Heterozigotiniai genotipai: požymiai ir ligos

Genetikos moksluose neretai sutinkame terminą „heterozigotas“ – tai apibūdina situaciją, kai asmuo paveldi dvi skirtingas geno formas (aleles) toje pačioje chromosomos vietoje, kuri vadinama lokusu. Priešingas atvejis vadinamas homozigotu, kai abi paveldėtos alelės toje pačioje vietoje yra tapačios.

Kaip paveldime bruožus

Kiekvienas žmogus turi po dvi kiekvieno geno aleles – vieną iš kiekvieno iš tėvų. Šios alelės gali būti dominuojančios arba recesyvinės. Dominuojanti alelė pasireiškia net jei yra tik viena tokia kopija, o recesyvinė išryškėja tik tada, kai abi kopijos yra recesyvinės.

Pavyzdžiui, akių spalva dažnai aiškinama šiuo principu: rudų akių alelė laikoma dominuojančia, o mėlynų – recesyvine. Žmogui, turinčiam skirtingas šių alelių poras, dominuojanti rudos spalvos alelė nulems akių spalvą, bet kartu jis nešios ir mėlynų akių alelę, kurią galės perduoti vaikams.

Ne visada dominuoja viena alelė

Gali pasitaikyti atvejų, kai nė viena alelė nėra visiškai stipresnė už kitą. Tokia situacija vadinama nepilnu dominuojamumu – pavyzdžiui, kai viena alelė lemia tamsesnę odos spalvą, o kita – šviesesnę, žmogaus odos atspalvis gali būti tarpinis.

Puneto kvadratas ir genų kombinacijos

Puneto kvadratas – tai scheminė lentelė, kurioje galima vizualiai numatyti tikimybę, kokius paveldimus bruožus turės vaikai, remiantis tėvų alelių deriniais. Nors ši schema naudojama jau seniai, ji tebėra svarbi ir naujuose genetiniuose tyrimuose, ypač nagrinėjant heterozigotinius genų rinkinius.

Genai ir ligų paveldėjimas

Heterozigotinių alelių derinys gali ne tik nulemti fizines savybes, bet ir paveikti tam tikrų ligų tikimybę, pavyzdžiui, įgimtų apsigimimų ar paveldimų genetinių sutrikimų atsiradimą.

• Jei kalbame apie autosominius recesyvinius sutrikimus, žmogus, turintis dvi skirtingas aleles (vieną sveiką, vieną pakitusią), pasižymi kaip nešiotojas, tačiau liga paprastai nepasireiškia.
• Autosominių dominuojančių ligų atveju pakitusi alelė gali būti pakankama, kad žmogus susirgtų, net jei antroji yra sveika – tačiau simptomų sunkumas gali skirtis.

Kai kurie geno deriniai gali padidinti polinkį į ligas kaip celiakija ar tam tikros onkologinės ligos, nors tai dar nereiškia, kad liga neišvengiamai pasireikš – tam įtakos turi ir gyvenimo būdas, aplinka.

Vieno geno sukeliami sutrikimai

Vieni paveldimų susirgimų tipai atsiranda, kai pakinta tik viena geno alelė. Jei defektas yra recesyvinis, dažniausiai žmogus lieka sveikas, tačiau turėdamas dominuojančią pakitusią alelę gali susidurti su pilna arba silpnesne ligos išraiška.

Tarp dažniau pasitaikančių heterozigotinių dominuojančių ligų:

• Medžiagų apykaitos pusiausvyrą išderinanti paveldima liga, kuri sukelia nervų ląstelių žūtį smegenyse.
• Genų pakitimas, dėl kurio odoje, stubure, skelete ir akyse gali išaugti navikai, net jei mutacija yra tik viena.
• Paveldima būklė, kai kraujyje kaupiasi daug „blogojo“ cholesterolio (MTL), kas pasitaiko maždaug vienam žmogui iš penkių šimtų.

Turint vieną pakitusią alelę vaikai ją gali paveldėti su 50 proc. tikimybe. Jei abu tėvai yra heterozigotiniai recesyvinės mutacijos nešiotojai, rizika vaikui susirgti yra vienas iš keturių.

Abiem tėvams turint dominuojančią mutaciją, vaikų galimos kombinacijos paskirstomos taip: 50 proc. – gauna vieną dominuojančią alelę, 25 proc. – abi dominuojančias, 25 proc. – nei vienos (visiškai sveiki).

Kompleksinis heterozigotiškumas

Yra ir sudėtingesnių situacijų, kai toje pačioje geno vietoje atsiranda dvi skirtingos recesyvinės mutacijos, kurios bendru veikimu iššaukia ligą. Tokie susirgimai dažnai būdingi tam tikroms etninėms grupėms.

• Retai pasitaikanti liga, dėl kurios sunyksta nervų ląstelės tiek smegenyse, tiek nugaros smegenyse. Ligos forma priklauso nuo konkretaus geno mutacijų derinio – gali pasireikšti tiek vaikystėje, tiek vėlesniame amžiuje.
• Genetinis sutrikimas, dėl kurio smegenyse kaupiasi phenilalaninas, sukeliantis traukulius ir intelekto sutrikimus. Mutacijų deriniai lemia simptomų sunkumą.

Panašų sudėtinį heterozigotiškumą galime rasti ir kitose ligose: cistinė fibrozė, pjautuvinė anemija, hemochromatozė.

Heterozigoto pranašumas

Nors vienos ligą sukeliančios alelės žmogui paprastai neužtenka, kad pasireikštų liga, tokia kombinacija kartais net suteikia privalumų – pavyzdžiui, apsaugo nuo kitų ligų. Ši savybė vadinama heterozigoto pranašumu.

Genetinė apsauga nuo infekcijų

Pavyzdžiui, turint tik vieną pakitusį alelį, išsivysto silpnesnė pjautuvinės anemijos forma, kai kraujo ląstelės yra iš dalies pakitusios. Toks pokytis padeda organizmui natūraliai apsisaugoti nuo maliarijos, nes pažeistos kraujo ląstelės greičiau pašalinamos, neleisdamos daugintis maliarijos parazitui.

Dar vienas pavyzdys – cistinė fibrozė. Kai žmogus turi tik vieną šios ligos alelę, kvėpavimo ir virškinimo sistema veikia geriau nei turint abi mutacijas, tačiau padidėjusi gleivių gamyba gali sumažinti grėsmę susirgti cholera ar vidurių šiltine. Gleivės veikia kaip kliūtis pavojingoms žarnyno infekcijoms plisti.