У дома · Осветление · Експресивност и проникновение са примери. Пенетрантност, експресивност, норма на генна реакция. Необичайни аспекти на наследството

Експресивност и проникновение са примери. Пенетрантност, експресивност, норма на генна реакция. Необичайни аспекти на наследството

Плейотропия), многократно действие на ген, способността на един наследствен фактор - ген - да влияе едновременно върху няколко различни характеристики на тялото. В началния период от развитието на менделизма, когато не се прави фундаментално разграничение между генотип и фенотип, преобладава идеята за недвусмисленото действие на гена („един ген - един признак“). Връзката между ген и черта обаче се оказа много по-сложна. Дори Г. Мендел открива, че един наследствен фактор при граховите растения може да определи различни характеристики: червения цвят на цветята, сивия цвят на обвивката на семената и розовото петно ​​в основата на листата. Впоследствие беше показано, че проявата на ген може да бъде разнообразна и че почти всички добре проучени гени се характеризират с P., т.е. всеки ген действа върху цялата система на развиващия се организъм и всяка наследствена черта се определя от много гени (всъщност целият генотип). По този начин гените, които определят цвета на козината на домашната мишка. влияние върху размера на тялото; генът, който влияе върху пигментацията на очите при воденичния молец, има още 10 морфологични и физиологични прояви и т.н. P. често се простира до черти с еволюционно значение - плодовитост, продължителност на живота и способност за оцеляване в екстремни условия на околната среда. При Drosophila много изследвани мутации засягат жизнеспособността (например генът на белите очи също влияе върху цвета и формата на вътрешните органи, намалява плодовитостта и намалява продължителността на живота).

Експресивност, тежестта на фенотипното проявление на гените. Някои гени в животни, растения и микроорганизми се характеризират с относително постоянен Е., т.е. те се проявяват приблизително еднакво във всички индивиди от съответния генотип. Например, при всички пшенични растения, които са хомозиготни за гена, причиняващ липсата на ости, се развиват уши без остри. Други гени (и те очевидно са мнозинството) се отличават с промяна на Е. При зайци и някои други животни има известен рецесивен ген за хималайската („хермелин“) окраска, която причинява особена петниста козина (на бял или светъл фон върховете на лапите, ушите, муцуната и опашката са черни). Това оцветяване обаче се развива само когато младите хималайски породи се отглеждат при умерени температури. При повишени температури цялата козина на индивиди от същия хималайски генотип се оказва бяла, а при ниски температури става черна. Този пример показва, че Е. се влияе от фактори на околната среда, в този случай температура. При едни и същи условия на околната среда генът E. може да варира в зависимост от генотипната среда, т.е. от това с какви други гени даден ген е част от генотипа в комбинация. Ролята на модификаторните гени в вариациите на Е. се посочва от възможността в редица случаи за стабилизиране на изкуството, селекция за една или друга степен на изразяване на наследствени характеристики във фенотипа. д . и пенетрантността са основните взаимосвързани показатели за фенотипна променливост на генната експресия, широко използвани във феногенетиката, медицинската генетика, развъждането на животни, растения и микроорганизми

Проникванеколичествен индикатор за фенотипна вариабилност в генната експресия. Измерва се (обикновено в %) чрез съотношението на броя на индивидите, при които даден ген се е проявил във фенотипа, към общия брой индивиди, в чийто генотип този ген присъства в състоянието, необходимо за проявата му (хомозиготни - в в случай на рецесивни гени или хетерозиготни - в случай на доминантни гени). Проявата на ген при 100% от индивидите със съответния генотип се нарича пълна П., в други случаи - непълна П. Непълната П. е характерна за проявата на много гени при хора, животни, растения и микроорганизми. Например, някои наследствени човешки заболявания се развиват само в част от индивиди, чийто генотип съдържа анормален ген; в останалата част наследствената предразположеност към заболяването остава нереализирана. Непълното генно генериране се дължи на сложността и многоетапния характер на процесите, протичащи от първичното действие на гените на молекулярно ниво до формирането на крайни характеристики на нивото на целия организъм. P. генът може да варира в широки граници в зависимост от генотипната среда. Чрез селекция е възможно да се получат линии от индивиди с дадено ниво на P. Средното ниво на P. също зависи от условията на околната среда.

  • Въвеждащ урок безплатно;
  • Голям брой опитни учители (родни и рускоговорящи);
  • Курсовете НЕ са за определен период (месец, шест месеца, година), а за определен брой уроци (5, 10, 20, 50);
  • Повече от 10 000 доволни клиенти.
  • Цената на един урок с рускоезичен учител е от 600 рубли, с носител на езика - от 1500 рубли

Проникването е честотата на изразяване на ген. Определя се от процента на индивидите в популацията, носители на гена, в който се проявява. При пълна пенетрантност се появява доминантен или хомозиготен рецесивен алел във всеки индивид, а при непълна пенетрантност - при някои индивиди.

Експресивността е степента на фенотипна изява на гена като мярка за силата на неговото действие, определена от степента на развитие на признака. Експресивността може да бъде повлияна от модифициращи гени и фактори на околната среда. При мутанти с непълна пенетрантност експресивността често се променя. Проникването е качествено явление, изразителността е количествено.

В медицината пенетрантността е делът на хората с даден генотип, които имат поне един симптом на заболяване (с други думи, пенетрантността определя вероятността от заболяване, но не и неговата тежест). Някои смятат, че пенетрантността се променя с възрастта, като например при болестта на Хънтингтън, но разликите във възрастта на поява обикновено се приписват на променлива експресивност. Проникването понякога се влияе от фактори на околната среда, като например дефицит на G6PD.

Проникването може да бъде важно при медицинско генетично консултиране в случай на автозомно доминантни заболявания. Здрав човек, чийто един от родителите страда от подобно заболяване, от гледна точка на класическата наследственост не може да бъде носител на мутантния ген. Въпреки това, ако вземем предвид възможността за непълна пенетрантност, картината е съвсем различна: привидно здрав човек може да има неоткрит мутирал ген и да го предаде на деца.

