Heterosygoottiset ominaisuudet ja sairaudet

Heterotsygoottinen on termi, jota käytetään geneettisesti kuvaamaan, milloin geenin kaksi muunnosta (tunnetaan alleeleina) on yhdistetty samaan paikkaan (locus) kromosomilla. Sitä vastoin homotsygoottinen on silloin, kun samasta alluksesta on kaksi saman alleelin kopiota.

Termi heterotsygoottinen on peräisin "hetero-" merkityksestä erilaisesta ja "-yggottisesta" merkityksestä, joka liittyy hedelmöittyneeseen muna (zygote).

Määritteiden määrittäminen

Ihmisiä kutsutaan diploidisiksi organismeiksi, koska niillä on kaksi alleelia kussakin lokuksessa, ja yksi alleli periytyy kustakin vanhemmasta. Allelien spesifinen parittelu tarkoittaa yksilön geneettisten piirteiden vaihtelua.

Alleli voi olla joko hallitseva tai recesssiivinen. Hallitsevat alleelit ovat niitä, jotka ilmentävät ominaisuutta, vaikka vain yksi kopio olisi. Resessiiviset alleelit voivat ilmaista itseään vain, jos siinä on kaksi kopiota.

Yksi esimerkki on ruskeat silmät (jotka ovat hallitsevia) ja siniset silmät (joka on recessiivinen). Jos alleelit ovat heterotsygoottisia, määräävä alleeli ilmaisi itsensä resessiivisen alleelin yli, jolloin tuloksena on ruskeat silmät. Samaan aikaan henkilöä pidettäisiin recessivisen alleelin "kantajana", mikä tarkoittaa, että sinisen silmän alleeli voitaisiin siirtää jälkeläisille, vaikka kyseisellä henkilöllä olisi ruskeat silmät.

Allelit voivat myös olla epätäydellisesti hallitsevia, välimuotoinen perintämuoto, jossa kumpaakaan alleeliä ei ekspressoida kokonaan toisella. Esimerkkinä tästä voi olla pimeää ihoa vastaava alleeli (jossa henkilöllä on enemmän melaniinia), joka on yhdistetty valon ihoa vastaavaan alleeliin (jossa on vähemmän melaniinia) luodakseen ihon sävyn jonnekin välillä.

Tautien kehittyminen

Henkilön fyysisten ominaisuuksien lisäksi heterotsygoottisten alleelien muodostuminen voi joskus johtaa suurempaan riskiin tiettyjen tilojen, kuten synnynnäisten epämuodostumien tai autosomaalisten häiriöiden (geneettisesti periytyvien sairauksien) vuoksi.

Jos alleeli on muunnettu (eli se on viallinen), sairaus voidaan siirtää jälkeläisille, vaikka vanhemmalla ei ole merkkejä häiriöstä. Heterosygoottisuuden osalta tämä voi olla yksi monista muodoista:

Jos alleelit ovat heterosygoottisia resessiivisiä, viallinen alleeli olisi resessiivinen eikä ekspressoisi itseään. Sen sijaan henkilö olisi kantaja.
Jos alleelit ovat hallitsevia heterotsygoottisia, viallinen alleeli olisi määräävä. Tällöin henkilö voi vaikuttaa tai ei vaikuta siihen (verrattuna homotsygoottiseen määräävään asemaan, jossa henkilö vaikuttaisi).

Muut heterosygoottiset parit yksinkertaisesti altistaisivat ihmisen terveydentilaan, kuten keliakiaan ja tiettyihin syöpätyyppeihin. Tämä ei tarkoita, että henkilö saa sairauden; se vain viittaa siihen, että yksilöllä on suurempi riski. Muita tekijöitä, kuten elämäntapa ja ympäristö, vaikuttavat myös.

Yhden geenin häiriöt

Yksittäiset geenihäiriöt ovat sellaisia, jotka aiheutuvat yhden mutaation alleelistä kahden sijasta. Jos mutatoitu alleeli on resessiivinen, henkilö ei yleensä vaikuta siihen. Kuitenkin, jos mutatoitunut alleeli on määräävä, mutatoitu kopio voi ohittaa resessiivisen kopion ja aiheuttaa joko vähemmän vakavia sairauden muotoja tai täysin oireenmukaisen taudin.

Yksittäiset geenihäiriöt ovat suhteellisen harvinaisia. Joissakin yleisemmistä heterotsygoottisista hallitsevista häiriöistä:

Huntingtonin tauti on perinnöllinen häiriö, joka johtaa aivosolujen kuolemaan. Sairaus johtuu hallitsevasta mutaatiosta, joka esiintyy joko kutsutun geenin yhdessä tai molemmissa alleeleissa huntingtinin.
Tyypin 1 neurofibromatoosi on perinnöllinen häiriö, jossa hermokudoksen kasvaimet kehittyvät iholla, selkärangan, luuranko, silmät ja aivot. Tämän vaikutuksen laukaisemiseksi tarvitaan vain yksi hallitseva mutaatio.
Perheperäinen hyperkolesterolemia (FH) on perinnöllinen häiriö, jolle on tunnusomaista korkea kolesterolitaso, erityisesti "huonot" matalatiheyksiset lipoproteiinit (LDL). Se on ylivoimaisesti yleisin näistä häiriöistä, jotka vaikuttavat noin jokaiseen 500 ihmiseen.

