Jeder Mensch kann etwa 400 anomale Gene in sich tragen (1). Durch ein Einzelgen bedingte genetische Störungen (Mendelsche Erkrankungen) sind am leichtesten zu untersuchen und sind am besten verstanden. Wenn die Expression eines Merkmals nur eine Kopie eines Gens (ein Allel) erfordert, ist dieses Merkmal dominant. Wenn die Expression eines Merkmals 2 Kopien eines Gens (2 Allele) erfordert, ist dieses Merkmal rezessiv. Eine Ausnahme sind die X-chromosomalen Erkrankungen. Da Männer in der Regel kein gepaartes Allel haben, um die Auswirkungen der meisten Allele auf dem X-Chromosom auszugleichen, wird das X-Chromosom-Allel bei Männern exprimiert, auch wenn das Merkmal rezessiv ist. Andere Ausnahmen, wie mitochondriale Erkrankungen, gibt es ebenfalls. Mitochondriale Gene werden in der Regel nur von der mütterlichen Eizelle vererbt. Die Proteine, die für die mitochondriale Struktur und Funktion verantwortlich sind, stammen jedoch sowohl aus mitochondrialen als auch aus nukleären Genen. (Siehe auch Übersicht über Genetik.)
Viele spezifische Störungen einzelner Gene sind beschrieben worden.
Beispiele für monogene (mendelsche) Erbkrankheiten
Gen | Dominant | Rezessiv |
|---|---|---|
Nicht-X-chromosomal | ||
X-chromosomal | Rot-Grün-Blindheit |
Hinweis
1. Xue Y, Chen Y, Ayub Q, et al. Deleterious- and disease-allele prevalence in healthy individuals: insights from current predictions, mutation databases, and population-scale resequencing. Am J Hum Genet. 2012;91(6):1022-1032. doi:10.1016/j.ajhg.2012.10.015
Autosomal-dominante Vererbung
Für die Ausprägung eines autosomal-dominanten Merkmals genügt bereits ein abnormes Allel eines Gens; das heißt, sowohl Heterozygoten als auch Homozygoten, die das abnorme Gen tragen, sind betroffen (d. h. sie zeigen das Merkmal). Ein typischer Stammbaum eines autosomal dominanten Merkmals wird in Abbildung .
Im Allgemeinen gelten folgende Regeln:
Ein Betroffener hat einen betroffenen Elternteil.
Ist der betroffene Elternteil heterozygot und der andere nicht betroffen, werden sie im Durchschnitt genauso viele betroffene wie nichtbetroffene Kinder haben; d. h. jedes Kind eines Betroffenen trägt ein Risiko von 50%, dass das Merkmal auch bei ihm auftritt.
Nicht betroffene Kinder eines betroffenen Elternteils besitzen das abnormale Gen nicht und übertragen das Merkmal daher nicht an ihre Nachkommen.
Männer und Frauen sind mit gleich hoher Wahrscheinlichkeit betroffen.
Autosomal-dominante Vererbung
Autosomal-rezessive Vererbung
Damit sich ein autosomal-rezessiv vererbtes Merkmal durchsetzt, müssen zwei Kopien eines abweichenden Allels vorliegen. Ein Beispiel für einen Stammbaum ist unter der Abbildung .
Im Allgemeinen treffen folgende Vererbungsregeln zu:
Heterozygote sind nicht betroffen (d. h. der Genotyp ist abnormal, aber der Phänotyp ist normal). Heterozygote werden als Träger des abnormalen Gens bezeichnet.
Wenn nicht betroffene (phänotypisch normale) Eltern ein betroffenes Kind haben, zeigt dies, dass beide Eltern heterozygot sind. Im Durchschnitt ist ein Viertel ihrer Kinder betroffen, die Hälfte sind Heterozygoten, und ein Viertel ist weder betroffen noch Träger (genotypisch normal). Bei den Kindern beträgt also die Chance, nicht betroffen zu sein (d. h. entweder Träger zu sein oder genotypisch normal zu sein), drei Viertel, und bei den nicht betroffenen Kindern beträgt die Chance, Träger zu sein, zwei Drittel.
Alle Kinder eines betroffenen Elternteils und eines Elternteils, der nicht Träger ist, sind nicht betroffene Heterozygoten.
Von den Kindern eines betroffenen und eines heterozygoten Elternteils sind durchschnittlich die Hälfte betroffen und die Hälfte heterozygot.
Sind beide Elternteile betroffen, sind auch alle ihre Kinder betroffen.
Ein nicht betroffener (phänotypisch normaler) Mensch mit nicht betroffenen Eltern, aber betroffenen Geschwistern hat eine 66%ige Chance, Träger des anormalen Gens zu sein.
Männer und Frauen sind mit gleich hoher Wahrscheinlichkeit betroffen.
