Geny letalne. Cuenot (Francja), 1904 rok

Transkrypt

1 Geny letalne Cuenot (Francja), 1904 rok 1

2 Geny letalne Geny letalne Srebrzysty Dziki Platynowy Biały 2

3 Geny letalne P: Platynowy (Pp) x Platynowy (Pp) F1: Białe (PP) Platynowe (PP) Srebrzyste (pp) 25% (giną) 50% 25% Geny letalne Szary karakuł Czarny karakuł 3

4 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

5 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

6 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 Chediak- Higashi 6

7 Geny warunkowo letalne Rodzaje genów letalnych Dominujące Autosomalne Sprzężone z płcią Recesywne Autosomalne Sprzężone z płcią 7

8 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

9 Geny letalne autosomalne dominujące AA x Aa 100% Aa x Aa 75% Aa x aa 50% aa x aa 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

10 Geny letalne autosomalne recesywne AA x Aa 00% Aa x Aa 25% Aa x aa 50% aa x aa 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

11 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

12 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

13 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 B C D 13

14 Blok metaboliczny A B C D Szlak przemian fenyloalaniny 14

15 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

16 Wady rozwojowe Cielę buldogowate (chondrodysplazja), rasy Dexter Wady rozwojowe 16

17 Wady rozwojowe Wady rozwojowe 17

18 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

19 Rozprzestrzenianie genów letalnych W przypadku genów autosomalnych głównym wektorem przenoszącym geny są samcereproduktory Przy zastosowaniu sztucznej inseminacji jeden buhaj może dać w ciągu roku 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

20 Sposoby testowania na nosicielstwo choroby dziedzicznej B=V n 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 Aa x Aa A AA Aa V = 0,75 a Aa aa V 1 = 0,75 1 V 2 = 0,75 2 = 0,56 V 3 = 0,75 3 = 0,42 V 5 = 0,75 5 = 0,24 20

21 Sposoby testowania na nosicielstwo choroby dziedzicznej Częstotliwość nosicielstwa wśród samic L. mł