Definiție
Dominanta autozomală sau dominanta este un model de moștenire genetică care apare în cadrul unui autosom (cromozom non-sexual). Modul în care arătăm și funcționăm este cel mai adesea rezultatul dominanței unei gene parentale asupra celeilalte. În termeni medicali, o boală autosomal dominantă descrie o afecțiune cauzată de o singură copie a unei gene sau alele mutante care este purtată de unul dintre părinți și care poate afecta atât urmașii de sex masculin, cât și pe cei de sex feminin. O singură copie a mutației de la oricare dintre părinți este suficientă pentru a provoca o afecțiune autosomal dominantă.
Autosomal Dominant vs recesiv
Moștenirea genei autozomal dominante versus autozomal recesive nu trebuie să fie un subiect complex decât dacă sunteți genetician. Dacă o genă este recesivă sau dominantă poate fi descrisă, în linii mari, ca fiind probabilitatea ca o genă să fie exprimată. Atunci când o genă este autosomală, aceasta se găsește doar în cromozomii care nu sunt sexuali. O mutație poate apărea oriunde în milioanele de alele ale ADN-ului nostru care fac parte din cele douăzeci și două de perechi de cromozomi autosomali.
După cum probabil știți deja, cromozomii noștri sunt împerecheați – primim un set complet de informații genetice de la tatăl nostru biologic și un set complet de la mama noastră biologică. Cum arătăm și cum funcționăm este rezultatul acestei combinații, în care unele secțiuni din codul genetic al unui părinte au prioritate față de același cod genetic al celuilalt.
Genotipul nostru – constituția noastră genetică – este extrem de complex. Culoarea ochilor, de exemplu, nu este rezultatul unei singure alele, ci a mai multor alele diferite. Genele noastre dominante, de obicei rezultatul unor alele mai mici și dominante, sunt cele care decid dacă informația genetică a mamei sau a tatălui nostru este exprimată. Alelele recesive în prezența unor alele dominante nu cauzează un efect direct, dar pot juca un rol în generațiile viitoare.
Pentru a face dominanța autozomală mai simplă, haideți să trecem rapid în revistă diferența dintre o genă, o alelă și un cromozom.
Cromozomii conțin întregul plan genetic pentru un organism compus din informații comune provenite de la părinți. Noi conținem copii exacte ale ADN-ului ambilor părinți, iar ADN-ul nostru este un amestec al acestora.
O genă este o lungime de ADN care determină o trăsătură genetică sau o caracteristică specifică, cum ar fi tendința de a dezvolta anumite tipuri de cancer, de exemplu. Fie că ne naștem cu aceste trăsături, fie că deteriorarea ADN-ului nostru poate determina formarea anumitor trăsături în timp. Genotipul nostru este responsabil pentru trăsăturile din ADN-ul nostru. Genele dominante și recesive decid dacă aceste trăsături sunt exprimate sau nu. O genă exprimată, de obicei gena dominantă, cauzează un fenotip – o caracteristică funcțională sau vizuală.
O alelă este o parte foarte specifică a unei gene sau a unui cromozom care se găsește în aceeași locație. Există două alele pentru fiecare genă – una de la fiecare părinte. În timp ce o genă poate determina culoarea ochilor, diferite alele vor determina culoarea exactă. Dacă una dintre genele dvs. reprezintă trăsătura de grupă sanguină, alelele vor decide ce grupă sanguină este aceasta. În cazul dominanței autosomale, ar trebui să vorbim de fapt de alele dominante, deoarece numeroase alele alcătuiesc o singură genă. Chiar dacă doar o singură alelă din zeci de mii este afectată, aceasta are potențialul de a afecta întreaga genă. O afecțiune autosomal dominantă (sau recesivă) este denumită în mod obișnuit după o genă afectată, dar cauza se datorează uneia sau mai multor alele asociate cu această genă.
