3
Geny letalne
P: Platynowy (Pp) x Platynowy (Pp)
F1: Białe (PP) Platynowe (PP) Srebrzyste (pp)
25% (giną) 50% 25%
Geny letalne
Szary karakuł
Czarny karakuł
4
Rodzaje genów letalnych
• Geny letalne na poziomie gamet– Uniemożliwiają wytwarzanie żywotnych gamet
– wywołują bezpłodność
• Geny letalne na poziomie zygoty– Uniemożliwiają rozwój zygoty lub upośledzają żywotność organizmu
Rodzaje genów letalnych
• Letalne - śmierć min. 90% osobników• Semiletalne - śmierć 50-90% osobników• Subwitalne - śmierć 10-50% osobników• Quasi-letalne - śmierć mniej niż 10%
osobników • Warunkowo letalne - efekt letalny zależy
od warunków otoczenia
5
Geny letalneChoroba białego źrebięcia –zaburzenia unerwienia końcowego odcinka okrężnicy, a często wręcz brak końcowego odcinka okrężnicy. Śmierć następuje zwykle po 48 godzinach w wyniku zaburzeń w pasażu pokarmu. Warunkowana przez recesywny gen autosomalny.
Geny quasi-letalne
Norka aleucka Norka standard
6
Choroba Chediak-Higashi
• Rzadka choroba warunkowana genem recesywnym• Mutacja w genie regulatora transportu lizosomalnego,
LYST, powoduje uposledzenie funkcji lizosomow w granulocytach (upośledzenie odporności przeciwbakteryjnej). W cytotoksycznych limfocytach T dochodzi do upośledzenia uwalniania cytotoksyn z pęcherzyków cytoplazmatycznych (upośledzenie odporności przeciwwirusowej)
• Objawy: neutropenia, częściowy albinizm, zmniejszona odporność, zaburzenia krzepnięcia krwi
Choroba Chediak-Higashi
7
Geny warunkowo letalne
Rodzaje genów letalnych
• Dominujące– Autosomalne– Sprzężone z płcią
• Recesywne– Autosomalne– Sprzężone z płcią
8
Autosomalne geny letalne
• Gen zlokalizowany na jednym z autosomów
• Sposób dziedziczenia genu jest niezależny od płci rodzica przekazującego gen letalny
• Ryzyko postania choroby u potomstwa jest niezależne od jego płci
Geny letalne dominujące
• Mutacje w genach białek strukturalnych– Kolagen
• Mutacje w genach białek regulatorowych o precyzyjnej regulacji ekspresji– Morfogeny– Protoonkogeny
• Mutacje przekształcające białka normalne w białka toksyczne– Białko prionowe
9
Geny letalne – autosomalnedominujące
• AA x Aa 100%• Aa x Aa 75%• Aa x aa 50%• aa x aa 0%
Do powstania objawów choroby wystarczy przekazanie jednej kopii genu letalnego przez jednego z rodziców.
Objawy opisywane jako typowe dla danej choroby dotyczą HETEROZYGOT. Najczęściej homozygoty dominujące są całkowicie niezdolne do życia i giną na wczesnych etapach rozwoju zarodkowego.
W przypadku dominujących genów letalnych niemożliwy jest stan nosicielstwa.
Geny letalne recesywne
• Mutacje w genach białek enzymatycznych– Proteaza protokolagenu
• Mutacje w genach białek receptorowych• Mutacje w genach białek kanałów
jonowych– Białko CFTR (mukowiscydioza)
• Mutacje w genach białek supresorowych– Rb, p53 (antyonkogeny)
• Mutacje w genach białek przenośnikowych
10
Geny letalne – autosomalnerecesywne
• AA x Aa 00%• Aa x Aa 25%• Aa x aa 50%• aa x aa 100%
Do powstania objawów choroby konieczne jest przekazanie po jednej kopii genu letalnego przez każdego z rodziców/
Objawy opisywane jako typowe dla danej choroby dotyczą HOMOZYGOT RECESYWNYCH. Najczęściej heterozygoty nie wykazują żadnych uchwytnych objawów, a czasami wręcz wykazują cechy korzystne.
W przypadku recesywnych genów letalnych geny te są rozprzestrzeniane w populacji przez bezobjawowych heterozygotycznych nosicieli.
