Variaties in allelen begrijpen
Als je hebt gelezen over een genetische aandoening, ben je misschien de termen 'homozygoot' of 'heterozygoot' tegengekomen? Maar wat betekenen deze termen precies? En wat zijn de praktische uitkomsten om 'homozygoot' of 'heterozygoot' te zijn voor een specifiek gen?
Wat is een gen ?
Voordat we homozygoot en heterozygoot definiëren, moeten we eerst nadenken over genen. Elk van uw cellen bevat zeer lange stukken DNA (desoxyribonucleïnezuur).
Dit is erfelijk materiaal dat je van elk van je ouders krijgt.
DNA bestaat uit een reeks afzonderlijke componenten die nucleotiden worden genoemd. Er zijn vier verschillende soorten nucleotiden in DNA: adenine (A), guanine (G), cytosine (C) en thymine (T). In de cel wordt DNA meestal gebundeld gevonden in chromosomen (gevonden in 23 verschillende paren).
Genen zijn zeer specifieke segmenten van DNA met een duidelijk doel. Deze segmenten worden door andere machines in de cel gebruikt om specifieke eiwitten te maken. Eiwitten zijn de bouwstenen die worden gebruikt in veel cruciale rollen in het lichaam, waaronder structurele ondersteuning, signalering van cellen, facilitering van chemische reacties en transport. De cel maakt eiwitten (uit bouwstenen, aminozuren) door de sequentie van nucleotiden in het DNA te lezen. De cel gebruikt een soort vertaalsysteem om informatie in het DNA te gebruiken om specifieke eiwitten met specifieke structuren en functies te bouwen.
Specifieke genen in het lichaam vervullen verschillende rollen. Hemoglobine is bijvoorbeeld een complex eiwitmolecuul dat zuurstof in het bloed transporteert. Verschillende cellen (gevonden in het DNA) worden door de cel gebruikt om de specifieke eiwitvormen te maken die voor dit doel nodig zijn.
Je erven DNA van je ouders.
Over het algemeen komt de helft van je DNA van je moeder en de andere helft van je vader. Voor de meeste genen ervaar je een kopie van je moeder en een van je vader. (Er is echter een uitzondering op een specifiek paar chromosomen genaamd geslachtschromosomen. Vanwege de manier waarop geslachtschromosomen werken, erven mannetjes slechts één enkele kopie van bepaalde genen.)
Variaties in genen
De genetische code van de mens is vrij gelijkaardig: ruim 99 procent van de nucleotiden die deel uitmaken van genen zijn hetzelfde voor alle mensen. Er zijn echter enkele variaties in de sequentie van nucleotiden in specifieke genen. Eén variatie van een gen kan bijvoorbeeld beginnen met de sequentie A T TGCT en in plaats daarvan kan een andere variatie beginnen met A C TGCT. Deze verschillende variaties van genen worden allelen genoemd.
Soms maken deze variaties geen verschil in het eindproteïne, maar soms wel. Ze kunnen een klein verschil in het eiwit veroorzaken waardoor het iets anders werkt.
Van een persoon wordt gezegd dat hij homozygoot is voor een gen als hij twee identieke exemplaren van het gen heeft. In ons voorbeeld zouden dit twee exemplaren zijn van de versie van het gen die begint met "A T TGCT" of twee exemplaren van de versie die begint met "A C TGCT." Heterozygoot betekent alleen dat een persoon twee verschillende versies van het gen heeft (één geërfd van de ene ouder, en de andere van de andere ouder).
In ons voorbeeld zou een heterozygoot één versie van het gen hebben die begint met "A C TGCT" en ook een andere versie van het gen begint met "A T TGCT."
Ziektemutaties
Veel van deze mutaties zijn geen big deal, en dragen gewoon bij aan normale menselijke variatie. Andere specifieke mutaties kunnen echter leiden tot ziekte bij de mens. Dat is vaak waar mensen het over hebben wanneer ze 'homozygoot' en 'heterozygoot' noemen: een specifiek type mutatie dat ziekte kan veroorzaken.
Een voorbeeld is sikkelcelanemie . Bij sikkelcelanemie is er een mutatie in een enkel nucleotide dat een verandering in het nucleotide van een gen veroorzaakt (het zogenaamde β-globine-gen).
Dit veroorzaakt een belangrijke verandering in de configuratie van hemoglobine. Hierdoor beginnen rode bloedcellen die hemoglobine bevatten vroegtijdig af te breken. Dit kan leiden tot problemen zoals bloedarmoede en kortademigheid.