Методите за генна диагностика позволяват да се определи дали човек има мутантен ген и да се разграничи нормален ген от неоткрит мутантен ген.

На практика определянето на проникването често зависи от качеството на изследователските методи, например ЯМР може да открие симптоми на заболяване, които не са били открити преди това.

От медицинска гледна точка се счита, че генът се проявява дори при асимптоматично заболяване, ако се установят функционални отклонения от нормата. От биологична гледна точка един ген се счита за експресиран, ако нарушава функциите на тялото.

Въпреки че е обичайно да се говори за пенетрантност и експресивност при автозомно-доминантни заболявания, същите принципи се прилагат за хромозомни, автозомно-рецесивни, Х-свързани и полигенни заболявания.

Развитието на ембриона протича чрез непрекъснато взаимодействие на наследствени и външни фактори. В процеса на такива взаимоотношения се формира фенотип, който всъщност отразява резултата от изпълнението на наследствената програма в специфични условия на околната среда. Въпреки факта, че вътрематочното развитие на ембриона при бозайниците протича в относително постоянна среда при оптимални условия, влиянието на външни неблагоприятни фактори през този период изобщо не е изключено, особено с нарастващото им натрупване в околната среда поради технологичния прогрес. В момента човек е изложен на химични, физически, биологични и психологически фактори през всички периоди от живота си.

Експерименталните изследвания на развитието на животните доведоха до идеята за така наречените критични периоди в развитието на организмите. Този термин се отнася до периоди, когато ембрионът е най-чувствителен към вредното въздействие на различни фактори, които могат да нарушат нормалното развитие, т.е. Това са периоди на най-малка устойчивост на ембриона към факторите на околната среда.

Синтезът на протеини до голяма степен определя структурата и функцията на тялото.

Структура

Хората имат около 20 000 гена. Гените се съдържат в хромозомите в клетъчното ядро ​​и митохондриите. При хората соматичните (негермални) клетъчни ядра, с някои изключения (напр. червени кръвни клетки), обикновено имат 46 хромозоми, организирани в 25 двойки. Всяка двойка се състои от 1 хромозома от майката и 1 от бащата. 22 двойки от 23 - y-тозома - обикновено са хомоложни (идентични по размер, форма, местоположение и брой гени). 23-тата двойка полови хромозоми (X и Y) определя пола на човек. Жените имат 2 Х хромозоми (които са хомоложни) в ядрата на соматичните клетки; мъжете имат 1 X и 1 Y хромозома (които са хетероложни). Y хромозомата съдържа гени, отговорни за сексуалната диференциация заедно с други гени. Тъй като X хромозомата има много повече гени от Y хромозомите, много гени на X хромозомата не са сдвоени при мъжете. Кариотипът е пълният набор от хромозоми в човешките клетки.

Ембрионалните клетки (яйцеклетки и сперма) претърпяват мейоза, която намалява броя на хромозомите до 25 - половината от броя в соматичните клетки. При мейозата генетичната информация, наследена от човек от майка му и баща му, се рекомбинира чрез кросинговър (обмен между хомоложни хромозоми). Когато яйцеклетката се оплоди от сперма при зачеването, нормалният брой от 46 хромозоми се възстановява.

Гените са подредени в линейна последователност по дължината на ДНК в хромозомите; всеки ген има свое собствено местоположение, напълно идентично във всяка от 2-те хомоложни хромозоми. Гените, които заемат едни и същи локуси на всяка хромозома от двойка (1 наследена от майката и 1 от бащата), се наричат ​​алели. Всеки ген се състои от специфична ДНК последователност; 2 алела могат да имат няколко различни ДНК последователности. Притежаването на двойка идентични алели за определен ген означава хомозиготност; Притежаването на двойка неидентични алели е хетерозиготност.

Генни функции

Гените са направени от ДНК. Дължината на гена зависи от дължината на протеина, който генът кодира. ДНК е двойна спирала, в която нуклеотидите (базите) са сдвоени; аденин (A) е свързан с тимин (T), а гуанин (G) е свързан с цитозин (C). ДНК се транскрибира по време на протеиновия синтез. Когато ДНК се самовъзпроизвежда по време на клетъчното делене, 1 верига от ДНК се използва като матрица, от която се прави информационна РНК (mRNA). РНК има същите базови двойки като ДНК, с изключение на това, че урацилът (U) замества тимина (Т). Части от иРНК се придвижват от ядрото до цитоплазмата и след това до рибозомата, където се осъществява протеиновият синтез. Трансферната РНК (тРНК) пренася всяка аминокиселина до рибозомата, където се добавя към нарастващата полипептидна верига в последователността, определена от иРНК. След като се сглоби верига от аминокиселини, тя се сгъва, за да създаде сложна триизмерна структура под влиянието на съседни молекули шаперон.

ДНК кодът е записан в триплети от 4 възможни нуклеотида. Специфични аминокиселини са кодирани от специфични триплети. Тъй като има 4 нуклеотида, броят на възможните триплети е 43 (64). Тъй като има само 20 аминокиселини, съществуват допълнителни комбинации от триплети. Някои триплети кодират същите аминокиселини като други триплети. Други триплети могат да кодират елементи като инструкцията за стартиране или спиране на протеиновия синтез и реда, в който аминокиселините се присъединяват и подреждат.

Гените се състоят от екзони и интрони. Екзоните кодират аминокиселинните компоненти на готовия протеин. Интроните съдържат друга информация, която влияе върху контрола и скоростта на производство на протеини. Екзоните и интроните се транскрибират заедно в иРНК, но сегментите, транскрибирани от интроните, по-късно се изрязват. Транскрипцията също се контролира от антисенс РНК, която се синтезира от нишки на ДНК, които не се транскрибират в иРНК. Хромозомите са съставени от хистони и други протеини, които влияят върху генната експресия (кои протеини и колко протеини се синтезират от даден ген).