Termenul dominant ne spune că este vorba de un caz în care o alelă câștigă în fața alteia. Doar o singură copie a unei gene de la un părinte biologic este necesară pentru a provoca un fenotip. O mutație recesivă, însă, necesită ca ambii părinți să o transmită. O alelă recesivă nu poate câștiga dacă trebuie să se opună uneia dominante. Dacă ai părul șaten, tatăl tău are părul șaten, iar mama ta are părul blond, gena dominantă provine de la tatăl tău. ADN-ul dvs. conține atât alele pentru păr șaten, cât și pentru păr blond, dar șatenul este dominant.
Dacă apoi decideți să aveți copii cu un partener blond ai cărui părinți au amândoi părul blond, acel partener nu posedă o genă dominantă pentru părul șaten. Dumneavoastră posedați, totuși, o genă blondă recesivă. În cazul în care un copil moștenește alelele recesive de la ambii părinți, acesta va avea părul blond. În cazul în care moștenește o alelă dominantă și una recesivă – sau un set de alele – acest copil va avea părul șaten. Nuanța exactă de șaten este rareori previzibilă, deoarece atât de multe alele diferite afectează culoarea părului.
O singură genă recesivă nu va cauza o caracteristică observabilă (fenotip), dar un adult poate fi purtător al acestei gene. Atunci când sunt împerecheate cu o aceeași genă recesivă de la celălalt părinte, două gene recesive vor cauza fenotipul asociat. În cazul în care este prezentă o genă dominantă, gena recesivă este împinsă în fundal. În exemplul de dominanță autosomală de mai sus, părul blond este recesiv și părul șaten dominant. În prezența unei gene dominante a părului șaten, gena părului blond nu este exprimată.
În unele cazuri, o afecțiune autosomal dominantă poate fi ascunsă pentru o perioadă de timp. Acest lucru înseamnă că, înainte de a ști despre amprentele genetice, credeam că unele boli nu sunt genetice, ci cauzate de mediu. De exemplu, boala Huntington este o afecțiune autozomal dominantă progresivă a creierului care afectează cogniția, emoțiile și mișcările, dar numai atunci când gena a atins un anumit stadiu de mutație. Un părinte poate transmite gena fără să fi fost vreodată diagnosticat cu această tulburare, deoarece gena Huntington a acestuia nu a depășit pragul care a inițiat simptomele.
Cu cunoștințele noastre actuale despre amprentele genetice, acum este posibil să vedem dacă cineva are gena cu mult înainte de apariția simptomelor, dar nu se poate prezice dacă acea persoană le va dezvolta sau nu. Știm acum că Huntington este o boală autosomal dominantă cu o întorsătură. O persoană afectată va fi moștenit o genă mutantă de la un părinte afectat, dar este posibil ca acest părinte să nu fi prezentat niciodată semne observabile ale bolii. Părintele nu este purtător – nu este posibil să fii purtător al unei gene autosomal dominante.
Doar atunci când a apărut un anumit număr de mutații, poate parțial din cauze de mediu, încep să apară simptomele. Mediul în care trăim poate activa o afecțiune la fel de mult ca și prezența unei gene dominante. Câteva dintre acestea pot fi prezentate în imagine.
Dominanță autozomală vs. sexul…Linked Dominance
Dominanța autohtonă și dominanța legată de sex pot ajuta la prezicerea modului în care se va dezvolta progenitura, dar se referă la tipuri diferite de cromozomi. Sexul oamenilor și al mamiferelor este determinat de perechea de cromozomi sexuali (X și Y) care este prezentă în genomul unei persoane. Femeile au doi cromozomi X (XX); masculii au un cromozom X și unul Y (XY). Cromozomii sexuali se mai numesc și alozomi.
Genul urmașilor este decis prin prezența cromozomilor XX sau XY; există 50% șanse de a prezenta fenotipuri XX sau XY – fete, respectiv băieți. O femeie nu poate fi purtătoare de gene recesive sau dominante ale cromozomului Y, deoarece o femeie nu are un cromozom Y; acest lucru nu se întâmplă în cazul bărbaților care au atât cromozomul X, cât și Y. Orice caracteristică vizuală sau funcțională cauzată de alozomi este cunoscută ca o trăsătură genetică legată de sex.
