Förstå variationer i alleler
Om du har läst om ett genetiskt tillstånd kan du ha stött på villkoren "homozygot" eller "heterozygot"? Men precis vad betyder dessa villkor? Och vad är det praktiska resultatet för att vara "homozygot" eller "heterozygot" för en specifik gen?
Vad är ett gen ?
Innan vi definierar homozygot och heterozygot måste vi först tänka på gener. Var och en av dina celler innehåller mycket långa sträckor av DNA (deoxiribonukleinsyra).
Detta är ärftligt material som du får från var och en av dina föräldrar.
DNA består av en serie enskilda komponenter som kallas nukleotider. Det finns fyra olika typer av nukleotider i DNA: adenin (A), guanin (G), cytosin (C) och tymin (T). Inuti cellen finns DNA vanligen bunden upp i kromosomer (finns i 23 olika par).
Gener är mycket specifika segment av DNA med ett distinkt syfte. Dessa segment används av andra maskiner i cellen för att göra specifika proteiner. Proteiner är byggstenarna som används i många kritiska roller inom kroppen, inklusive strukturellt stöd, cellsignalering, kemisk reaktionstillämpning och transport. Cellen gör protein (ur sina byggstenar, aminosyror) genom att läsa sekvensen av nukleotider som finns i DNA: n. Cellen använder ett slags translationssystem för att använda information i DNA för att bygga specifika proteiner med specifika strukturer och funktioner.
Specifika gener i kroppen uppfyller olika roller. Hemoglobin är till exempel en komplex proteinmolekyl som arbetar för att bära syre i blodet. Flera olika gener (som finns i DNA) används av cellen för att göra de specifika proteinformer som behövs för detta ändamål.
Du ärver DNA från dina föräldrar.
I stort sett kommer hälften av ditt DNA från din mamma och den andra hälften från din far. För de flesta gener ärver du en kopia från din mamma och en från din far. (Det finns dock ett undantag som involverar ett specifikt par kromosomer som kallas sexkromosomer. På grund av hur könkromosomer fungerar, ärmar manar endast en enda kopia av vissa gener.)
Variationer i gener
Den genetiska koden för människor är ganska lika: Över 99 procent av nukleotiderna som ingår i gener är desamma över alla människor. Det finns emellertid vissa variationer i sekvensen av nukleotider i specifika gener. Till exempel kan en variation av en gen börja med sekvensen A T TGCT, och en annan variant kan istället börja A C TGCT. Dessa olika variationer av gener kallas alleler.
Ibland gör dessa variationer ingen skillnad i endproteinet, men ibland gör de det. De kan orsaka en liten skillnad i proteinet som gör det lite annorlunda.
En person sägs vara homozygot för en gen om de har två identiska kopior av genen. I vårt exempel skulle detta vara två kopior av genversionen som börjar "A T TGCT" eller två kopior av versionen som börjar "A C TGCT." Heterozygot betyder bara att en person har två olika versioner av genen (en ärftlig från en förälder och den andra från den andra föräldern).
I vårt exempel skulle en heterozygot ha en version av genen som börjar "A C TGCT" och även en annan version av genen som börjar "A T TGCT".
Sjukdom mutationer
Många av dessa mutationer är inte en stor sak och bidrar bara till normal mänsklig variation. Andra specifika mutationer kan dock leda till mänsklig sjukdom. Det är ofta vad människor pratar om när de nämner "homozygot" och "heterozygot": en specifik typ av mutation som kan orsaka sjukdom.
Ett exempel är sicklecellanemi . I sicklecellanemi finns en mutation i en enda nukleotid som orsakar en förändring i nukleotiden hos en gen (kallad p-globin-gen).
Detta medför en viktig förändring av hemoglobins konfiguration. På grund av detta börjar röda blodkroppar som bär hemoglobin att bryta ner för tidigt. Detta kan leda till problem som anemi och andfåddhet.
