Ο όρος ετερόζυγος είναι ένας όρος που χρησιμοποιείται στη γενετική για να περιγράψει πότε δύο παραλλαγές ενός γονιδίου (γνωστές ως αλληλόμορφα) ζευγαρώνουν στην ίδια θέση (τόπος) σε ένα χρωμόσωμα . Αντιθέτως, ομόζυγος είναι όταν υπάρχουν δύο αντίγραφα του ίδιου αλληλόμορφου στον ίδιο τόπο.
Ο όρος ετεροζυγός προέρχεται από "ετερο-" που σημαίνει διαφορετικό και "-ζυγικό" που σχετίζεται με γονιμοποιημένο ωάριο (ζυγώτης).
Προσδιορισμός χαρακτηριστικών
Οι άνθρωποι ονομάζονται διπλοειδείς οργανισμοί επειδή έχουν δύο αλληλόμορφα σε κάθε τόπο, με ένα αλληλόμορφο κληρονομούμενο από κάθε γονέα. Ο συγκεκριμένος συνδυασμός αλληλόμορφων μεταφράζεται σε παραλλαγές των γενετικών χαρακτηριστικών ενός ατόμου.
Ένα αλληλόμορφο μπορεί είτε να είναι κυρίαρχο είτε να υποχωρεί. Κυρίαρχα αλληλόμορφα είναι αυτά που εκφράζουν ένα χαρακτηριστικό ακόμα και αν υπάρχει μόνο ένα αντίγραφο. Τα υπολειπόμενα αλληλόμορφα μπορούν να εκφραστούν μόνο αν υπάρχουν δύο αντίγραφα.
Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι τα καφέ μάτια (τα οποία είναι κυρίαρχα) και τα μπλε μάτια (που είναι υπολειπόμενα). Εάν τα αλληλόμορφα είναι ετερόζυγα, το κυρίαρχο αλληλόμορφο θα εκφραζόταν επάνω από το υπολειπόμενο αλληλόμορφο, με αποτέλεσμα καφέ μάτια. Ταυτόχρονα, το άτομο θα θεωρείται "φορέας" του υπολειπόμενου αλληλόμορφου, πράγμα που σημαίνει ότι το αλλεπάλιο του μπλε ματιού μπορεί να περάσει στους απογόνους ακόμα κι αν έχει καστανά μάτια.
Το Alleles μπορεί επίσης να είναι ανεπαρκώς κυρίαρχη, μια ενδιάμεση μορφή κληρονομίας, όπου ούτε το αλληλόμορφο εκφράζεται εντελώς πέρα από το άλλο.
Ένα παράδειγμα αυτού μπορεί να περιλαμβάνει ένα αλληλόμορφο που αντιστοιχεί στο σκοτεινό δέρμα (στο οποίο ένα άτομο έχει περισσότερη μελανίνη ) σε συνδυασμό με ένα αλληλόμορφο που αντιστοιχεί στο ελαφρύ δέρμα (στο οποίο υπάρχει λιγότερη μελανίνη) για να δημιουργήσει έναν τόνο δέρματος κάπου ενδιάμεσα.
Ανάπτυξη νόσων
Πέρα από τα φυσικά χαρακτηριστικά ενός ατόμου, η αντιστοίχιση ετεροζυγωτικών αλληλόμορφων μπορεί μερικές φορές να μεταφράζεται σε υψηλότερο κίνδυνο ορισμένων καταστάσεων, όπως γενετικές ανωμαλίες ή αυτοσωμικές διαταραχές (ασθένειες που κληρονομούνται μέσω της γενετικής).
Εάν ένα αλληλόμορφο μεταλλάσσεται (σημαίνει ότι είναι ελαττωματικό), μια ασθένεια μπορεί να μεταφερθεί στους απογόνους ακόμη και αν ο γονέας δεν έχει κανένα σημάδι της διαταραχής. Όσον αφορά την ετεροζυγωτικότητα, αυτό θα μπορούσε να λάβει μία από τις διάφορες μορφές:
- Εάν τα αλληλόμορφα είναι ετερόζυγα υπολειπόμενα, το ελαττωματικό αλληλόμορφο θα ήταν υπολειπόμενο και δεν θα εκφραζόταν. Αντ 'αυτού, το άτομο θα ήταν μεταφορέας.
- Εάν τα αλληλόμορφα είναι ετερόζυγα κυρίαρχα, το ελαττωματικό αλληλόμορφο θα ήταν κυρίαρχο. Σε αυτή την περίπτωση, το άτομο μπορεί να επηρεαστεί ή να μην επηρεαστεί (σε σύγκριση με την ομόζυγη κυριαρχία όπου το άτομο θα επηρεαστεί).