În diagrama de mai jos, putem înțelege cum funcționează moștenirea legată de sex. În această imagine, culoarea roșie distinge o trăsătură recesivă legată de X. Femeia purtătoare din partea de sus a diagramei și-a transmis gena recesivă la o fiică. Această fiică este, de asemenea, purtătoare, deoarece are un cromozom X dominant de la tată. Cu toate acestea, fiul are un singur cromozom X – de la mama sa purtătoare. Genele sale exprimă trăsătura, deoarece nu există o genă X dominantă.
Infertilitatea cromozomului Y afectează negativ producția de spermatozoizi; aceasta este controlată de cromozomul Y. Cu ajutorul tehnologiilor recente de reproducere, bărbații care suferă de un număr redus de spermatozoizi sau de spermatozoizi de calitate scăzută pot acum să devină părinți. Acest lucru înseamnă că infertilitatea moștenită este un fenomen în continuă creștere care poate fi transmis fiilor. Înainte, acești bărbați nu ar fi fost capabili să aibă copii și, prin urmare, nu ar fi putut transmite această genă mai departe. Fiicele nu pot moșteni gena infertilității, deoarece nicio femeie nu are un cromozom Y.
Moștenirea legată de X afectează ambele sexe. La urma urmei, ambele sexe au cel puțin un cromozom X. În cazul dominanței legate de X, atât bărbații, cât și femeile pot fi afectați. Un exemplu de moștenire legată de X este hemofilia. Centrul pentru Controlul și Prevenirea Bolilor a publicat pe site-ul său web o fișă informativă interesantă cu totul despre această afecțiune recesivă legată de sex. Întrucât bărbații au doar un singur cromozom X, o singură copie mutantă a genei este suficientă pentru a provoca această afecțiune. Întrucât femeile au doi cromozomi X, ele pot fi purtătoare sau pot prezenta tulburarea.
Transformările dominante legate de sex sunt extrem de rare, dar apar. Un exemplu este sindromul Rett, o tulburare dominantă legată de X care afectează în principal fetele.
Diferența dintre dominanța autosomală și cea legată de sex ține pur și simplu de tipul de cromozomi implicați. Dominanța autosomală afectează cei douăzeci și doi cromozomi non-sexuali sau autosomii. Dominanța legată de sex afectează doar cromozomul sexual unic sau allosomul. Combinațiile de alele dominante și recesive controlează fiecare aspect al anatomiei și fiziologiei, cu excepția trăsăturilor legate de sex. Centrul Medical al Universității din Kansas a publicat o listă lungă de afecțiuni genetice care arată, de asemenea, dacă fiecare boală este autosomală, alozomală, recesivă sau dominantă.
Exemple de dominantă autozomală
Exemplele de dominantă autozomală se pot referi la culoarea pielii, a părului și a ochilor, la riscul de a dezvolta anumite boli și chiar la comportamentele moștenite asociate cu trăsăturile neurologice. În timp ce multe diagrame arată șansele sau probabilitățile de a moșteni ochi căprui, albaștri sau verzi de la ambii părinți, culoarea ochilor este rezultatul a nenumărate alele și nu este întotdeauna previzibilă. Pentru exemple mai clare, este mai bine să ne concentrăm asupra unor singure alele mutante, deoarece acest lucru exclude influența altor factori genetici.
Cromozomul patru găzduiește gena proteinei huntingtină (gena HTT) care conține între 10 și 35 de repetări ale unei bucăți specifice de cod cunoscute sub numele de repetiția trinucleotidelor CAG. La pacienții cu boala Huntington, aceste repetiții apar de cel puțin 40 de ori. Acest lucru s-ar putea datora moștenirii, dar între timp s-a descoperit că expansiunile de repetiții își pot schimba dimensiunea în aceeași generație sau în generații succesive. Doar pentru că aveți gena HTT nu înseamnă că veți dezvolta boala Huntington. Această boală particulară a fost deja menționată ca fiind o tulburare autosomal dominantă cu o întorsătură; atunci când cercetătorii vor descoperi ce declanșează expansiunile repetate crescute, vor putea să oprească sau chiar să vindece bolile asociate acestora. Expansiunile repetate cauzează multe tulburări genetice.