Generellt sett finns det tre olika möjligheter:
- Någon är homozygot för den normala p-globin-genen (har två normala kopior)
- Någon är heterozygot (har en normal och en onormal kopia)
- Någon är homozygot för den onormala p-globingenen (har två onormala kopior)
Människor som är heterozygotiska för sicklecellgenen har en opåverkad kopia av genen (från en förälder) och en påverkad kopia av genen (från den andra föräldern). Dessa människor får inte symtomen på sicklecellanemi. Men människor som är homozygota för den onormala p-globingenen får symptom på sicklecellanemi.
Heterozygoter får någonsin genetiska sjukdomar?
Ja, men inte alltid. Det beror på typ av sjukdom. I vissa typer av genetiska sjukdomar är en heterozygot person nästan säker på att få sjukdomen.
I sjukdomar som orsakas av vad som kallas dominerande gener behöver en person bara en dålig kopia av en gen för att få problem. Ett exempel är den neurologiska sjukdomen Huntingtons sjukdom . En person med endast en drabbad gen (ärvd från någon av föräldrarna) kommer fortfarande säkert att få sjukdomen som en heterozygot. (En homozygot som får två onormala kopior av sjukdomen från båda föräldrarna skulle också påverkas, men detta är mindre vanligt för dominerande sjukdomsgener.)
Men för recessiva sjukdomar, som sicklecellanemi, får heterozygoter inte sjukdomen. (Ibland kan de dock ha andra subtila förändringar beroende på sjukdomen.)
Vad om sexkromosomer?
Sexkromosomer är X- och Y-kromosomerna som spelar roll i könsdifferentiering. Kvinnor ärver två X-kromosomer, en från varje förälder. Så en kvinna kan anses vara homozygot eller heterozygot om ett specifikt drag på X-kromosomen.
Män är lite mer förvirrande. De ärar två olika könkromosomer: X och Y. Eftersom dessa två kromosomer är olika används inte termen "homozygot" och "heterozygot" för dessa två kromosomer på män. Du kanske har hört talas om könsspecifika sjukdomar, som Duchenne muskeldystrofi . Dessa visar ett annat arvsmönster än vanliga recessiva eller dominanta sjukdomar som ärvade genom de andra kromosomerna (kallad autosomer).
Heterozygot Advantage
För vissa sjukdomsgener är det möjligt att vara en heterozygot ger en person vissa fördelar. Till exempel antas det att vara en heterozygot för sicklecellanemiagenen kan vara något skyddande för malaria, i jämförelse för personer som inte har en onormal kopia.
Arv
Låt oss anta två versioner av en gen: A och a. När två personer har ett barn finns det flera möjligheter:
- Båda föräldrarna är AA. Alla sina barn kommer också att vara AA (homozygotiska för AA).
- Båda föräldrarna är aa. Då blir alla sina barn också aa (homozygota för aa).
- En förälder är Aa och en annan förälder är Aa. Deras barn har 25 procent chans att vara AA (homozygot), en 50 procent chans att vara Aa (heterozygot) och 25 procent chans att vara aa (homozygot)
- En förälder är Aa och den andra är aa. Deras barn har 50 procent chans att vara Aa (heterozygot) och en 50 procent chans att vara aa (homozygot).
- En förälder är Aa och den andra är AA. Deras barn har 50 procent chans att vara AA (homozygot) och en 50 procent chans att vara Aa (heterozygot).
Ett ord från
Studien av genetik är komplex. Om ett genetiskt tillstånd löper i din familj, tveka inte att kontakta din hälso- och sjukvårdspersonal om vad det betyder för dig.
> Källor:
> Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. Biochemistry. 6: e utgåvan. New York, NY: WH Feedman och Company; 2007.
> Frenette PS, Atweh GF. Sjukcellssjukdom: gamla upptäckter, nya koncept och framtida löfte. Journal of Clinical Investigation . 2007; 117 (4): 850-858. doi: 10,1172 / JCI30920.
> Nussbaum RL, McInnes RR, Willard HF, Hamosh A. Genetik i medicin 7: e utgåvan. Philadelphia, PA: Sauders Elsevier; 2007.