Geny dominujące sprzężone z płcią
• Chorują samice i samce• Chory samiec ma tylko chore córki i tylko zdrowych
synów• Chore samice (heterozygoty) przekazują cechę 50%
swego potomstwa• Chore samice (homozygoty) przekazują cechę
całemu potomstwu• Choroba występuje dwa razy częściej u samic niż u
samców
11
Geny recesywne sprzężone z płcią
• Choroba nie musi ujawniać się w każdym pokoleniu• Choroba występuje znacznie częściej u samców niż u
samic, które są najczęściej nosicielkami genu• Samiec nie może być nosicielem genu• Chory samiec nigdy nie przekazuje cechy synom, a
wszystkie jego córki są nosicielkami• 50% synów nosicielki jest chora, a 50% córek staje się
nosicielkami
Geny sprzężone z płcią
12
Geny letalne
• Powstają w wyniku mutacji genów normalnych
• Mutacja może zmienić strukturę produktu kodowanego przez gen, czyniąc go nieprzydatnym, lub szkodliwym
• Mutacja może zablokować ekspresję genu nie dopuszczając do syntezy jego produktu
Geny letalne• Dziedziczne wady metabolizmu (bloki)
– Cytrulinemia (bydło)– Anemia hemolityczna (pies)– Porfirie (bydło)
• Dziedzicznie warunkowane wady rozwojowe– Achondroplazja (bydło)– Skrócenie żuchwy (bydło)– Brak kończyn (świnia)
13
Bloki metaboliczne
• W organizmie funkcjonują szlaki metaboliczne będące ciągiem przemian biochemicznych – jedna substancja (A) przekształcana jest w drugą (Z) poprzez szereg stadiów pośrednich (B, C, D, itd.).
• Każdy etap przekształcenia katalizowany jest przez określony enzym.
• Brak enzymu katalizującego określoną reakcję szlaku metabolicznego wywołuje tzw. blok metaboliczny.
• Blok metaboliczny powoduje nagromadzenie substratu dla brakującego enzymu, przy jednoczesnym braku produktu reakcji przez niego katalizowanej.
Szlak metaboliczny
A
B
C
D
1
2
3
15
Albinizm
Wady rozwojowe
• Badaniem wad rozwojowych zajmuje się teratologia
• Wady rozwojowe to znaczące odstępstwa od prawidłowej budowy narządów i układów organizmu upośledzające jego funkcjonowanie
• Wady rozwojowe mogą być wynikiem działania genów letalnych, lub czynników pozagenetycznych (środowiskowych)
18
Niegenetyczne przyczyny zaburzeń rozwojowych
• Infekcje wirusowe (różyczka u ludzi)• Pierwotniaki (toksoplazmoza u ludzi)• Zaburzenia metaboliczne u matki• Niedobory mikroelementów i witamin (A)• Zatrucia (ciemiężyca, łubin - wodogłowie)• Związki teratogenne (Contergan,
Methalibur)• Wstrząsy, brak wentylacji u ptaków w
czasie wylęgu
Rozprzestrzenianie genów letalnych
• Przeważająca część genów letalnych to geny recesywne (autosomalne i sprzężone z płcią)
• Mała grupa genów letalnych to geny dominujące• Recesywne geny letalne przekazywane są przez
bezobjawowych nosicieli (heterozygoty)• Obecność genu letalnego może się nie ujawniać
przez długi czas, potrzebny do pojawienia się w populacji wystarczającej liczby nosicieli.
• Gen ujawnia się dopiero w potomstwie nosicieli u homozygot recesywnych.
19
Rozprzestrzenianie genów letalnych
• W przypadku genów autosomalnych głównym wektorem przenoszącym geny są samce-reproduktory
• Przy zastosowaniu sztucznej inseminacji jeden buhaj może dać w ciągu roku 50000 cieląt
• W przypadku genów sprzężonych z płcią wektorem może być tylko samica –bezobjawowa nosicielka (heterozygota)
• Samiec nigdy nie może być nosicielem genu letalnego sprzężonego z płcią
Sposoby testowania na nosicielstwo choroby dziedzicznej
• Samiec x znane nosicielki (11-16)• Samiec x córki nosicieli (17-26)• Samiec x córki jednego nosiciela (24-35)• Samiec x własne córki (24-35)• Samiec x przypadkowe samice
20
Sposoby testowania na nosicielstwo choroby dziedzicznej
• B=Vn
– B – prawdopodobieństwo wystąpienia nosicielstwa u testowanego samca
– V – prawdopodobieństwo wystąpienia prawidłowego fenotypu u potomstwa powstałego w wyniku kojarzeń
– n – liczba otrzymanego potomstwa
Sposoby testowania na nosicielstwo choroby dziedzicznej
aaAaa
AaAAA
aA Aa x Aa
V = 0,75
V1 = 0,751
V2 = 0,752 = 0,56
V3 = 0,753 = 0,42
V5 = 0,755 = 0,24