Άλλοι ετεροζυγωτικοί συνδυασμοί απλώς προδιαθέτουν ένα άτομο σε μια κατάσταση υγείας όπως η κοιλιοκάκη και ορισμένοι τύποι καρκίνου . Αυτό δεν σημαίνει ότι ένα άτομο θα πάρει την ασθένεια? απλώς προτείνει ότι το άτομο διατρέχει μεγαλύτερο κίνδυνο. Άλλοι παράγοντες, όπως ο τρόπος ζωής και το περιβάλλον, θα έπαιζαν επίσης ένα ρόλο.
Διαταραχές ενός γονιδίου
Ενιαίες γονιδιακές διαταραχές είναι αυτές που προκαλούνται από ένα μόνο μεταλλαγμένο αλλήλιο και όχι από δύο. Εάν το μεταλλαγμένο αλληλόμορφο είναι υπολειπόμενο, το άτομο συνήθως δεν θα επηρεαστεί. Ωστόσο, αν το μεταλλαγμένο αλληλόμορφο κυριαρχεί, το μεταλλαγμένο αντίγραφο μπορεί να υπερισχύσει του υπολειπόμενου αντιγράφου και να προκαλέσει είτε λιγότερο σοβαρές μορφές ασθένειας ή πλήρως συμπτωματική ασθένεια.
Οι διαταραχές ενός γονιδίου είναι σχετικά σπάνιες. Μεταξύ ορισμένων από τις πιο κοινές ετερόζυγες κυρίαρχες διαταραχές:
- Η ασθένεια του Huntington είναι μια κληρονομική διαταραχή που οδηγεί στον θάνατο των εγκεφαλικών κυττάρων. Η ασθένεια προκαλείται από μια κυρίαρχη μετάλλαξη σε ένα ή αμφότερα τα αλληλόμορφα ενός γονιδίου που ονομάζεται Huntingtin .
- Η νευροϊνωμάτωση τύπου 1 είναι μια κληρονομική διαταραχή στην οποία αναπτύσσονται όγκοι νευρικών ιστών στο δέρμα, στη σπονδυλική στήλη, στον σκελετό, στα μάτια και στον εγκέφαλο. Απαιτείται μόνο μία κυρίαρχη μετάλλαξη για να ενεργοποιηθεί αυτό το αποτέλεσμα.
- Η οικογενής υπερχοληστερολαιμία (FH) είναι μια κληρονομική διαταραχή που χαρακτηρίζεται από υψηλά επίπεδα χοληστερόλης, ειδικά "κακές" λιποπρωτεΐνες χαμηλής πυκνότητας (LDLs). Είναι μακράν η πιο συνηθισμένη από αυτές τις διαταραχές, επηρεάζοντας περίπου έναν από τους 500 ανθρώπους.
Ένα άτομο με μία μόνο διαταραχή γονιδίου έχει πιθανότητα 50/50 να περάσει το μεταλλαγμένο αλληλόμορφο σε παιδί που θα γίνει φορέας.
Εάν και οι δύο γονείς έχουν ετεροζυγική υπολειπόμενη μετάλλαξη, τα παιδιά τους θα έχουν μια πιθανότητα να αναπτύξουν τη διαταραχή. Ο κίνδυνος θα είναι ο ίδιος για κάθε γέννηση.
Αν και οι δύο γονείς έχουν ετεροζυγική κυρίαρχη μετάλλαξη, τα παιδιά τους έχουν 50% πιθανότητα να πάρουν το κυρίαρχο αλληλόμορφο (μερικά ή πλήρη συμπτώματα), 25% πιθανότητα να πάρουν τόσο κυρίαρχα αλληλόμορφα (συμπτώματα) όσο και 25% (χωρίς συμπτώματα).
Σύνθεση ετερόζυσοτητας
Η ετεροζυγωτικότητα της ένωσης είναι η κατάσταση όπου υπάρχουν δύο διαφορετικά υπολειπόμενα αλληλόμορφα στον ίδιο τόπο που μαζί μπορούν να προκαλέσουν ασθένεια. Αυτές είναι και πάλι σπάνιες διαταραχές που συνδέονται συχνά με τη φυλή ή την εθνότητα. Ανάμεσα τους:
- Η νόσος του Tay-Sachs είναι μια σπάνια κληρονομική διαταραχή που προκαλεί την καταστροφή των νευρικών κυττάρων στον εγκέφαλο και στο νωτιαίο μυελό. Πρόκειται για μια εξαιρετικά μεταβλητή διαταραχή που μπορεί να προκαλέσει ασθένεια κατά την παιδική ηλικία, την εφηβεία ή αργότερα την ενηλικίωση. Ενώ το Tay-Sachs προκαλείται από γενετικές μεταλλάξεις του γονιδίου HEXA , είναι ο συγκεκριμένος συνδυασμός των αλληλόμορφων που καθορίζει τελικά ποια μορφή λαμβάνει η ασθένεια. Μερικοί συνδυασμοί μεταφράζονται σε ασθένειες της παιδικής ηλικίας. άλλοι μεταφράζουν σε αργότερα εκδηλωθείσα ασθένεια.
