Адам генетикасы: мұрагерлік негіздері

Кіріспе

тақырыпқа техникалық емес кіріспе. Адамдардағы тұқым қуалауды зерттеу.

Адам генетикасы – адамдардағы тұқым қуалауды зерттейтін ғылым. Адам генетикасы классикалық генетика, цитогенетика, молекулалық генетика, биохимиялық генетика, геномика, популяциялық генетика, даму генетикасы, клиникалық генетика және генетикалық кеңес беру сияқты бірнеше өзара байланысты салаларды қамтиды. Гендер – көптеген адамдардың мұрагерлік қасиеттерінің ортақ факторы. Адам генетикасын зерттеу адам табиғаты туралы сұрақтарға жауап беруге, ауруларды түсінуге және тиімді емдеуді әзірлеуге, сондай-ақ адам өмірінің генетикасын түсінуге көмектеседі. Бұл мақалада адам генетикасының негізгі ерекшеліктері ғана сипатталған; аурулардың генетикасы туралы мәліметтер үшін медициналық генетикаға жүгініңіз.

Генетикалық айырмашылықтар мен тұқым қуалаушылық үлгілері

Адамдардың белгілерін мұралау Грегор Мендельдің мұрагерлік моделіне негізделген. Мендель мұрагерлік дискретті бірліктерге, яғни факторларға немесе гендерге байланысты екенін анықтады.

Автосомалық доминантты тұқым қуалау

Автосомалық қасиеттер автосомадағы (жыныс хромосомасы емес) бір генмен байланысты. Олар "доминантты" деп аталады, себебі ата-ананың бірінен мұраға алған бір ғана көшірме осы қасиеттің көрінуі үшін жеткілікті. Бұл көбінесе ата-аналардың біреуінде де осы қасиет болуы керек дегенді білдіреді, егер ол сирек кездесетін жаңа мутация нәтижесінде пайда болмаса. Хантингтон ауруы және ахондроплазия – аутосомалық доминантты қасиеттер мен аурулардың мысалдары.

Аутосомалық рецессивті тұқым қуалау

Аутосомалық рецессивті белгілер – мұрагерлік үлгісінің бірі, белгі, ауру немесе бұзылыстың отбасы мүшелеріне берілу жолы. Рецессивті белгі немесе аурудың көрінуі үшін осы белгінің немесе аурудың екі данасы болуы керек. Белгі немесе ген жынысқа қатысты емес хромосомада орналасады. Белгінің көрінуі үшін екі дана қажет болғандықтан, көптеген адамдар білмей тұрып, аурудың тасымалдаушысы болуы мүмкін. Эволюциялық тұрғыдан алғанда, рецессивті ауру немесе белгі фенотипті көрсету алдында бірнеше буын бойы жасырын күйде қалуы мүмкін. Аутосомалық рецессивті аурулардың мысалдары: альбинизм, кістік фиброз.

X- және Y- байланысты мұрагерлік

Х-пен байланысты гендер жыныстық Х хромосомасында табылады. Х-тіктелген гендер, аутосомалық гендер сияқты, доминантты және рецессивті түрлеріне ие. Рецессивті Х-пен байланысты аурулар әйелдерде сирек кездеседі және көбінесе тек еркектерге әсер етеді. Бұл себепті, еркектер Х хромосомасын және барлық Х-пен байланысты гендерді анасынан мұраға алады. Әкелер ұлдарына тек Y хромосомасын береді, сондықтан әкеден ұлға Х-пен байланысты белгілер мұрагерлік болып өтпейді. Ер адамдар рецессивті Х-тіктелген белгілерді тасымалдай алмайды, себебі олардың тек бір Х хромосомасы бар, сондықтан анасынан мұрагерлік алған кез келген Х-тіктелген белгі көрінеді. Әйелдер Х-пен байланысты ауруларды гомозиготалық күйде көрсетсе, гетерозиготалық күйде тасымалдаушы болады. Х-пен байланысты доминантты мұрагерлік гетерозигота мен гомозиготада бірдей фенотипті көрсетеді. Х-пен байланысты мұрагерлік сияқты, еркектер арасында мұрагерлік болмайды, бұл оны аутосомалық белгілерден ажыратуға мүмкіндік береді. Х-пен байланысты белгілердің бір мысалы – Коффин-Лоури синдромы, ол рибосомалық белок генінің мутациясынан туындайды. Бұл мутация сүйек, бас-бет аномалияларына, ақыл-ой кемістігіне және бойдың аласа болуына әкеледі. Әйелдердегі Х хромосомалары Х-инактивациясы деп аталатын процеске түседі. Х-инактивациясы – әйелдердегі екі Х хромосоманың біреуі дерлік толықтай инактивацияланған кезде болады. Бұл процестің жүзеге асуы маңызды, әйтпесе әйелдер Х хромосомасының ақуыздарын қалыптыдан екі есе көп өндіретін болар еді. Х-инактивация механизмі эмбриональдық кезеңде жүзеге асады. Трисомия Х сияқты аурулары бар адамдарда, генотипінде үш Х хромосомасы бар болғанда, Х-инактивациясы барлық Х хромосомаларын инактивациялайды, нәтижесінде тек бір Х хромосомасы белсенді болады. Клайнефельтер синдромы бар еркектерде, оларда қосымша Х хромосомасы бар, сондай-ақ Х-инактивациясы бір ғана толық белсенді Х хромосомасы болу үшін жүзеге асады. Y-пен байланысты мұрагерлік ген, белгі немесе ауру Y хромосомасы арқылы берілген кезде пайда болады. Y хромосомалары тек еркектерде ғана кездесетіндіктен, Y-пен байланысты белгілер тек әкеден ұлға беріледі. Y хромосомасында орналасқан тестисті анықтайтын фактор адамның жынысын анықтайды. Y хромосомасы арқылы мұрагерлікпен берілетін жыныстық белгілерден басқа, Y-пен байланысты басқа белгілер табылған жоқ.