Генотипът се отнася до генетичния състав и определя кои протеини са кодирани за производство. Фенотипът се отнася до целия физически, биохимичен и физиологичен състав на човек, т.е. как функционира клетката (и следователно организмът като цяло). Фенотипът се определя от видовете и количествата синтезиран протеин, т.е. как всъщност се изразяват гените. Генната експресия зависи от фактори като дали чертата е доминираща или рецесивна, генна пенетрантност и експресивност, степен на тъканна диференциация (определена от типа тъкан и възраст), фактори на околната среда, неизвестни фактори и дали експресията е ограничена от пола или подлежи на хромозомни инактивиране или геномно отпечатване. Факторите, които влияят на генната експресия, без да променят генома, са епигенетични фактори.

Познаването на биохимичните механизми, които медиират генната експресия, нараства бързо. Един механизъм е вариация в сплайсинг на интрони (наричан още алтернативен сплайсинг). Тъй като интроните се нарязват по време на сплайсинг, екзоните също могат да бъдат нарязани и след това екзоните могат да бъдат сглобени в много комбинации, което води до много различни иРНК, способни да кодират подобни, но различни протеини. Броят на протеините, които могат да бъдат синтезирани от хората, надхвърля 100 000, въпреки че човешкият геном има само около 20 000 гена. Други механизми, медииращи генната експресия, включват ДНК метилиране и хистонови реакции като метилиране и ацетилиране. ДНК метилирането има тенденция да заглуши гена. Хистоните са като макари, около които се навива ДНК. Хистоновите модификации, като метилиране, могат да увеличат или намалят количеството протеини, синтезирани от определен ген. Ацетилирането на хистони е свързано с намалена генна експресия. ДНК веригата, която не се транскрибира за образуване на иРНК, може също да се използва като матрица за синтеза на РНК, която контролира транскрипцията на противоположната верига.

Черти и модели на наследяване

Признакът може да бъде толкова прост като цвета на очите или толкова сложен като податливост към диабет. Дефект в един ген може да причини аномалии в множество органни системи. Например, остеогенезис имперфекта (разстройство на съединителната тъкан, често причинено от аномалии в гените, кодиращи синтеза на колаген) може да причини костна слабост, глухота, синкаво бяло на очите, зъбна дисплазия, хипермобилни стави и аномалии на сърдечната клапа.

Изграждане на семейна генеалогия.Семейната генеалогия (родословно дърво) може да бъде представена като графично представяне на моделите на наследяване. Също така се използва широко в генетичното консултиране. Семейната генеалогия използва общи символи за представяне на членове на семейството и свързана информация за тяхното здраве. Някои фамилни заболявания с едни и същи фенотипове имат множество модели на наследяване.

Единични генни дефекти

Ако експресията на черта изисква само едно копие на ген (1 алел), тази черта се счита за доминираща. Ако експресията на черта изисква две копия на ген (2 алела), чертата се счита за рецесивна. Изключение правят Х-свързаните заболявания. Тъй като мъжете обикновено нямат сдвоени алели, за да компенсират ефектите на повечето алели върху X хромозомата, алелът на X хромозомата се експресира при мъжете, дори ако чертата е рецесивна.

Много специфични заболявания са описани по-рано.

Фактори, влияещи върху генната експресия

Много фактори могат да повлияят на генната експресия. Някои от тях карат изразяването на черти да се отклонява от моделите, предсказани от менделското наследство.

Проникване и експресивност.Проникването е мярка за това колко често се експресира даден ген. Определя се като процент от хората, които имат гена и които развиват съответния фенотип. Ген с непълна (ниска) пенетрантност не може да се експресира дори когато чертата е доминантна или когато е рецесивна и генът, отговорен за чертата, присъства и на двете хромозоми. Проникването на един и същ ген може да варира от човек на човек и може да зависи от възрастта на човека. Дори когато анормалните алели не са изразени (непроникване), здравият носител на анормалния алел може да го предаде на деца, които могат да развият клинични аномалии. В такива случаи родът дословно пропуска поколението. Въпреки това, някои случаи на очевидно непроникване се дължат на невежеството на проверяващия или неспособността му да разпознае незначителни прояви на болестта. Понякога се смята, че пациентите с минимална експресия имат вариант на заболяването.

Експресивността е степента, до която даден ген се експресира в един индивид. Може да се класифицира като процент; например, когато един ген е 50% експресивен, присъства само половината функция или тежестта е само половината от това, което би се случило при пълна експресия. Експресивността може да бъде повлияна от околната среда и други гени, така че индивидите, които споделят един и същ ген, могат да варират по фенотип. Експресивността може да варира дори сред членовете на едно и също семейство.

Унаследяване, свързано с пола. Белег, който се проявява само в единия пол, се нарича свързан с пола. Унаследяването, ограничено по пола, може би по-правилно наричано унаследяване, свързано с пола, се отнася до специални случаи, при които половите хормони и други физиологични различия между мъжете и жените променят експресивността и проникването на ген. Например, преждевременното оплешивяване (известно като мъжко оплешивяване) е автозомно доминантна черта, но такова оплешивяване рядко се проявява при жените и обикновено само след менопаузата.

Геномно отпечатване. Геномният импринтинг е диференциалното изразяване на генетичен материал в зависимост от това дали е наследен от бащата или майката. Повечето автозоми експресират както родителски, така и майчини алели. Въпреки това, при по-малко от 1% от алелите, експресията е възможна само от бащиния или майчиния алел. Геномното отпечатване обикновено се определя от ефектите

които могат да възникнат при развитието на гамети. Промени като метилиране на ДНК могат да доведат до експресиране на определени майчини или бащини алели в различна степен. Болестта очевидно може да пропусне едно поколение, ако геномното отпечатване предотврати експресията на алела, причиняващ болестта. Дефектно отпечатване, като нетипично активиране или заглушаване на алели, може да доведе до заболявания.

