Polygenní dědičnost
Interakce dvou nealelních genů - komplementarita Křížením dvou bělokvětých odrůd hrachoru zahradního vznikly v F1 generaci rostliny s růžovými květy. Po samoopylení rostlin F1 generace byl v F2 generaci teoretický poměr rostlin s růžovými květy a rostlin s bílými květy 9 : 7 Určete genotyp parentální generace Jaký genotyp podmiňuje růžovou barvu květu? Parentální generace aaBB x AAbb bílé květy x bílé květy
AABB
AABb
AaBB
AaBb
AABb
AAbb
AaBb
Aabb
AaBB
AaBb
aaBB
aaBb
AaBb
Aabb
aaBb
aabb
F1: AaBb (růžové květy) F2: 9 (růžové květy) : 7 (bílé květy) Genová interakce na úrovni metabolismu antokyanů
Interakce nealelních genů – recesivní epistáze Tvorba pigmentu potkana je podmíněna chromogenem C, determinujícím enzym tyrosinasu Recesivní homozygoti (cc) netvoří melanin (albíni) Barvu srsti podmiňuje gen B; černou alela B, hnědou b V parentální generaci jsme křížili potkany s černou srstí s albíny Stanovte fenotyp F1 generace a fenotypové štěpné poměry F2 generace F1 – CcBb (černí) F2 – 9:3:4
CCBB
CCBb
CcBB
CcBb
CCBb
CCbb
CcBb
Ccbb
CcBB
CcBb
ccBB
ccBb
CcBb
Ccbb
ccBb
ccbb
Polygenní dědičnost na celkovém fenotypu se podílí více genů výsledný fenotyp je spolu se souhrou účinku několika genů modifikován vlivy vnějšího prostředí geny se nemusí nacházet na jednom chromosomu kvantitativně měřitelné znaky jsou na příklad výška a váha člověka, barva kůže, hodnota IQ modely polygenní dědičnosti využívají statistické metody znak se manifestuje v kontinuálním rozptylu hodnot (Gausovské rozložení) shodný genotyp nemusí podmiňovat shodný fenotypový projev
Alely minor-geny – soubor genů malého účinku (i 100 a více) – polygenní systém alely – neutrální a aktivní - významně zvyšující hodnotu fenotypového znaku („dominance „) každý gen (každá zúčastněná alela) se v genotypu udržuje a přenáší na potomky dle pravidel pro monohybridismus aditivita (kumulace) účinků
Heritabilita dědivost – hodnocení podílu genetického podkladu na celkovém fenotypovém projevu h2 = Vg / Vf Vg - rozptyl genetický Vf - rozptyl fenotypový rozptyl fenotypový je součet rozptylu genetického a rozptylu, který vyvolají vlivy prostředí hodnoty 0 ≤ h2 ≥1 studie na MZ dvojčatech Co bude indikovat nízká h2?
Genetické poradenství v rodinách, kde je vysoká přítomnost určitého znaku, ale dědičnost neodpovídá Mendelovým pravidlům (– neodpovídá riziko opakování viz AD, AR, GD, GR dědičnost) je podezření na polygenní genetickou podstatu polygenní dědičnost – nedědí se choroba, pouze předpoklad pro její manifestaci – DISPOZICE (~predispozice) pro určení pravděpodobnosti rizika projevu dané choroby byl vypracován tzv. Edwardsův vzorec či tabulky empirických rizik prahová hodnota → manifestace znaku u některých polygenně děděných chorob hraje roli věk postiženého či pohlaví stenóza pyloru 5x častější u chlapců luxace kyčelního kloubu 5x častější u dívek prevence:
zlepšení životního prostředí vede ke zvýšení prahové hodnoty → nižší pravděpodobnost postižení prenatální screening (ultrazvuk, hladina α-feto-proteinu), rodinný ochranný režim
Edwardsův vzorec r = p1/2 ~ riziko postižení = druhá odmocnina z relativní četnosti choroby v populaci tento odhad pravděpodobnosti postižení (Edwardsův vzorec) platí jen pro příbuzné 1. stupně v případě, že je postiženo více příbuzných 1. stupně, potom je výsledek vynásoben jejich počtem příbuzenské sňatky zvyšují riziko postižení je výrazný podíl faktorů vnějšího prostředí Kdo je příbuzný 1. stupně? a) Rodič - dítě b) Sourozenci
Příklad A)
Jaké je riziko rozštěpu páteře (RNT) (polygenně dědičné choroby) u sourozence postiženého jedince (A, B) a jeho potomka (B)? ? ? ?
frekvence RNT v populaci: 0,0009 A)
3%
B)
>>6% >3%
B)
? ?
Příbuzenské sňatky zvyšují podíl homozygotů v další generaci, nemění frekvenci alel v populaci koeficient příbuznosti – pravděpodobnost, že dvě příbuzné osoby zdědily gen od společného předka r = (1/2)n n… počet kroků v genealogii koeficient inbreedingu – pravděpodobnost, že jedinec získal obě alely téhož genu od jednoho předka F = (1/2)n+1 = r x 1/2 Stupeň příbuznosti
r
F
rodič/dítě
1
1/2
1/4
sourozenci
1
1/2
1/4
strýc/neteř
2
1/4
1/8
bratranci 1. stupně
3
1/8
1/16
bratranci 2. stupně
5
1/32
1/64
Polygenně dědičné vady a choroby vady a choroby s nízkou četností < 1% VVV: rozštěpy obličeje nebo nervové trubice, srdeční vady, nesprávný vývin kyčelních kloubů, zúžení jícnu (stenóza pyloru) (VVV vznikají během embryogeneze) vady a choroby se střední četností (< 5%) schizofrenie (rozštěp osobnosti), maniodepresivita (bipolární psychóza), slabomyslnost (oligofrénie) manifestace během pozdního věku vady a choroby s vysokou četností (> 5%) hypertenze (vysoký krevní tlak), diabetes mellitus II (cukrovka druhého typu), poruchy imunity (alergie – např. astma, atopie)
Polygenně dědičné vady a choroby Rozštěp rtu Vrozená vývojová vada
Maligní nádory - multifaktoriální příčina vzniku vícestupňový proces vzniku - benigní nádor, premaligní stadium, maligní nádor kumulace mutací v buňce - klony maligních buněk mutace v protoonkogenech (dominantní), tumorsupresorových genech a mutátorových genech (recesivní) protoonkogeny - regulace buněčného množení na všech úrovních signálních cest tumor-supresorové geny - regulace buněčného cyklu mutátorové geny - zajišťují opravy chybného párování nukleotidů maligní buňka - zvýšená proliferační aktivita, nereaguje na fyziologické regulační podněty maligní nádory invazivně prorůstají do okolní tkáně, metastazují
Maligní nádory - multifaktoriální příčina vzniku kumulace mutací v buňce - klony maligních buněk Genové mutace
Chomosomální aberace
Maligní nádory - zvýšená proliferační aktivita, nereaguje na fyziologické regulační podněty - invazivně prorůstá do okolní tkáně, indukuje vlastní angiogenezu (krevní zásobení), metastazuje
