Heterozigotne lastnosti in bolezni

Heterozigotni izraz je uporabljen v genetiki za opis, kdaj se dve različici gena (znani kot aleli) združita na istem mestu (lokusu) na kromosomu. Nasprotno pa je homozigoten, ko sta na istem mestu dve kopiji istega alela.

Izraz heterozigot je izpeljan iz "hetero-", kar pomeni drugačen in "-zygous" pomen, povezan z oplojenim jajcem (zigota).

Določanje lastnosti

Ljudje se imenujejo diploidni organizmi, ker imajo dva alela na vsakem mestu, pri čemer je en alel podedovan od vsakega starša. Specifično združevanje alelov pomeni spremembe v genetskih lastnostih posameznika.

Alel je lahko dominanten ali recesiven. Dominantni aleli so tisti, ki izražajo lastnost, čeprav obstaja le ena kopija. Recesivni aleli se lahko izrazijo samo, če obstajajo dve kopiji.

Eden takih primerov so rjave oči (ki prevladujejo) in modre oči (ki je recesivno). Če so aleli heterozigotni, se dominantni alel izraža preko recesivnega alela, kar povzroči rjave oči. Hkrati bi se oseba obravnavala kot "nosilec" recesivnega alela, kar pomeni, da bi se modri alel očesa lahko prenesel na potomce, čeprav ima ta oseba rjave oči.

Aleli so lahko tudi nepopolno prevladujoči, vmesna oblika dedovanja, kjer noben alel ni popolnoma izražen nad drugim. Primer za to je lahko alel, ki ustreza temni koži (pri kateri ima oseba več melanina) in je povezana z alelom, ki ustreza svetli koži (v kateri je manj melanina), da ustvari ton kože nekje vmes.

Razvoj bolezni

Poleg fizikalnih lastnosti posameznika se lahko združevanje heterozigotnih alelov včasih prevede v večje tveganje določenih stanj, kot so prirojene okvare ali avtosomne ​​motnje (bolezni, ki so podedovane z genetiko).

Če je alel mutiran (kar pomeni, da je napačen), se bolezen lahko prenese na potomce, tudi če starš ne doživi nobenih znakov motnje. V zvezi s heterozigotnostjo bi to lahko imelo eno od več oblik:

• Če so aleli heterozigotni recesivni, bi bila pokvarjena alela recesivna in se ne bi izražala sama. Namesto tega bi bila oseba nosilec.
• Če so aleli heterozigotni, je prevladujoč alel. V takem primeru je lahko oseba prizadeta ali pa tudi ni prizadeta (v primerjavi s homozigotno prevlado, kjer bi bila oseba prizadeta).

Druge heterozigotne združitve bi človeka preprosto predisponirale v zdravstveno stanje, kot je celiakija in nekatere vrste raka. To ne pomeni, da bo oseba dobila bolezen; preprosto predlaga, da je posameznik v večjem tveganju. Drugi dejavniki, kot sta življenjski slog in okolje, bi prav tako igrali vlogo.

Enotne genske motnje

Motnje z enim genom so tiste, ki jih povzroči en mutiran alel in ne dva. Če je mutirani alel recesiven, to ponavadi ne vpliva na osebo. Če pa je mutirani alel prevladujoč, lahko mutirana kopija prevlada nad recesivno kopijo in povzroči bodisi manj hude oblike bolezni ali popolnoma simptomatsko bolezen.

Motnje z enim genom so relativno redke. Med nekaterimi bolj pogostimi heterozigotnimi dominantnimi motnjami:

• Huntingtonovo bolezen je dedna motnja, ki povzroči smrt možganskih celic. Bolezen povzroča prevladujoča mutacija v enem ali obeh alelih imenovanega gena Huntingtin.
• Nevrofibromatoza tipa 1 je dedna motnja, pri kateri se na koži, hrbtenici, okostju, očeh in možganih razvijejo tumorji živčnih tkiv. Za sprožitev tega učinka je potrebna samo ena dominantna mutacija.
• Družinska hiperholesterolemija (FH) je dedna motnja, za katero so značilne visoke ravni holesterola, zlasti "slabi" lipoproteini nizke gostote (LDL). To je daleč najpogostejša od teh motenj, ki prizadenejo približno enega od 500 ljudi.