Кодоминиране. Наблюдават се и двата ко-доминантни алела. По този начин фенотипът на хетерозиготите е различен от този на всеки хомозигот. Например, ако човек има 1 алел, кодиращ кръвна група А и 1 алел, кодиращ кръвна група B, лицето ще има кръв и от двата вида (кръвна група АВ).

Хромозомна инактивация. При жени, които имат повече от 1 X хромозома (с изключение на яйцеклетките), всички X хромозоми с изключение на една са инактивирани; тези. повечето алели на хромозомата не се експресират. Инактивирането настъпва индивидуално във всяка клетка в началото на вътреутробния живот, понякога Х-хромозомата от майката е инактивирана, а понякога Х-хромозомата от бащата. Понякога по-голямата част от инактивирането на Х хромозомата идва от един от родителите, наречено изкривено инактивиране на Х хромозомата. Във всеки случай, след като е настъпило инактивиране в клетка, всички потомци на тази клетка имат една и съща инактивация на X хромозома.

Въпреки това, някои алели се експресират върху неактивната X хромозома. Много от тези алели се намират в хромозомни региони, които съответстват на региони на Y хромозомата (и затова се наричат ​​псевдоавтозомни региони, тъй като и мъжете, и жените получават 2 копия от тези региони).

Необичайни аспекти на наследството

Някои ситуации представляват анормално унаследяване, често поради промени в гените или хромозомите. Въпреки това, някои от тези вариации, като мозаицизма, са много чести, други, като полиморфизмите, са толкова чести, че могат да се считат за нормални варианти.

Мутация и полиморфизъм. Вариациите в ДНК могат да възникнат спонтанно или в отговор на клетъчно увреждане (напр. радиация, мутагенни лекарства, вируси). Някои от тях се поправят чрез механизми за коригиране на грешки в клетъчната ДНК. Други не го правят и могат да бъдат прехвърлени впоследствие към възпроизведените клетки; в такива случаи промяната се нарича мутация. Въпреки това, потомъкът може да наследи мутацията само когато зародишните клетки са засегнати. Мутациите могат да бъдат уникални за индивид или семейство. Повечето мутации са редки. Полиморфизмът започва като мутация. Това са промени в ДНК, които стават често срещани в популацията (разпространение над 1%) поради достатъчно разпространение или други механизми. Повечето от тях са стабилни и незначителни. Типичен пример са човешките кръвни групи (A, B, AB и O).

Мутациите (и полиморфизмите) включват случайни промени в ДНК. Повечето от тях имат малък ефект върху клетъчната функция. Някои променят клетъчната функция, обикновено по вреден начин, а някои са смъртоносни за клетката. Примери за вредни промени в клетъчната функция са мутации, които причиняват рак чрез създаване на онкогени или чрез промяна на туморни супресорни гени.В редки случаи промяната в клетъчната функция осигурява предимство за оцеляване. Тези мутации вероятно ще се разпространят. Мутацията, която причинява сърповидно-клетъчна болест, придава резистентност към малария. Тази устойчивост осигурява предимство за оцеляване в райони, където маларията е ендемична и често фатална. Въпреки това, докато причинява симптомите и усложненията на сърповидно-клетъчната болест, мутацията обикновено има и вредни ефекти, когато присъства в хомозиготно състояние.

Кога и в какъв тип клетки възникват мутации, може да се обяснят някои нарушения в реда на унаследяване. Обикновено се очаква автозомно-доминантно разстройство да присъства при единия или двамата от засегнатите родители. Някои заболявания с автозомно-доминантно унаследяване обаче могат да се появят отново (при хора, чиито родители имат нормален фенотип). Например, около 80% от хората с ахондропластичен нанизъм нямат фамилна анамнеза за нанизъм. При много от тези индивиди механизмът е спонтанна мутация, възникваща много рано в техния ембрионален живот. По този начин друго потомство няма повишен риск от заболяването. Въпреки това, при някои от тях заболяването се развива поради мутации в зародишните клетки на родителите (например автозомно доминантен ген при фенотипно нормални родители). Ако е така, тогава други потомци имат повишен риск от наследяване на мутацията.

Мозайка. Мозаицизмът възниква, когато човек, започвайки от едно оплодено яйце, развие повече от две клетъчни линии, които се различават по генотип. Мозаицизмът е нормална последица от инактивирането на Х хромозомата при жените; при повечето жени някои клетки имат неактивни майчини Х хромозоми, а други клетки имат неактивни бащини Х хромозоми. Мозаицизмът също може да бъде резултат от мутация. Тъй като тези промени могат да бъдат предадени на впоследствие създадени клетки, големите многоклетъчни организми имат субклонове от клетки, които притежават няколко различни генотипа.

Мозаечността може да бъде разпозната като причина за нарушения, при които се наблюдават фокални промени. Например, синдромът на Олбрайт е свързан с петна от диспластични промени в костите, аномалии на ендокринните жлези, фокални промени в пигментацията и понякога сърдечна или чернодробна дисфункция. Появата на мутацията на Олбрайт във всички клетки би довела до ранна смърт, но хората с мозаицизъм оцеляват, защото нормалната тъкан поддържа анормалната тъкан. Понякога, когато изглежда, че родител с моногенно заболяване има лека форма на заболяването, това всъщност е мозайка; потомството на родителите е по-тежко засегнато, ако получи зародишна клетка с мутантния алел и по този начин има аномалии във всяка клетка.

Хромозомните аномалии най-често са фатални за плода. Въпреки това, при някои ембриони се наблюдава хромозомен мозаицизъм, което води до определен брой хромозомно нормални клетки, които позволяват на потомството да се роди живо. Хромозомният мозаицизъм може да бъде открит чрез пренатално генетично изследване, особено чрез биопсия от хорионни въси.

