Geny letalne3

advertisement
Geny letalne
Cuenot (Francja), 1904 rok
1
Geny letalne
Geny letalne
Srebrzysty
Dziki
Platynowy
Biały
2
Geny letalne
P:
Platynowy (Pp) x Platynowy (Pp)
F1:
Białe (PP)
Platynowe (PP)
25% (giną)
50%
Srebrzyste (pp)
25%
Geny letalne
Szary karakuł
Czarny karakuł
3
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
4
Geny letalne
Choroba 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
5
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 ChediakHigashi
6
Geny warunkowo letalne
Rodzaje genów letalnych
• Dominujące
– Autosomalne
– Sprzężone z płcią
• Recesywne
– Autosomalne
– Sprzężone z płcią
7
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
8
Geny letalne – autosomalne
dominujące
•
•
•
•
AA x Aa
Aa x Aa
Aa x aa
aa x aa
100%
75%
50%
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
9
Geny letalne – autosomalne
recesywne
•
•
•
•
AA x Aa
Aa x Aa
Aa x aa
aa x aa
00%
25%
50%
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
10
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
11
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)
12
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
1
B
2
C
3
D
13
Blok metaboliczny
A
1
B
2
C
3
D
Szlak
przemian
fenyloalaniny
14
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)
15
Wady rozwojowe
Cielę buldogowate (chondrodysplazja), rasy Dexter
Wady rozwojowe
16
Wady rozwojowe
Wady rozwojowe
17
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.
18
Rozprzestrzenianie genów
letalnych
• W przypadku genów autosomalnych głównym
wektorem przenoszącym geny są samcereproduktory
• 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
19
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
A
a
A
AA
Aa
a
Aa
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
20
Sposoby testowania na nosicielstwo
choroby dziedzicznej
– Częstotliwość nosicielstwa wśród samic
• L. mł.
0.5 0.1 0.06 0.03
• 1
• 5
• 10
35
10
8
182 305 612
58 98 197
46 79 160
21
Download