Allele, homozygota i heterozygota a choroby genetyczne

Allele to różne warianty tego samego genu, czyli odcinków DNA, które ulegają ekspresji realizowanej przez syntezę RNA lub białek. Różnią się sekwencją nukleotydów (allelomorph znaczy inna forma), choć zajmują to samo miejsce (locus) w chromosomach homologicznych. W komórkach ciała występują parami, a w gametach pojedynczo - wykluczają się.

Allele determinują cechę organizmu: choć zajmują to samo miejsce w homologicznych chromosomach, wywołują odmienne wykształcenie się tej samej cechy. Za każdą cechę człowieka, fizjologiczną lub patologiczną, odpowiedzialna jest para alleli.

Allele tego samego genu różnią się jednym lub kilkoma nukleotydami. Istnienie więcej niż jednej wersji danego genu to polimorfizm.
Przyjmuje się, że allele mogą być dominujące lub recesywne:

• allel dominujący to allel genu, który dominuje nad drugim w parze (oznaczane dużą literą),
• allel recesywny to allel genu, który ustępuje dominującemu (oznaczane małą literą).

W chromosomach obecny może być zarówno allel dominujący (A), jak i all recesywny (a), stąd możliwe są ich różne kombinacje. Powstaje:

• a a (homozygota recesywna),
• A A (homozygota dominująca),
• A a (heterozygota).

Homozygota to komórki, które posiadają dwie takie same odmiany określonego genu w chromosomach homologicznych, przy czym:

• homozygota dominująca to komórki posiadająca dwa allele dominujące danego genu w chromosomach homologicznych (AA),
• homozygota recesywna to komórki posiadająca dwa allele recesywne danego genu w chromosomach homologicznych (aa).

Z kolei heterozygota to komórki, które posiadają dwa różne allele danego genu w chromosomach homologicznych (Aa). Co to oznacza? Cecha kodowana przez allel a ujawnia się wyłącznie przy genotypie a a (homozygota recesywna).

W pozostałych przypadkach (AA - homozygota dominująca, Aa - heterozygota) ekspresji podlega tylko dominujący allel A. W fenotypie nie ujawnią się cechy związane z obecnością allelu a (fenotyp to zbiór cech danego osobnika. W ich postaci ujawniają się geny. To np. zielony kolor oczu, czarny kolor włosów).

W kontekście alleli i genów pojawia się pojęcie chorób genetycznych. Te mogą być przekazywane z pokolenia na pokolenie jako cecha dziedziczna, ale i powstawać de novo w konsekwencji zmian i zaburzeń w mechanizmach przekazywania cech dziedzicznych. Inne przyczyny to aberracje strukturalne chromosomów, zmiany liczbowe oraz mutacje genowe.

Wyróżnia się choroby jednogenowe, dziedziczone zgodnie z prawami Mendla, będące uwarunkowane treścią informacyjną jednego genu, to jest w obrębie pary alleli, które występują w określonym locus genowym. To choroby:

• autosomalne recesywne,
• autosomalne dominujące,
• sprzężone z chromosomem płciowym żeńskim X (sprzężone z płcią).

Znane są także choroby wielogenowe, warunkowane współdziałaniem wielu genów, a także choroby występujące w związku z nieprawidłowościami liczby (aberracje liczbowe) lub struktury chromosomów (aberracje strukturalne).

Dziedziczenie autosomalne recesywne

Dziedziczenie autosomalne recesywne to sposób dziedziczenia, w którym cecha dziedziczona jest w sprzężeniu z chromosomami innymi niż chromosomy płci i ujawnia się tylko w układzie homozygotycznym recesywnym.

Oznacza to, że daną cechę muszą kodować obydwa allele genu. Żeby rozwinęła się choroba, dziecko musi odziedziczyć wadliwy allel od obojga rodziców.

W przypadku tego typu dziedziczenia:

• homozygota dominująca pozostaje zdrowa,
• heterozygota jest nosicielem,
• homozygota recesywna powoduje chorobę.

Jedną z chorób genetycznych, która jest dziedziczona w sposób autosomalny recesywny jest mukowiscydoza. Występuje u osób posiadających nieprawidłowy allel genu na chromosomie 7.

Przyczyną fenyloketonurii, innej choroby dziedziczonej w taki sam sposbób, jest mutacja położonego na chromosomie 12 (12q22-q24.1) genu kodującego enzym hydroksylazę fenyloalaninową (PAH, EC 1.14.16.1).

Inne choroby dziedziczące się autosomalnie recesywnie to:

• albinizm,
• anemia sierpowata,
• galaktozemia,
• rdzeniowy zanik mięśni.

Dziedziczenie autosomalne dominujące

Niektóre choroby są przekazywane w rodzinie w sposób dominujący. Oznacza to, że osoba dziedziczy jedną prawidłową kopię oraz jedną zmienioną kopię genu, przy czym zmieniona kopia genu dominuje lub staje się ważniejsza niż działająca kopia. To powoduje, że pojawia się choroba genetyczna.

Do chorób dziedziczonych w sposób autosomalny dominujący należą między innymi:

• rodzinna hipercholesterolemia,
• polipowatość jelita grubego,
• zespół Marfana,
• stwardnienie guzowate,
• nerwiakowłókniakowatość (neurofibromatoza),
• choroba Huntingtona,
• achondroplazja.

Choroby sprzężone z płcią

Chorobami sprzężonymi z płcią nazywa się schorzenia zlokalizowane na chromosomie X nazywamy. Występują one głównie u chłopców, rzadziej u dziewczynek (chociaż mogą być nosicielkami).

Do chorób sprzężonych z chromosomem X należą, między innymi:

• dystrofia mięśniowa Duchenne’a,
• daltonizm,
• zespół łamliwego chromosomu X,
• hemofilia,
• zespół Huntera,
• zespół Kabuki,
• choroba Kennedy’ego,
• zespół Lebera.