Допълнителни или липсващи хромозоми. Анормален брой автозоми обикновено води до тежка патология. Например допълнителните автозоми обикновено причиняват разстройства като синдром на Даун и други тежки синдроми или могат да бъдат фатални за плода. Липсата на автозома винаги е фатална за плода. Хромозомните аномалии обикновено могат да бъдат диагностицирани преди раждането.

Поради инактивирането на X хромозомата, наличието на необичаен брой X хромозоми обикновено е много по-малко сериозен проблем, отколкото наличието на необичаен брой автозоми. Например, разстройствата, причинени от липсата на една Х хромозома, обикновено са относително незначителни (например синдром на Търнър).В допълнение, жените с три Х хромозоми често са физически и психически нормални; само една Х хромозома от генетичния материал е напълно активна, дори ако една жена има повече от две Х хромозоми (допълнителните Х хромозоми също са частично инактивирани).

Еднородителска дисомия. Еднородителска дисомия възниква, когато и двете хромозоми са наследени само от един родител.

Хромозомна транслокация. Хромозомната транслокация е обмен на хромозомни части между несдвоени (нехомоложни) хромозоми. Ако хромозомите обменят равни части от генетичен материал, транслокацията се нарича балансирана. Небалансираната транслокация води до загуба на хромозомен материал, обикновено късите рамена на двете кондензирани хромозоми, оставяйки само 45 хромозоми; повечето хора с транслокации са фенотипно нормални. Въпреки това транслокациите могат да причинят или да допринесат за появата на левкемия (остра миелоидна левкемия [AML] или хронична миелоидна левкемия) или синдром на Даун. Транслокациите могат да увеличат риска от хромозомни аномалии в потомството, особено небалансирани транслокации. Тъй като хромозомните аномалии често са фатални за ембриона или плода, родителските транслокации могат да доведат до необясними повтарящи се спонтанни аборти или безплодие.

Триплет (тринуклеотид)повтарящи се нарушения. Когато броят на тризнаците се увеличи достатъчно, генът спира да функционира нормално. Триплетните разстройства са редки, но причиняват редица неврологични разстройства (напр. дистрофична миотония, крехка X умствена изостаналост), особено тези, свързани с централната нервна система. Нарушенията на триплетните повторения могат да бъдат открити с помощта на техники за ДНК анализ.

Митохондриални ДНК мутации

Цитоплазмата на всяка клетка съдържа няколкостотин митохондрии. За практически цели всички митохондрии се наследяват от цитоплазмата на яйцето, така че митохондриалната ДНК идва само от майката.

Митохондриалните нарушения могат да бъдат свързани с мутации в митохондриална или ядрена ДНК (напр. делеции, дупликации, мутации). Високоенергийните тъкани (напр. мускули, сърце, мозък) са изложени на особен риск поради дисфункция поради митохондриални нарушения. Специфични мутации в митохондриалната ДНК водят до характерни прояви. Митохондриалните нарушения са еднакво често срещани при мъжете и жените.

Митохондриални нарушения могат да възникнат при много често срещани заболявания, като някои видове болест на Паркинсон (включваща голяма митохондриална делеция в базалните ганглийни клетки) и много видове мускулни нарушения.

Моделите на майчиното наследство характеризират нарушенията на митохондриалната ДНК. Така всички потомци на болни жени са изложени на риск от унаследяване на аномалии.

Генетични диагностични технологии

Технологиите за генетична диагностика се усъвършенстват бързо. ДНК или РНК могат да бъдат амплифицирани чрез използване на PCR за създаване на множество копия на ген или генен сегмент.

Генетичните сонди могат да се използват за търсене на специфични сегменти от нормална или мутирала ДНК. Известен сегмент от ДНК може да бъде клониран и след това маркиран с радиоактивен или флуоресцентен етикет; след това този сегмент се свързва с тестовата проба. Белязаната ДНК се свързва с комплементарния си ДНК сегмент и може да бъде открита чрез измерване на радиоактивността или количеството и вида на флуоресценцията. Генетичните сонди могат да открият редица заболявания преди и след раждането. В бъдеще генетичните сонди вероятно ще бъдат използвани за тестване на хора за множество основни генетични заболявания едновременно.

Микрочиповете са мощни нови инструменти, които могат да се използват за идентифициране на мутации в ДНК, части от РНК или протеини. Един чип може да тества за 30 000 различни промени в ДНК, използвайки само една проба.

Клинични приложения на генетиката

Разбиране на болестта

Генетиката е допринесла за по-доброто разбиране на много заболявания, като понякога позволява промени в тяхната класификация. Например, класификацията на много спиноцеребеларни атаксии е променена от група, базирана на клинични критерии, към група, базирана на генетични критерии.Спиноцеребеларните атаксии (SCA) са основните автозомно доминантни атаксии.

Диагностика

Генетичното изследване се използва за диагностициране на много заболявания (напр. синдром на Търнър, синдром на Клайнфелтер, хемохроматоза). Диагнозата на генетични заболявания често показва, че роднините на пациента трябва да бъдат изследвани за генетични дефекти или статус на носителство.

Генетичен скрининг

Генетичният скрининг може да бъде показан при групи с риск за специфично генетично заболяване. Общи критерии за генетичен скрининг:

  • известни генетични модели на унаследяване;
  • ефективна терапия;
  • скрининговите тестове са достатъчно надеждни, надеждни, чувствителни и специфични, неинвазивни и безопасни.

Разпространението в дадена популация трябва да е достатъчно високо, за да оправдае разходите за скрининг.