Henkilöllä, jolla on yksi geenihäiriö, on 50/50 mahdollisuus läpäistä mutatoitunut alleeli lapselle, josta tulee kantaja.

Jos molemmilla vanhemmilla on heterotsygoottinen resessiivinen mutaatio, heidän lapsillaan on yksi neljäs mahdollisuus sairauden kehittymiseen. Riski on sama jokaiselle syntymälle.

Jos molemmilla vanhemmilla on heterotsygoottinen hallitseva mutaatio, heidän lapsillaan on 50 prosentin mahdollisuus saada hallitseva alleeli (osittaiset tai täydelliset oireet), 25 prosentin mahdollisuus saada molemmat hallitsevat alleelit (oireet) ja 25 prosenttia molempien resessiivisten alleelien saamisesta (ei oireita).

Yhdiste heterosygoottisuus

Yhdisteen heterotsygoottisuus on tila, jossa samassa lokuksessa on kaksi erilaista resessiivistä alleelia, jotka yhdessä voivat aiheuttaa taudin.Nämä ovat taas harvinaisia sairauksia, jotka liittyvät usein rotuun tai etniseen alkuperään. Heidän keskuudessaan:

Tay-Sachsin tauti on harvinainen, perinnöllinen häiriö, joka aiheuttaa aivojen ja selkäytimen hermosolujen tuhoutumisen. Se on erittäin vaihteleva häiriö, joka voi aiheuttaa tauti lapsenkengissä, nuoruudessa tai myöhemmin aikuisuudessa. Vaikka Tay-Sachs on aiheuttanut geneettiset mutaatiot HEXA geeni, se on niiden alleelien spesifinen parittelu, joka lopulta määrittelee, minkä muodon tauti kestää. Jotkut yhdistelmät kääntyvät lapsuuden taudille; toiset kääntyvät myöhempään sairauteen.
Fenyylketonuria (PKU) on geneettinen sairaus, joka vaikuttaa pääasiassa lapsiin ja jossa fenyylialaniiniksi tunnetut aineet kertyvät aivoihin ja aiheuttavat kohtauksia, mielenterveyden häiriöitä ja henkistä vammaa. PKU: hun liittyvät geneettiset mutaatiot ovat valtavat, ja niiden parit voivat johtaa lievempiin ja vakavampiin sairauksiin.

Muita sairauksia, joissa yhdisteen heterotsygootit voivat olla osittain, ovat kystinen fibroosi, sirppisolun anemia ja hemokromatoosi (veren liiallinen rauta).

Heterozygote Advantage

Vaikka yksi taudin alleelin kopio ei yleensä johda sairauteen, on tapauksia, joissa se voi tarjota suojaa muita sairauksia vastaan. Tämä on ilmiö, jota kutsutaan heterotsygootiksi.

Joissakin tapauksissa yksittäinen alleeli voi muuttaa yksilön fysiologista toimintaa siten, että henkilö on vastustuskykyinen tietyille infektioille. Esimerkkejä:

Sirppisoluanemia on kahden resessiivisen alleelin aiheuttama geneettinen häiriö. Molempien alleelien saaminen aiheuttaa punasolujen epämuodostumia ja nopean itsetuhon. Vain yksi alleeli voi aiheuttaa huonomman sairauden, jota kutsutaan sirppisolumerkiksi, jossa vain jotkut solut ovat väärin muotoiltuja. Nämä lievemmät muutokset riittävät antamaan luonnollisen puolustuksen malariaa vastaan tappamalla tartunnan saaneet verisolut nopeammin kuin loinen voi lisääntyä.
Kystinen fibroosi (CF) on resessiivinen geneettinen häiriö, joka voi aiheuttaa keuhkojen ja ruoansulatuskanavan vakavan vajaatoiminnan. Henkilöillä, joilla on homotsygoottisia alleeleja, CF aiheuttaa paksun, tahmean rakenteen limasta keuhkoissa ja ruoansulatuskanavassa. Henkilöillä, joilla on heterotsygoottisia alleeleja, sama vaikutus, vaikkakin vähentynyt, voi vähentää henkilön haavoittuvuutta koleraan ja lavantaudiin. Lisäämällä liman tuotantoa henkilö on vähemmän tarttuva tarttuvan ripulin vahingolliseen vaikutukseen.

Sama vaikutus voi selittää, miksi heterosygoottisia alleeleja sairastavilla henkilöillä näyttää olevan pienempi myöhemmän vaiheen hepatiitti C-oireiden riski.