- Η φαινυλοκετονουρία (PKU) είναι μια γενετική διαταραχή που επηρεάζει κυρίως τα παιδιά στα οποία συσσωρεύεται μια ουσία γνωστή ως φαινυλαλανίνη στον εγκέφαλο, προκαλώντας σπασμούς, ψυχικές διαταραχές και διανοητική αναπηρία. Υπάρχει μια τεράστια ποικιλία γενετικών μεταλλάξεων που συνδέονται με την PKU, τα ζευγάρια των οποίων μπορούν να οδηγήσουν σε ήπιες και πιο σοβαρές μορφές της ασθένειας.
Άλλες ασθένειες στις οποίες μπορεί να παίξουν ένα συστατικό ετεροζυγώτες είναι η κυστική ίνωση, η δρεπανοκυτταρική αναιμία και η αιμοχρωμάτωση (υπερβολικός σίδηρος στο αίμα).
Heterozygote Advantage
Ενώ ένα μόνο αντίγραφο ενός αλληλόμορφου ασθένειας συνήθως δεν έχει ως αποτέλεσμα ασθένεια, υπάρχουν περιπτώσεις όπου μπορεί να προσφέρει προστασία έναντι άλλων ασθενειών. Αυτό είναι ένα φαινόμενο που αναφέρεται ως ετεροζυγωτικό πλεονέκτημα.
Σε ορισμένες περιπτώσεις, ένα μόνο αλληλόμορφο μπορεί να μεταβάλλει τη φυσιολογική λειτουργία ενός ατόμου με τέτοιο τρόπο ώστε να κάνει αυτό το άτομο ανθεκτικό σε ορισμένες λοιμώξεις. Μεταξύ των παραδειγμάτων:
- Η αναιμία των βλαστικών κυττάρων είναι μια γενετική διαταραχή που προκαλείται από δύο υπολειπόμενα αλληλόμορφα. Η εμφάνιση και των δύο αλληλόμορφων προκαλεί δυσπλασία και ταχεία αυτοκαταστροφή των ερυθρών αιμοσφαιρίων. Έχοντας μόνο ένα αλληλόμορφο μπορεί να προκαλέσει μια λιγότερο σοβαρή κατάσταση που ονομάζεται δρεπανοκυτταρικό χαρακτηριστικό, όπου μόνο μερικά κύτταρα έχουν δυσμορφία. Αυτές οι ήπιες αλλαγές είναι αρκετές για να παρέχουν μια φυσική άμυνα κατά της ελονοσίας , σκοτώνοντας τα μολυσμένα αιμοσφαίρια ταχύτερα από ό, τι το παράσιτο μπορεί να αναπαράγει.
- Η κυστική ίνωση (CF) είναι μια υπολειπόμενη γενετική διαταραχή που μπορεί να προκαλέσει τη σοβαρή βλάβη των πνευμόνων και του πεπτικού συστήματος. Σε άτομα με ομόζυγα αλλήλια, το CF προκαλεί μια παχιά, κολλώδη συσσώρευση βλέννας στους πνεύμονες και στο γαστρεντερικό σωλήνα. Σε άτομα με ετερόζυγα αλλήλια, το ίδιο αποτέλεσμα, αν και μειωμένο, μπορεί να μειώσει την ευαισθησία ενός ατόμου σε χολελία και τυφοειδή πυρετό . Με την αύξηση της παραγωγής βλεννογόνου, ένα άτομο είναι λιγότερο διαπερατό από το επιβλαβές αποτέλεσμα της μολυσματικής διάρροιας.
Το ίδιο αποτέλεσμα μπορεί να εξηγήσει γιατί τα άτομα με ετερόζυγα αλλήλια για ορισμένες αυτοάνοσες διαταραχές εμφανίζονται να έχουν μικρότερο κίνδυνο για συμπτώματα ηπατίτιδας C σε μεταγενέστερο στάδιο.
> Πηγές:
> Al-Chalabi, Α. And Almasy, L. (2009) Genetics of Complex Human Diseases: Α Laboratory ΜβηυβΙ (1st Lab Edition). Νέα Υόρκη, Νέα Υόρκη: Cold Spring Harbor Laboratory Press. ISBN-13: 978-0879698836.
> Γενετική συμμαχία. (2010) Κατανόηση της γενετικής: ένας οδηγός της περιφέρειας της Κολομβίας για τους ασθενείς και τους επαγγελματίες υγείας. "Παράρτημα Ζ: Διαταραχές ενός γονιδίου . " Washington, DC: Περιφέρεια Κολούμπια Υπουργείο Υγείας. PMID: 23586106.
> Wynbrandt, J. και Ludman, Μ. (2008) Η Εγκυκλοπαίδεια Γενετικών Διαταραχών και Ελαττωμάτων Γέννησης (3η Έκδοση). Νέα Υόρκη, Νέα Υόρκη: Βιβλιοθήκη Υγείας και Ζωής. ISBN-13: 978-0816063963.