Генотип - сбалансированная система взаимодействующих генов. Медицинские аспекты аллельного взаимодействия генов.

Между аллельными генами существуют взаимодействия следующих ти­пов:

-полное доминирование;

-неполное доминирование;

-кодоминирование;

-сверхдоминирование;

-межаллельная комплементация.

При взаимодействии аллельных генов по типу полного доминирования гомозиготы и гетерозиготы по фенотипу не отличаются, так как белок - фер­мент доминантного гена полностью подавляет действие белка - фермента ре­цессивного гена. У человека известно более 583 признаков, которые наследу­ются по типу полного доминирования: аутосомно-доминантный тип: габс­бургская губа (нижняя челюсть узкая, выступающая вперед, нижняя губа от­вислая и полуоткрытый рот), толстые губы, ахондроплазия, хорея Гентингтона, различные аномалии конечностей (брахидактилия, синдактилия, полидактилия, арахнодактилия), полипоз толстой кишки, слияние нижних молочных резцов, нормальная пигментация кожи, глаз, волос, близорукость, нормальное зрение, катаракта, нормальный слух, нормальное усвоение глюкозы, нормальная свер­тываемость крови и другие. По аутосомно-рецессивному типу у человека наследуются более 466 признаков: волосы мягкие, прямые, кожа тонкая, аль­бинизм, алкаптонурия, амавротическая семейная идиотия, болезнь Вильсона, слепота, тонкие губы, нормальное число пальцев, нормальная длина пальцев, отсутствие веснушек, врожденная глухота, нормальный рост, сахарный диабет.

Рецессивный ген может появиться в результате мутации и измененный уча­сток ДНК либо не кодирует белок, либо кодирует белок, лишенный активно­сти, что приводит к нарушению экспрессии рецессивного гена. У особи, гомо­зиготной по рецессивному аллелю, соответствующий белок не образуется, по­этому обычная экспрессия данного признака невозможна. В ряде случаев ре­цессивный ген не влияет на жизнеспособность и плодовитость (альбинизм, глухота), но если белок необходим для жизни данного организма, го мутант­ный ген является в том случае летальным.

Доминантные летальные аллели существуют в генофондах популяций мно­гих видов, но в большинстве случаев они элиминируются, так как вызывает гибель имеющего его организма. Рецессивные летальные гены не проявляются у гетерозиготного организма, вследствие чего они могут передаваться следую­щим поколениям и довольно широко распространяться в популяциях.

Свойством неполного доминирования обладает ряд генов, вызывающих наследственные аномалии и болезни человека. Их наследование отличается от

моногенного и полигенного наследования нормальных и патологических при­знаков, так как гетерозиготные особи имеют свой фенотип. При взаимодей­ствии генов по типу неполного доминирования гомозиготы и гетерозиготные формы различаются по фенотипу, так как в этом случае белок — фермент до­минантного гена неполностью подавляет белок — фермент рецессивного гена, т.е один ген из пары аллелей не обеспечивает образование белкового продукта в достаточном количестве для нормального проявления признака. Соотноше­ние генотипов и фенотипов в потомстве совпадает 1:2:1.

Такие распространенные в популяции человека заболевания как акатала­зия, атаксия Фридрейха, цистинурия, анофтальмия, талассемия, серповидно­клеточная анемия, семейная гиперхолестеринемия наследуются по типу непол­ного доминирования. При серповидно-клеточной анемии у гомозигот разви­вается тяжелая форма анемии, и они погибают в раннем детском возрасте. Это объясняется присутствием в эритроцитах аномального гемоглобина, обуслов­ленного тем, что под контролем мутантного гена синтезируется полипептидная цепь, в которой в результате замены в кодоне ГУ А урацила на аденин синтези­руется цепь молекулы глобина с глютамином, заменившим валин. Замена од­ной аминокислоты оказывается достаточной, чтобы изменить функциональные свойства НЬ (пониженная растворимость, повышенная полимеризация). Такой аномальный белок плохо связывает кислород. Эритроциты приобретают серпо­видную форму, склеиваются, тромбируют капилляры и т.д. Синтезируется аномальный белок.

При выработке уменьшенного количества нормального первичного продукта у человека наследуется (3- талассемия, акаталазия. Характер таких за­болеваний отличается большой вариабельностью. При акаталазии (стоматит реци дивирующий) у гомозигот (аа) в тканях и крови отсутствует фермент ката- лаза, а у гетерозигот активность ее снижена. Каталаза разрушает перекись во­дорода, образующуюся в процессе обмена микробной флоры слизистой рото­вой полости.

Кодоминированиекак вид межаллельного взаимодействия имеет место при наследовании IV группы крови. Гены, отвечающие за группы крови — i, I , 1^В занимают идентичные локусы в пределах гомологичных хромосом, а так как в зиготе могут присутствовать два аллеля из трех, возможно несколько комби­наций, детерминирующих четыре фенотипа -1, II, III и IV группы крови. При этом лица с 4-ой группой крови имеют только один генотип - 1^А1^В (гетерозиго­та с двумя доминантными генами). Эритроциты таких индивидуумов имеют оба поверхностных антигена —А и В и взаимодействие этих белков дает новый фенотип. Среди населения стран Европы IV группа крови встречается в 3% случаев.

Сверхдоминирование заключается в том, что доминантный аллель в ге­терозиготном состоянии иногда имеет более сильное проявление, нежели в го­мозиготном.