Една от целите на пренаталния генетичен скрининг е да се идентифицират асимптоматични родителски хетерозиготи, носещи гена на рецесивното заболяване. Например евреите ашкенази се изследват за болестта на Тей-Сакс, чернокожите се изследват за сърповидно-клетъчна болест, а няколко етнически групи се изследват за таласемия. Ако партньорът на хетерозигота също е хетерозигота, двойката е изложена на риск да има болно дете. Ако рискът е достатъчно висок, може да се извърши пренатална диагностика (напр. с амниоцентеза, биопсия от хорионни вили, кръв от пъпна връв, кръв от майката или изображения на плода). В някои случаи пренатално диагностицирани генетични заболявания могат да бъдат лекувани, предотвратявайки появата на усложнения. Например, специални диети или заместителни терапии могат да намалят или премахнат ефектите от фенилкетонурия, галактоземия и хипотиреоидизъм. Пренаталната употреба на кортикостероиди от майката може да намали тежестта на вродената вирилизираща надбъбречна хипоплазия.

Скринингът може да е подходящ за хора с фамилна анамнеза за доминантно наследствено заболяване, което се появява по-късно в живота, като болестта на Хънтингтън или ракови заболявания, свързани с нарушения на гените BRCA1 или BRCA2. Скринингът изяснява риска от развитие на заболяването при дадено лице, което следователно може да планира по-чест скрининг или превантивна терапия.

Скринингът може също да бъде показан, когато член на семейството е диагностициран с генетично заболяване. Лице, което е идентифицирано като носител, може да вземе информирани решения относно възпроизвеждането.

Лечение

Разбирането на генетичната и молекулярната основа на болестите може да помогне за насочване на терапията. Например диетичните ограничения могат да елиминират токсичните съединения при пациенти с определени генетични дефекти като фенилкетонурия или хомоцистинурия. Витамините или други вещества могат да променят биохимичните пътища и по този начин да намалят токсичните нива на съединението, например фолат (фолиева киселина) намалява нивата на хомоцистеин при хора с полиморфизми на метилентетрахидрофолат редуктаза. Терапията може да включва заместване на дефицитни съединения или блокиране на свръхактивния път.

Фармакогеномика. Фармакогеномиката е наука за това как генетичните характеристики влияят на реакцията към лекарства. Един аспект на фармакогеномиката е как гените влияят върху фармакокинетиката. Генетичните характеристики на дадено лице могат да помогнат за прогнозиране на отговора на лечението. Например, метаболизмът на варфарин се определя отчасти от варианти в гените на ензима CYP2C9, а за витамин К протеинов комплекс 1 епоксидна редуктаза. Генетичните промени (като например в производството на UDP [уридин дифосфат] глюкоронозилтрансфераза-1Al) също помагат да се предвиди дали лекарството за рак иринотекан ще има странични ефекти.

Друг аспект на фармакогеномиката е фармакодинамиката (как лекарствата взаимодействат с клетъчните рецептори). Генетичните и следователно рецепторните характеристики на увредените тъкани могат да помогнат за установяване на по-ясни цели за разработване на лекарства (напр. противоракови лекарства). Например, трастузумаб може да се насочи към специфични ракови клетъчни рецептори при метастатичен рак на гърдата, които усилват HER2I гена. Наличието на филаделфийска хромозома при пациенти с хронична миелоцитна левкемия (ХМЛ) помага за насочване на химиотерапията.

Генна терапия. Генната терапия обикновено може да се счита за всяко лечение, което променя функцията на ген. Въпреки това, chaao генната терапия се разглежда конкретно като въвеждане на нормален ген в клетките на човек, който няма такива нормални гени поради генетично заболяване. Нормалните гени могат да бъдат създадени с помощта на PCR от нормална ДНК, дарена от друг човек. Тъй като повечето генетични заболявания са рецесивни, обикновено се вмъква доминантният нормален ген. Понастоящем такива терапии за вмъкване на гени вероятно са най-ефективни за предотвратяване или лечение на дефекти с единичен ген като кистозна фиброза.

Един от начините за прехвърляне на ДНК в клетките гостоприемници е вирусна трансфекция. Нормалната ДНК се включва във вируса, който след това трансфектира клетките гостоприемници, като по този начин прехвърля ДНК в клетъчното ядро. Някои опасения относно вмъкването с помощта на вирус включват реакция към вируса, бърза загуба (невъзможност за репликация) на нова нормална ДНК и увреждане на защитата срещу вируса от антитела, произведени срещу трансфектирания протеин, който имунната система разпознава като чужд. Друг метод за трансфер на ДНК използва липозоми, които се поемат от клетките гостоприемници и по този начин доставят тяхната ДНК в клетъчното ядро. Потенциалните проблеми с методите за вмъкване на липозоми включват невъзможността за абсорбиране на липозоми в клетките, бързо разграждане на нова нормална ДНК и бърза загуба на интеграция на ДНК.

Генната експресия може да бъде променена с помощта на антисенс технологии, вместо чрез вмъкване на нормални гени, например лекарствата могат да се комбинират със специфични части от ДНК, за да предотвратят или намалят генната експресия. Антисенс технологията в момента се тества за лечение на рак, но все още е в експериментален етап. Въпреки това изглежда по-обещаващо от терапията с генно вмъкване, тъй като степента на успех на вмъкването може да е по-висока и може да има по-малко усложнения.

Друг подход към терапията с генно вмъкване е да се промени генната експресия по химичен път (например чрез промяна на метилирането на ДНК). Такива методи са експериментално тествани при лечение на рак. Химическата модификация може също да повлияе на геномното отпечатване, въпреки че този ефект е неясен.

Експериментално генната терапия се изследва и в трансплантационната хирургия. Промяната на гените на трансплантираните органи, за да станат по-съвместими с гените на реципиента, прави отхвърлянето (и следователно необходимостта от имуносупресивни лекарства) по-малко вероятно. Този процес обаче много рядко работи.