Ca o boală autosomal dominantă, este nevoie ca doar un singur părinte să prezinte o trăsătură și să o transmită la următoarea generație. În diagrama de mai sus, gena huntingtină a mamei este reprezentată prin litera majusculă H. Nicio mutație în gena HTT (hh) este reprezentată de pătratele neumbrite; căsuțele umbrite cu gri indică o mutație a genei HTT (Hh).
Se poate ca părintele cu mutația HTT să aibă mai puține repetări trinucleotidice CAG și să nu prezinte simptomele bolii Huntington, dar natura dinamică a acestei gene poate însemna că repetările mai mari apar la un moment mai târziu în viață sau în timpul vieții oricărui copil sau copiilor pe care îi are acest părinte.
Este clar în diagramă că jumătate dintre descendenții unui părinte Hh și hh sunt expuși riscului de a prezenta trăsătura mutantă (Hh). Diagramele care arată trăsăturile moștenite sunt adesea denumite pătrate punnet sau diagrame pedigree.
Un alt exemplu popular în domeniul dominanței autosomale este boala polichistică a rinichilor, în care se dezvoltă chisturi multiple în rinichi și reduc capacitatea acestora de a filtra produsele reziduale din sânge.
Ca și în cazul bolii Huntington, boala polichistică renală autozomal dominantă (ADPKD) este produsul transmiterii afecțiunii de către un singur părinte. În acest caz, o singură copie mutantă a genei PKD1 sau PKD2 provoacă boala. PKD1 se găsește pe cromozomul 16; PDK2 pe cromozomul 4. O genă relativ recent descoperită pe cromozomul 11 poate produce o boală polichistică combinată de rinichi și ficat. De asemenea, ca și în cazul bolii Huntington, unele cazuri de ADPKD sunt rezultatul unei noi mutații. Spre deosebire de Huntington, este posibilă și apariția unor forme autosomale recesive de boală polichistică de rinichi (ARPKD).
Exemple autozomale recesive
Exemplele autozomale recesive includ fibroza chistică și anemia falciformă. Anemia celulelor secerătoare este cauzată de o mutație în gena hemoglobinei-Beta care se găsește pe cromozomul 11; fibroza chistică este rezultatul unei mutații în gena care produce o proteină cunoscută sub numele de regulator de conductanță transmembranară sau CFTR.
În timp ce o genă autozomal dominantă înseamnă că niciun părinte nu poate fi doar purtător, acest lucru nu este valabil în cazul tulburărilor autozomal recesive. Unul sau ambii părinți pot fi purtători, ultima dintre aceste situații fiind cea ilustrată mai sus. În cazul în care ambii părinți sunt purtători ai unei forme genetice mutante, există un risc de 25% ca un copil să prezinte ambele gene mutante. În această situație, o genă dominantă este absentă, iar copilul va prezenta fenotipul recesiv – anemie falciformă sau fibroză chistică, de exemplu.
În cazul în care doar unul dintre părinți este purtător, este de așteptat ca 50% dintre descendenți să fie la rândul lor purtători; acești descendenți nu vor prezenta fenotipul bolii datorită prezenței unei gene dominante nemutante. Cu această șansă de 50% de purtători, în combinație cu tratamente medicale mai bune și oportunități de reproducere pentru descendenții afectați, numărul de persoane care prezintă fenotipuri autosomal recesive crește în timp.
Bibliografie
- Gulani A, Weiler T. . Genetică, autosomal recesivă. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing. Retrieved from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK546620/
- Paulson H. (2018). Repeat expansion diseases. Handbook of Clinical Neurology. 147, 105–123. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63233-3.00009-9
- Nobakht N, Hanna R M, Al-Baghdadi M, et al. (2020). Advances in Autosomal Dominant Polycystic Kidney Disease: A Clinical Review. Kidney Medicine. Vol 2, Issue 2, 196-208. https://doi.org/10.1016/j.xkme.2019.11.009
- Bates G, Tabrizi S, Jones L. (2014). Huntington’s Disease. Oxford, Oxford University Press.