Oseba z eno gensko motnjo ima 50/50 možnost, da mutirani alel prenese na otroka, ki bo postal nosilec.

Če imata oba starša heterozigotno recesivno mutacijo, bodo imeli njihovi otroci možnost enega od štirih možnosti za razvoj motnje. Tveganje bo enako za vsako rojstvo.

Če imata oba starša heterozigotno dominantno mutacijo, imajo njihovi otroci 50-odstotno možnost, da dobijo prevladujoč alel (delni ali popolni simptomi), 25-odstotna možnost, da dobijo tako dominantne alele (simptome), kot tudi 25-odstotni delež obeh recesivnih alelov. (ni simptomov).

Heterozigotnost spojine

Sestavljena heterozigotnost je stanje, v katerem sta na istem mestu dva različna recesivna alela, ki skupaj lahko povzročita bolezen.To so spet redke motnje, ki so pogosto povezane z raso ali etnično pripadnostjo. Med njimi:

• Tay-Sachsova bolezen je redka, dedna motnja, ki povzroča uničenje živčnih celic v možganih in hrbtenjači. To je zelo spremenljiva motnja, ki lahko povzroči bolezni v otroštvu, mladostništvu ali pozneje v odrasli dobi. Medtem ko Tay-Sachs povzročajo genetske mutacije HEXA gen, je specifično združevanje alelov, ki na koncu določa, kakšno obliko bolezni ima. Nekatere kombinacije se prevedejo v otroško bolezen; druge prevedejo v poznejši pojav bolezni.
• Fenilketonurija (PKU) je genetska motnja, ki primarno vpliva na otroke, v katerih se v možganih kopiči snov, znana kot fenilalanin, ki povzroča epileptične napade, duševne motnje in motnje v duševnem razvoju. Obstaja velika raznolikost genetskih mutacij, povezanih s PKU, katerih združevanje lahko vodi do blažjih in hujših oblik bolezni.

Druge bolezni, pri katerih lahko nastanejo spojine heterozigotov, so cistična fibroza, anemija srpastih celic in hemokromatoza (prekomerno železo v krvi).

Prednost Heterozigota

Medtem ko posamezna kopija alela bolezni običajno ne povzroči bolezni, so primeri, ko lahko zagotavlja zaščito pred drugimi boleznimi. To je fenomen, imenovan heterozigotna prednost.

V nekaterih primerih lahko en alel spremeni fiziološko funkcijo posameznika na tak način, da je ta oseba odporna na določene okužbe. Med primeri:

• Anemija srpastih celic je genetska motnja, ki jo povzročata dva recesivna alela. Obstoj obeh alelov povzroča malformacijo in hitro samouničenje rdečih krvnih celic. Če imate samo en alel, lahko povzročite manj hudo stanje, ki se imenuje lastnost srpastih celic, pri čemer so le nekatere celice nepravilno oblikovane. Te blažje spremembe so dovolj, da zagotovijo naravno obrambo pred malarijo tako, da ubijejo okužene krvne celice hitreje, kot se lahko parazit razmnožuje.
• Cistična fibroza (CF) je recesivno genetsko motnjo, ki lahko povzroči hudo okvaro pljuč in prebavnega trakta. Pri osebah s homozigotnim alelom CF povzroči debelo, lepljivo kopičenje sluzi v pljučih in prebavnem traktu. Pri osebah z heterozigotnimi aleli lahko isti učinek, čeprav zmanjšan, zmanjša ranljivost posameznika proti koleri in tifusu. S povečanjem proizvodnje sluzi je oseba manj dovzetna za škodljive učinke infekcijske diareje.

Enak učinek lahko pojasni, zakaj se zdi, da imajo ljudje z heterozigotnimi aleli za določene avtoimunske motnje manjše tveganje za kasnejše simptome hepatitisa C.