Каждый человек может нести приблизительно 400 аномальных генов (1). Генетические нарушения, вызванные изменениями в одном гене («Менделевские нарушения»), являются самыми простыми для анализа и наиболее хорошо поняты. Если экспрессия признака требует только 1 копии гена (1 аллель), этот признак считается доминирующим. Если экспрессия признака требует 2 копии гена (2 аллели), то признак считается рецессивным. Единственным исключением являются Х-сцепленные заболевания. Так как мужчины обычно не имеют парных аллелей, чтобы компенсировать влияние большинства аллелей на Х-хромосоме, аллель X-хромосомы экспрессируется у мужчин, даже если признак является рецессивным. Также существуют другие исключения, такие как митохондриальные нарушения. Митохондриальные гены, как правило, наследуются только из яйцеклетки матери. Тем не менее, белки, ответственные за митохондриальную структуру и функцию, происходят как из митохондриальных, так и ядерных генов. (См. также Обзор генетики (Overview of Genetics)).
Описан ряд специфичных заболеваний единичного гена.
Примеры моногенных (менделевских) расстройств
Ген | Доминантный | Рецессивный |
|---|---|---|
Не сцепленный с Х-хромосомой | ||
Х-сцепленный | Дальтонизм |
Справочные материалы
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
Аутосомно-доминантные
Для проявления аутосомно-доминантного признака необходим только 1 аномальный аллель гена; то есть как гетерозиготы, так и гомозиготы, несущие аномальный ген, поражены (то есть они проявляют данный признак). Типичная родословная аутосомно-доминантного признака показана на рисунке Аутосомно-доминантное наследование.
В общем, здесь применимы следующие правила:
У больного человека – больной родитель.
Гетерозиготный больной родитель и здоровый родитель имеют, в среднем, одинаковое количество больных и здоровых детей; это значит, что риск развития заболевания составляет 50% для каждого ребенка.
Непораженные дети больного родителя не имеют аномального гена и, следовательно, не передают признак своим потомкам.
Мужчины и женщины подвержены одинаковому риску развития болезни.
Аутосомно-доминантное наследование
Аутосомно-рецессивные
Для экспрессии аутосомно-рецессивного признака необходимы две копии аномальной аллели. Пример родословной показан на рисунке Аутосомное рецессивное наследование.
Применяются следующие правила наследования:
Гетерозиготы не поражены (то есть генотип аномальный, но фенотип нормальный). Гетерозиготы называют носителями аномального гена.
Если у здоровых (фенотипически нормальных) родителей рождается пораженный ребенок, это показывает, что оба родителя являются гетерозиготами. В среднем четверть их детей поражена, половина - гетерозиготы, а четвертая часть не поражена и не является носителем (генотипически нормальна). Таким образом, среди детей шанс оказаться непораженным (то есть либо быть носителем, либо быть генотипически нормальным) составляет три четверти, а среди непораженных детей шанс оказаться носителем составляет две трети.
Все дети пораженного родителя и родителя, не являющегося носителем, являются непораженными гетерозиготами.
В среднем 1/2 детей больного человека и один гетерозиготный носитель заболевают, а 1/2 являются гетерозиготными.
Все дети двоих больных родителей заболеют.
У здорового (фенотипически нормального) человека со здоровыми родителями, но больными братьями и сестрами имеется 66%-ная вероятность быть носителем аномального гена.
Мужчины и женщины подвержены одинаковому риску развития болезни.
Аутосомно-рецессивное наследование
Родственники с большей вероятностью несут один и тот же мутантный аллель. Деторождение между близкими родственниками (кровное родство) увеличивает вероятность рождения больных детей из-за более высокой вероятности того, что оба родителя несут одинаковые рецессивные генетические мутации. Это происходит потому, что родственные особи имеют значительную долю общего генетического материала, что увеличивает шансы того, что оба родителя передадут одинаковые вредные аллели своему потомству.
В некоторых популяциях процент гетерозигот (носителей) высок из-за эффекта основателя (т.е. группа начиналась с небольшого числа членов, один из которых был носителем) или потому, что носители имеют селективное преимущество (например, гетерозиготность по серповидно-клеточному признаку защищает от малярии).
Если признак приводит к дефекту конкретного белка (например, фермента), гетерозиготы обычно имеют уменьшенное количество этого белка. Это явление обусловлено наличием 1 нормального аллеля, который обычно производит достаточно функционального белка для нормальной физиологической функции.
Если мутация известна, то молекулярно-генетические методы позволяют идентифицировать гетерозиготных фенотипически нормальных людей (например, большую часть времени выявлять больных муковисцидозом).
Сцепленные с X-хромосомой доминантные
X-сцепленные доминантные признаки наследуются с X-хромосомой; человек, имеющий всего одну копию мутировавшего гена на 1 из своих X-хромосом, будет проявлять данный признак или заболевание. Большинство подобных признаков встречаются редко, поскольку они, как правило, являются тяжелыми или летальными, и носители зачастую не достигают репродуктивного возраста. Как правило, у мужчин заболевание протекает тяжелее, так как аномальный аллель на Х‑хромосоме не имеет парного на Y‑хромосоме (поскольку большинство генов Х‑хромосомы у мужчин не имеют пары, Х‑ и Y‑хромосомы являются гетерологичными). Женщины, у которых есть 1 аномальный аллель и 1 нормальный аллель, также поражены, но менее тяжело. Типичный пример родословной изображен на рисунке Х-сцепленное доминантное наследование.
Применяются следующие правила наследования:
Больной мужчина передает черту всем своим дочерям, но не сыновьям.
Гетерозиготные женщины передают этот признак половине своих детей, независимо от пола.
Гомозиготные женщины передают этот признак всем своим детям.
Гетерозиготные женщины также подвержены этому заболеванию, хотя и в менее тяжелой форме.
Так как женщины могут быть гетерозиготными или гомозиготными, они имеют больше признаков, чем мужчины. Различий между полами еще больше, если заболевание является смертельным для мужчин.
Сцепленное с Х-хромосомой доминантное наследование
Наследование доминанты, сцепленной с Х-хромосомой, может с трудом отличаться от аутосомного доминантного наследования, если изучать только модели наследования. Для этого необходимы большие родословные с условием повышенного внимания к детям больных родителей, т.к. передача черты от мужчины к мужчине исключает сцепление с Х-хромосомой (мужчины передают своим сыновьям только У-хромосомы).
Сцепленные с Х-хромосомой рецессивные
Сцепленные с Х-хромосомой рецессивные признаки содержатся в Х-хромосоме. Таким образом, почти все пораженные люди являются мужчинами, поскольку большинство женщин, которые имеют 1 аномальный аллель, также имеют 1 нормальную копию соответствующего гена (то есть они гетерозиготны). Типичный пример родословной изображен на рисунке Х-сцепленного рецессивного наследования.
Применяются следующие правила наследования:
Почти все больные являются представителями мужского пола.
Гетерозиготные женщины обычно не поражены (фенотипически нормальны), но, будучи носительницами, передают аномальный ген половине своих детей.
Половина сыновей женщины-носителя подвержены болезни, а половина дочерей являются носителями.
Больной мужчина никогда не передает этот признак своим сыновьям.
Все дочери больного мужчины являются носителями признака.
Ни одна из дочерей женщины-носителя и отца, не являющегося носителем, не поражена вирусом, но половина из них являются носителями.
Сцепленное с Х-хромосомой рецессивное наследование
Иногда женщины, которые являются гетерозиготными по Х-сцепленным мутациям, показывают некоторую экспрессию, но они редко болеют так сильно, как больные мужчины.
