В хаплоинсуфициенция е носител, в който индивид на единичен доминантен алел изразява ненормално фенотип величина на тази черта генетичен явление. Следователно това е изключение от класическите отношения на доминиране / рецесивност.
В известен смисъл той е различен от непълно господство, тъй като хаплоинсуектът също не проявява черта като междинна между крайностите на характера. Хаплоиндуктивността е резултат от променена или недостатъчна експресия на продукта, кодиран от самотния функционален алел.
Тогава това е алелно състояние, което може да засегне както хетерозиготите, така и хемизиготите при диплоидни индивиди. Това е медицински термин за определяне на определени генетично базирани състояния, почти винаги метаболитни. Това до известна степен е непълно господство с клинични последици.
Всички хора са хемизиготни за гени на двойката на половата хромозома. Мъжете, тъй като носят единична Х хромозома, в допълнение към Y хромозома, която не е хомоложна на предходната.
Жени, защото дори когато носят две копия на Х хромозомата, само едно е функционално във всяка клетка на тялото. Другото е инактивирано чрез заглушаване на гените и следователно като цяло е генетично инертно.
Хората обаче не са хаплоиностатъчни за всички гени, пренасяни от Х хромозомата. Друг начин да бъдете хемизиготен (несексуален) за конкретен ген е да притежавате определен алел в специфичния локус на хромозома и изтриването му в хомоложната двойка.
Хаплоиндуктивността не е мутация. Мутацията в интересуващия ген обаче влияе на фенотипичното поведение в хаплоиндуктивна хетерозигота, тъй като единичният функционален алел на гена не е достатъчен, за да определи нормалността на неговия носител. Хаплоиндукциите обикновено са плейотропни.
Хаплоинсултация при хетерозиготи
Моногенните черти се определят чрез експресията на един единствен ген. Това са типичните случаи на алелно взаимодействие, които в зависимост от генетичния състав на индивида ще имат уникално проявление - почти винаги от всички или нищо.
Тоест, хомозиготен доминант (АА) и хетерозиготен (Аа) ще показват фенотип от див тип (или "нормален"), докато хомозиготен рецесивен (аа) ще показва мутантния фенотип. Това наричаме доминиращо алелно взаимодействие.
Когато доминирането е непълно, хетерозиготният признак е междинен в резултат на намалена генетична доза. При хаплоиндуктивните хетерозиготи такова лошо дозиране не позволява функцията, която генният продукт трябва да изпълнява по нормален начин.
Този индивид ще покаже фенотипа на своята хетерозигота към този ген като болест. Много автозомни доминантни заболявания отговарят на тези критерии, но не всички.
Тоест, доминиращият хомозигот ще бъде здрав, но индивидите с всякакъв друг генетичен състав няма. В хомозиготната доминанта нормалността ще бъде здравето на индивида; при хетерозиготната проява на болестта ще бъде доминираща.
Това очевидно противоречие е просто следствие от вредния (клиничен) ефект върху индивида на ген, който не е експресиран на адекватни нива.
Хаплоиндуктивност в хемизиготите
Ситуацията се променя (от гледна точка на генотипа) при хемизиготите, тъй като говорим за наличието на единичен алел за гена. Тоест, сякаш е частичен хаплоид за този локус или група от локуси.
Това може да се случи, както вече споменахме, при носители на делеции или в носители на диморфни полови хромозоми. Ефектът от намалената доза обаче е същият.
Възможно е обаче да има малко по-сложни случаи. Например, при синдром на Търнър, представен от жени с единична Х хромозома (45, XO), изглежда, че заболяването се дължи не на полукълбото фенотипно състояние на Х хромозомата.
По-скоро хаплоинсултативността тук се дължи на наличието на няколко гена, които обикновено се държат като псевдоавтомозомни. Един от тези гени е гена SHOX, който нормално избягва от инактивацията чрез заглушаване при жени.
Той е и един от малкото гени, споделени от хромозомите X и Y. Тоест, обикновено е "диплоиден" ген както при жените, така и при мъжете.
Наличието на мутантния алел в този ген при хетерозиготни жени или делецията (липсата) на него при женска ще бъде отговорна за SHOX хаплоинсултативността. Една от клиничните прояви на хаплоинсултативното състояние на този ген е ниският ръст.
Причини и последици
За да изпълни своите физиологични роли, протеин с ензимна активност трябва да достигне поне праг на действие, който да отговаря на нуждите на клетката или на организма. В противен случай това ще доведе до недостиг.
Един прост пример за лош метаболитен праг с драстично плеотропни последици е този на теломеразната хаплоиндуктивност.
Без комбинираното действие на експресията на двата алела на гена, който го кодира, намаляването на нивата на теломераза води до промяна в контрола на дължината на теломерите. Това обикновено се проявява като дегенеративни нарушения при засегнатия индивид.
Действие на теломераза върху скъсяването на теломерите. Fatma Uzbas (испанска версия от Alejandro Porto), чрез Wikimedia Commons
Други протеини, които не са ензими, могат да доведат до дефицит, защото например те не са достатъчни, за да изпълнят структурна роля в клетката.
Рибозомните заболявания при хора например включват серия от нарушения, които се причиняват главно от промени в биогенезата на рибозомата или от хаплоинсултативност.
В последния случай, намаляване на нормалните нива на наличност на рибозомния протеин води до цялостна промяна в синтеза на протеини. Фенотипното проявление на тази подчертана дисфункция ще зависи от вида на засегнатата тъкан или клетка.
В други случаи хаплоинсултативността се причинява от ниски нива на протеини, които не са в състояние да допринесат за активирането на другите. Това изкривяване поради недостатъчна доза може да доведе до дефицитно метаболитно състояние, структурен дефицит, който засяга други функции, или липсата на експресия на други гени или активността на техните продукти.
Това до голяма степен би обяснило плейотропните прояви при клинични синдроми, които са характерни за хаплоинсултативността.
Геновият продукт на SHOX, въпреки усложненията, получени от пребиваването му в сложна хромозомна двойка, е добър пример за това. SHOX генът е хомеотичен ген, поради което дефицитът му влияе пряко върху нормалното морфологично развитие на индивида.
Други хаплоиндукционни способности могат да произтичат от хромозомни пренареждания на носещата област на засегнатия ген, които без мутация или делеция влияят или отменят нивата на експресия на модифицирания алел.
Препратки
- Brown, TA (2002) геноми, 2 -ро издание. Wiley-Liss. Оксфорд, Великобритания
- Cohen, JL (2017). Дефицит на GATA2 и вирус на Epstein-Barr. Граници в имунологията, 22: 1869. doi: 10.3389 / fimmu.2017.01869.
- Fiorini, E., Santoni, A., Colla, S. (2018) Дисфункционални теломери и хематологични разстройства. Диференциация, 100: 1-11. doi: 10.1016 / j.diff.2018.01.001.
- Mills, EW, Green, R. (2017) Рибосомопатии: Има сила в числата. Наука, дои: 10.1126 / science.aan2755.
- Wawrocka, A., Krawczynski, MR (2018). Генетиката на аниридията - прости неща стават сложни. Списание за приложна генетика, 59: 151-159.