Етични дебати в областта на генетиката

Съществуват опасения, че генетичната информация може да бъде злоупотребена с цел дискриминация (например чрез отказ на здравно осигуряване или работа) срещу хора с генетични рискови фактори за специфични заболявания. Проблемите включват поверителността на собствената генетична информация на дадено лице и дали тестването е задължително

Има широко разпространена подкрепа за пренатален скрининг за генетични заболявания, които причиняват сериозни нарушения, но има опасения, че скринингът може да се използва и за избор на естетически желани черти (напр. физически външен вид, интелигентност).

Клонирането е много противоречиво. Проучванията върху животни показват, че клонирането е много по-вероятно от естествените методи да причини дефекти, които са фатални или водят до сериозни здравословни проблеми. Създаването на човешко същество чрез клониране е като цяло неетично, като цяло незаконно и технически трудно.

ЕКСПРЕСИВНОСТ ЕКСПРЕСИВНОСТ

(от латински expressio - израз), степен на фенотип. прояви на един и същи алел на определен ген при различни индивиди. Терминът "E." въведен от Н. В. Тимофеев-Ресовски през 1927 г. При липса на променливост на признак, контролиран от даден алел, те говорят за постоянен Е., в противен случай - за променлив (променлив) Е. Алели разлагат. гените могат да се характеризират с различни степен Е., например. алелите на кръвногруповата система ABO при хората имат практически постоянен E., а алелите, които определят цвета на очите, имат променлив E. Classic. Пример за променлива Е. е проявата на рецесивна мутация, която намалява броя на очните фасети в Drosophila (при различни мухи, хомозиготни за тази мутация, се наблюдава променлив брой фасети, до пълното им отсъствие). Феноменът на променливата Е. се основава на различни фактори. причини: влияние на външни условия. среда (вижте МОДИФИКАЦИИ) и генотип. среда (при едни и същи условия на околната среда даден алел може да се прояви по различен начин в зависимост от комбинацията му с алели на други гени). Д. е една от осн. фенотипни показатели вариабилност на генната експресия, широко използван във феногенетиката, мед. генетика, селекция. Степента на Е. се измерва количествено с помощта на статистика. показатели. В случаите на изключително променлива Е. (до липсата на проявление на чертата при определени индивиди) се използва допълнителна характеристика на проявлението на гените - пенетрантност.

.(Източник: „Биологичен енциклопедичен речник“. Главен редактор М. С. Гиляров; Редакционна колегия: А. А. Бабаев, Г. Г. Винберг, Г. А. Заварзин и др. - 2-ро изд., коригирано - М.: Сов. Енциклопедия, 1986.)


Синоними:

Вижте какво е „ЕКСПРЕСИВНОСТ“ в други речници:

    Вижте речника на изразителността на синонимите на руския език. Практическо ръководство. М.: Руски език. З. Е. Александрова. 2011. изразителност на съществително име, брой синоними: 13 ... Речник на синонимите

    - (в генетиката) степента на изразяване на черта, определена от даден ген. Може да варира в зависимост от генотипа, в който е включен генът, и от условията на околната среда... Голям енциклопедичен речник

    - [re], изразителност, мн. не, женска (Книга). разсеян съществително до изразителен. Експресивност на речта. Обяснителен речник на Ушаков. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 ... Обяснителен речник на Ушаков

    ЕКСПРЕСИВЕН, о, о; вен, вна (книга). Съдържащ израз, изразителен. Изразителни средства на речта. Обяснителен речник на Ожегов. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Обяснителен речник на Ожегов

    ЕКСПРЕСИВНОСТ- (от латински expressio изразителност) на ген, степента на фенотипно проявление на ген. Екологичен енциклопедичен речник. Кишинев: Главна редакция на Молдавската съветска енциклопедия. И.И. Деду. 1989 г. ... Екологичен речник

    ЕКСПРЕСИВНОСТ- (от латински изразявам изразително, ясно) в лингвистиката, характеристиката на езиковите единици и речта действа като средство за изразяване на субективното (лично) оценъчно отношение на говорещия към съдържанието или адресата на речта; Д. се засилва от паралингвистични... ... Голяма психологическа енциклопедия

    изразителност- - Теми на биотехнологиите EN експресивност ... Ръководство за технически преводач

    Експресивност- * експресивност * експресивност степента на фенотипно проявление на определен ген (алел) като мярка за силата на неговото действие, определена статистически от степента на развитие на чертата (виж). E. генът и при двата пола може да бъде еднакъв или различен,... ... Генетика. енциклопедичен речник

    Експресивност- (от латински expressio израз) набор от семантични и стилистични характеристики на езикова единица, които осигуряват нейната способност да действа в комуникативен акт като средство за субективно изразяване на отношението на говорещия към съдържанието или... ... Лингвистичен енциклопедичен речник

    ЕКСПРЕСИВНОСТ- Степента на стенотипна проява на гена като мярка за силата на неговото действие, определена от степента на развитие на признака. Експресивността на един ген при различни индивиди може да бъде еднаква или различна, постоянна или променяща се. Експресивността се влияе от гените... ... Термини и определения, използвани в развъждането, генетиката и репродукцията на селскостопанските животни

Книги

  • Езиков анализ на текста. Експресивност. Учебник за бакалавърска и магистърска степен Маслова В. А. Книгата разкрива най-важните въпроси в теорията и практиката на лингвистичния анализ на изразителността на литературен текст. Авторите предлагат оригинална концепция за експресивност, базирана на...

ГЕННА ЕКСПРЕСИВНОСТ (лат. expressus изричен, изразителен; ген; синонимна генна експресия) - степента или мярката на фенотипното проявление на ген, тоест степента и (или) естеството на изразяване на наследствена черта сред индивиди от определен генотип, в които се проявява тази черта. Експресивността на гена е тясно свързана с пенетрантността (вижте Проникването на ген) или проявлението на ген (вижте), както и с неговата специфичност. Заедно пенетрантността и експресивността характеризират променливостта във фенотипната експресия на гените.