Autosomal-rezessive Vererbung
Verwandte tragen mit höherer Wahrscheinlichkeit dasselbe mutierte Allel. Die Fortpflanzung zwischen nahen Verwandten (Blutsverwandtschaft) erhöht die Wahrscheinlichkeit, betroffene Kinder zu bekommen, da die Wahrscheinlichkeit höher ist, dass beide Elternteile dieselben rezessiven genetischen Mutationen tragen. Dies liegt daran, dass verwandte Personen einen erheblichen Teil ihres genetischen Materials gemeinsam haben, wodurch die Wahrscheinlichkeit steigt, dass beide Elternteile dieselben schädlichen Allele an ihre Nachkommen weitergeben.
In bestimmten Bevölkerungsgruppen kann der Anteil der Heterozygoten (Träger) besonders hoch sein, weil sich ein „Gründereffekt“ bemerkbar gemacht hat (d. h. unter den anfänglich wenigen Gruppenmitgliedern befand sich ein Träger) oder weil der Trägerstatus einen selektiven Vorteil bedeutete (Heterozygotie für Sichelzellenanämie schützt z. B. vor Malaria).
Bedingt das Merkmal einen spezifischen Proteindefekt, liegt das betreffende Protein (z. B. ein Enzym) bei Heterozygoten gewöhnlich in geringerer Konzentration vor. Dieses Phänomen ist auf das Vorhandensein eines normalen Allels zurückzuführen, das in der Regel ausreichend funktionelles Protein für eine normale physiologische Funktion produziert.
Falls die Mutation bekannt ist, können heterozygote, phänotypisch normale Menschen mit Hilfe von molekulargenetischen Techniken identifiziert werden (z. B. in den meisten Fällen bei Menschen mit zystischer Fibrose).
X-chromosomal-dominante Vererbung
X-chromosomal-dominante Merkmale werden auf dem X-Chromosom vererbt; eine Person, die nur eine Kopie des mutierten Gens auf einem ihrer X-Chromosomen hat, wird das Merkmal oder die Krankheit ausprägen. Die meisten davon sind selten, da es sich in der Regel um schwere oder tödliche Merkmale handelt und die betroffenen Personen oft nicht bis zum reproduktionsfähigen Alter überleben. In der Regel sind Männer stärker betroffen, da das anomale Allel auf dem X-Chromosom kein gepaartes Allel auf dem Y-Chromosom hat (da die meisten Gene auf dem X-Chromosom bei Männern kein gepaartes Allel haben, d. h. X- und Y-Chromosomen sind heterolog). Frauen, die ein abnormales Allel und ein normales Allel besitzen, sind betroffen, jedoch in geringerem Maße. Ein typischer Stammbaum ist in Abbildung .
Im Allgemeinen treffen folgende Vererbungsregeln zu:
Betroffene Männchen übertragen das Merkmal an alle ihre Töchter, aber an keinen ihrer Söhne.
Heterozygote Weibchen übertragen das Merkmal auf die Hälfte ihrer Kinder, unabhängig vom Geschlecht.
Homozygote Weibchen vererben das Merkmal an alle ihre Kinder.
Heterozygote Weibchen sind ebenfalls betroffen, wenn auch weniger stark.
Weil Weibchen heterozygot oder homozygot sein können, haben mehr Weibchen als Männchen das Merkmal. Der Unterschied zwischen den Geschlechtern ist sogar noch größer, wenn die Erkrankung bei Männchen tödlich ist.
X-chromosomal-dominante Vererbung
Ein X-chromosomal-dominanter Erbgang lässt sich nur schwer von einer autosomal-dominanten Vererbung unterscheiden, wenn man nur die Vererbungsmuster betrachtet. Es sind große Stammbäume erforderlich, und da eine Übertragung von Mann zu Mann eine X-chromosomale Vererbung ausschließt (Männer geben nur ihr Y-Chromosom an ihre Söhne weiter), ist besonders auf die Kinder betroffener Männer zu achten.
X-chromosomal-rezessive Vererbung
X-chromosomal-rezessiv vererbte Merkmale werden mit dem X-Chromosom übertragen. Daher sind fast alle Betroffenen männlich, weil die meisten Frauen, die ein abnormes Allel besitzen, auch eine normale Kopie des betreffenden Gens haben (d. h. sie sind heterozygot). Ein typischer Stammbaum ist in Abbildung .
Im Allgemeinen treffen folgende Vererbungsregeln zu:
Betroffen sind fast ausschließlich Männer.
Heterozygote Frauen sind in der Regel nicht betroffen (phänotypisch normal), geben aber als Trägerinnen das anormale Gen an die Hälfte ihrer Kinder weiter.
Die Hälfte der Söhne einer Merkmalsträgerin ist betroffen, und die Hälfte der Töchter sind Merkmalsträgerinnen.
Ein betroffener Mann gibt das Merkmal nie an seine Söhne weiter.
Sämtliche Töchter eines betroffenen Mannes sind Merkmalsträgerinnen.
Die Töchter einer Trägerin und eines nicht betroffenen Vaters, der kein Träger ist, sind nicht betroffen, aber die Hälfte sind Träger.
X-chromosomal-rezessive Vererbung
Auch wenn gelegentlich bei heterozygoten Frauen mit X-chromosomalen Mutationen die Krankheit ausgeprägt wird, sind sie selten so schwer betroffen wie Männer.