Over het algemeen zijn er drie verschillende mogelijkheden:
- Iemand is homozygoot voor het normale β-globine-gen (heeft twee normale kopieën)
- Iemand is heterozygoot (heeft één normale en één abnormale kopie)
- Iemand is homozygoot voor het abnormale β-globine-gen (heeft twee abnormale kopieën)
Mensen die heterozygoot zijn voor het sikkelcel-gen hebben één niet-aangetaste kopie van het gen (van één ouder) en één aangetaste kopie van het gen (van de andere ouder). Deze mensen krijgen niet de symptomen van sikkelcelanemie. Mensen die homozygoot zijn voor het abnormale β-globine-gen krijgen echter symptomen van sikkelcelanemie.
Krijgen heterozygoten ooit genetische ziekten?
Ja, maar niet altijd. Het hangt af van het type ziekte. Bij sommige soorten genetische ziekten is het vrijwel zeker dat een heterozygoot individu de ziekte krijgt.
Bij ziekten veroorzaakt door zogenaamde dominante genen, heeft een persoon slechts één slechte kopie van een gen nodig om problemen te hebben. Een voorbeeld is de neurologische aandoening van de ziekte van Huntington . Een persoon met slechts één aangetast gen (geërfd van beide ouders) zal de ziekte bijna zeker nog steeds krijgen als een heterozygoot. (Een homozygoot die twee abnormale kopieën van de ziekte van beide ouders ontvangt, zou ook worden beïnvloed, maar dit komt minder vaak voor bij dominante ziektegenen.)
Voor recessieve ziekten, zoals sikkelcelanemie, krijgen heterozygoten echter niet de ziekte. (Soms hebben ze echter andere subtiele veranderingen, afhankelijk van de ziekte.)
Hoe zit het met seks-chromosomen?
Geslachtschromosomen zijn de X- en Y-chromosomen die een rol spelen bij geslachtsonderscheiding. Vrouwen erven twee X-chromosomen, één van elke ouder. Dus een vrouwtje kan als homozygoot of heterozygoot worden beschouwd met betrekking tot een specifiek kenmerk op het X-chromosoom.
Mannen zijn een beetje meer verwarrend. Ze erven twee verschillende geslachtschromosomen: X en Y. Omdat deze twee chromosomen verschillend zijn, zijn de termen "homozygoot" en "heterozygoot" niet van toepassing op deze twee chromosomen op mannen. Je hebt misschien gehoord van geslachtsgebonden ziekten, zoals de spierdystrofie van Duchenne . Deze vertonen een ander overervingspatroon dan standaard recessieve of dominante ziekten die worden geërfd door de andere chromosomen (autosomen genoemd).
Heterozygote voordeel
Voor sommige ziektegenen is het mogelijk dat een heterozygoot zijn een persoon bepaalde voordelen biedt. Er wordt bijvoorbeeld gedacht dat een heterozygoot zijn voor het sikkelcelanemie-gen enigszins beschermend kan zijn voor malaria, in vergelijking met mensen die geen abnormale kopie hebben.
Erfenis
Laten we uitgaan van twee versies van een gen: A en a. Wanneer twee mensen een kind hebben, zijn er verschillende mogelijkheden:
- Beide ouders zijn AA. Al hun kinderen zullen ook AA zijn (homozygoot voor AA).
- Beide ouders zijn aa. Dan zullen al hun kinderen ook aa zijn (homozygoot voor aa).
- Eén ouder is Aa en een andere ouder is Aa. Hun kind heeft een kans van 25 procent om AA (homozygoot) te zijn, een kans van 50 procent om Aa (heterozygoot) te zijn en een kans van 25 procent om aa te zijn (homozygoot)
- De ene ouder is Aa en de andere is aa. Hun kind heeft een kans van 50 procent om Aa (heterozygoot) te zijn en een kans van 50 procent om aa te zijn (homozygoot).
- De ene ouder is Aa en de andere is AA. Hun kind heeft een kans van 50 procent om AA (homozygoot) te zijn en een kans van 50 procent om Aa (heterozygoot) te zijn.
Een woord van
De studie van genetica is complex. Als er een genetische aandoening in uw gezin optreedt, aarzel dan niet om uw gezondheidswerker te raadplegen over wat dit voor u betekent.
> Bronnen:
> Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. Biochemistry. 6 e ed. New York, NY: WH Feedman and Company; 2007.
> Frenette PS, Atweh GF. Sikkelcelziekte: oude ontdekkingen, nieuwe concepten en toekomstbelofte. Journal of Clinical Investigation . 2007; 117 (4): 850-858. doi: 10,1172 / JCI30920.
> Nussbaum RL, McInnes RR, Willard HF, Hamosh A. Genetics in Medicine 7 e ed. Philadelphia, PA: Sauders Elsevier; 2007.