Понятието „генна експресивност“ е въведено в научната литература от Н. В. Тимофеев-Ресовски и немския невролог О. Фогт, които за първи път го използват в съвместната си работа, публикувана през 1926 г. Необходимостта от въвеждане на тази концепция се дължи на факта, че терминът "генотип" недвусмислено и еднакво определя набора от само онези гени, които контролират определени наследствени черти, които не се променят през целия живот на индивида (виж Генотип). Такива характеристики включват, например, кръвна група (виж Кръвни групи), антигени на еритроцити и левкоцити на хора и животни (виж Антигени) и т.н. Въпреки това, по-често се случва, че наличието на определен ген в генотипа е необходимо , но не достатъчно условие за пълно сходство между носителите на този ген по съответния признак. При някои индивиди, които са носители на такъв ген (в хомозиготно състояние за рецесивни гени и в хетерозиготно състояние за доминантни гени), той може изобщо да не се появи (т.нар. непълна пенетрантност), а при някои индивиди, при които това ген, неговата експресия може да бъде различна, т.е. експресивността на този ген може да варира (така наречената променлива генна експресивност).

Променливата генна експресия е добре известна в медицинската генетика (виж). Така пълният синдром на Марфан (виж Синдром на Марфан) се характеризира с арахнодактилия (виж), отпуснатост на ставите, образуване на аневризми на аортата и белодробния ствол, сублуксация или дислокация на лещата, кифоза (виж), сколиоза (виж) и др. , случаи на проявление при един пациент, всички клинове, признаци, характерни за синдрома на Марфан, са редки. По-често има случаи на "непълен" синдром на Марфан и дори в едно семейство комплексът от симптоми обикновено е различен за различните членове на семейството.

Проявата на полиморфни групи с подобни признаци, която се дължи на различни генетични причини, трябва да се разграничава от различната експресивност на един ген (виж Генокопия). Например, в медицинската генетика е известна полиморфна група от форми (най-малко 7) на синдрома на Ehlers-Danlos, характеризиращи се колективно с различни комбинации, локализация и тежест на вътрешно кървене, причинено от разкъсани кръвоносни съдове, повишена разтегливост на кожата и стави отпуснатост. Общ патогенетичен фактор при всички тези състояния е нарушение на биосинтезата на колаген (виж). Въпреки това, при различните форми на синдрома, нарушенията са локализирани на различни места в биосинтетичната верига на колагените. Генетичните дефекти, които ги причиняват, също са различни: четири форми на синдром на Ehlers-Danlos (виж Desmogenesis imperfecta) се унаследяват по автозомно-доминантен начин, две се унаследяват по автозомно-рецесивен начин и една се унаследява по X-свързан рецесивен модел .

Причините за различната генна експресивност могат да бъдат междуиндивидуални генотипни различия (генотипна среда), променливост в експресията на гени в индивидуалното развитие (виж Онтогенезата) и влиянието на факторите на околната среда. За различна генна експресивност и трите причини и взаимодействието между тях са важни.

Влиянието на генотипната среда както върху повишената, така и върху намалената генна експресивност се доказва чрез успешна изкуствена селекция: селекцията на родителски двойки с по-добре изразена наследствена черта автоматично се натрупва в съответните гени модификатори на линията (виж Ген), които благоприятстват проявата на тази черта , и обратно. В редица случаи са идентифицирани такива модифициращи гени. Ролята на генотипната среда в различната генна експресивност се доказва и от по-малкия обхват на вътрешносемейните промени в експресията на наследствените черти в сравнение с тяхната вътрешносемейна вариабилност. Влиянието на вариабилността в експресията на гените в индивидуалното развитие върху тяхната експресивност се илюстрира от непълното съответствие (или несъответствие) на генетично идентични еднояйчни (монозиготни) близнаци (вижте метода на близнаците) по отношение на степента и характера на експресията на едни и същи наследствени характеристики.

Пример за влиянието на факторите на околната среда върху генната експресивност е различната пигментация на козината при животни от определени породи в зависимост от температурата на въздуха или подобряване на състоянието на пациенти с наследствени заболявания (виж) с подходящо патогенетично лечение (например диетична терапия и др. ).

Всяка от трите изброени причини за различна генна експресивност във всеки отделен случай може да има по-голям или по-малък дял, но общото правило е, че генната експресивност се определя от взаимодействието на гените и онтогенетичните фактори, както и от влиянието на средата върху Организмът като цялостна система в онтогенезата. Тази идея за генна експресивност е от голямо теоретично значение за разбирането на механизмите на онтогенезата на живите организми и патогенезата на наследствените човешки заболявания. В медицинската генетика това създава основата за търсене на патогенетични методи за коригиране на наследствени дефекти, а при селекцията и отглеждането на селскостопански растения и животни спомага за създаването на нови сортове и породи и отглеждането им в условия, оптимални за по-добра експресия. на стопански ценни признаци.

Библиография:Бочков Н. П., Захаров А. Ф. и Иванов В. И. Медицинска генетика, М., 1984; Rokitsky P.F. Област на действие на гена, Zhurn. нека експериментираме биол., сер. А, т. 5, т. 3-4, стр. 182, 1929; Тимофеев-Ресовски Н. В. За фенотипното проявление на генотипа, пак там, том 1, век. 3-4, стр. 93, 1925; Тимофеев-Ресовски Н. В. и Иванов В. И. Някои въпроси на феногенетиката, в книгата: Актуално. въпрос модерен Генетика, изд. С. И. Алиханян, стр. 114, М., 1966; Тимофеев - Ресовски Н. у. Vogt O. Uber idiosomatische Variationsgruppen und ihre Bedeutung fur die Klassifikation der Krankheiten, Naturwissenschaften, Bd 14, S. 1188, 1926.