переводчика
Экспрессивность — * экспрэсіўнасць * expressivity степень фенотипического проявления конкретного гена (аллеля) как мера силы его действия, определяемая статистически по степени развития признака (см.). Э. гена у обоих полов может быть одинаковой или различной,… … Генетика. Энциклопедический словарь
Экспрессивность — (от лат. expressio выражение) совокупность семантико стилистических признаков единицы языка, которые обеспечивают её способность выступать в коммуникативном акте как средство субъективного выражения отношения говорящего к содержанию или… … Лингвистический энциклопедический словарь
ЭКСПРЕССИВНОСТЬ — Степень стенотипического проявления гена как мера силы его действия, определяемая по уровню развития признака. Экспрессивность гена у разных особей может быть одинаковой или различной, постоянной или изменяющейся. На экспрессивность влияют гены… … Термины и определения, используемые в селекции, генетике и воспроизводстве сельскохозяйственных животных