X linked genes are found on the sex X chromosome. X linked genes just like autosomal genes have both dominant and recessive types. Recessive X linked disorders are rarely seen in females and usually only affect males. This is because males inherit their X chromosome and all X linked genes will be inherited from the maternal side. Fathers only pass on their Y chromosome to their sons, so no X linked traits will be inherited from father to son. Men cannot be carriers for recessive X linked traits, as they only have one X chromosome, so any X linked trait inherited from the mother will show up. Females express X linked disorders when they are homozygous for the disorder and become carriers when they are heterozygous. X linked dominant inheritance will show the same phenotype as a heterozygote and homozygote. Just like X linked inheritance, there will be a lack of male to male inheritance, which makes it distinguishable from autosomal traits. One example of an X linked trait is Coffin–Lowry syndrome, which is caused by a mutation in ribosomal protein gene. This mutation results in skeletal, craniofacial abnormalities, mental retardation, and short stature. X chromosomes in females undergo a process known as X inactivation. X inactivation is when one of the two X chromosomes in females is almost completely inactivated. It is important that this process occurs otherwise a woman would produce twice the amount of normal X chromosome proteins. The mechanism for X inactivation will occur during the embryonic stage. For people with disorders like trisomy X, where the genotype has three X chromosomes, X inactivation will inactivate all X chromosomes until there is only one X chromosome active. Males with Klinefelter syndrome, who have an extra X chromosome, will also undergo X inactivation to have only one completely active X chromosome. Y linked inheritance occurs when a gene, trait, or disorder is transferred through the Y chromosome. Since Y chromosomes can only be found in males, Y linked traits are only passed on from father to son. The testis determining factor, which is located on the Y chromosome, determines the maleness of individuals. Besides the maleness inherited in the Y chromosome there are no other found Y linked characteristics.

Педигридтерді талдау

Тұқым қуалаушылық – бұл бірнеше буын бойындағы отбасы мүшелері арасындағы туыстық байланыстарды және генетикалық белгілердің берілуін көрсететін схема. Әдетте, еркектерді бейнелеу үшін шаршы нысандар, ал әйелдерді бейнелеу үшін шеңберлер қолданылады. Тұқым қуалаушылық көптеген генетикалық ауруларды анықтауға көмектеседі. Сонымен қатар, ата-ананың белгілі бір қасиеті бар бала тудыру мүмкіндігін анықтау үшін де қолданылуы мүмкін. Тұқым қуалаушылық схемасын талдау арқылы төрт түрлі белгіні анықтауға болады: аутосомалық доминантты, аутосомалық рецессивті, Х-хромосомаға байланысты немесе Y-хромосомаға байланысты. Ішінара көрініс тұқым қуалаушылық схемаларынан көрсетілуі және есептелуі мүмкін. Көрініс – бұл белгілі бір генотипке ие адамдардың қанша пайызы белгімен байланысты мутантты фенотиптің белгілі бір дәрежесін көрсететіні. Инбридинг, яғни жақын туыстардың арасындағы шаруашылық, тұқым қуалаушылық схемаларында анық көрінеді. Патшалық отбасыларының тұқым қуалаушылық схемаларында көбінесе инбридинг деңгейі жоғары болады, себебі патшалардың бір-біріне үйленуі дәстүрлі және қаланған нәрсе болған. Генетикалық кеңесшілер әдетте тұқым қуалаушылық схемаларын ата-аналардың сау бала тудыру мүмкіндігін анықтауға көмектесу үшін пайдаланады.

Кариотип

Кариотип цитогенетикада өте пайдалы құрал. Кариотип – метафаза кезеңіндегі барлық хромосомалардың ұзындығы және центромерасының орналасуы бойынша реттелген кескіні. Кариотип генетикалық ауруларды диагностикалау мүмкіндігіне байланысты клиникалық генетикада да қолданылуы мүмкін. Нормалды кариотипте анеуплоидия жоқ немесе қосымша хромосомаларды анық көру арқылы анықталады. 2003 жылдың сәуір айында Адам геномы жобасы адам геномындағы барлық ДНК-ны секвенциялап, адам геномының шамамен 20 000 белокты кодтайтын гендерден тұратынын анықтады.

Медициналық генетика

Медициналық генетика – тұқым қуалайтын ауруларды диагностикалау және басқарумен айналысатын медицинаның бір саласы. Медициналық генетика – генетиканы медициналық қызметке қолдану. Ол адам генетикасымен байланысты, мысалы, генетикалық аурулардың себептері мен мұрагерлік ерекшеліктерін зерттеу адам генетикасы және медициналық генетиканың екеуінің де құзырында болады, ал генетикалық аурулары бар адамдарға диагностика жүргізу, олардың жағдайын басқару және кеңес беру медициналық генетиканың аясына кіреді.

Халықтық генетика

Популяциялық генетика – эволюциялық биологияның, мендельдік мұрагерлік негізінде популяциялардағы аллель және генотип жиіліктерін өзгертетін процестерді зерттейтін саласы. Төрт түрлі фактор осы жиіліктерге әсер ете алады: табиғи іріктеу, мутация, ген ағыны (миграция) және генетикалық дрейф. Популяция – бір-бірімен шағылысып көбейетін жекелеген организмдер мен олардың ұрпақтарының тобы ретінде анықталады. Адам генетикасы үшін популяция тек қана адам түлінен құралады. Харди-Вайнберг принципі – аллельдік және генотиптік жиіліктерді анықтау үшін кеңінен қолданылатын қағида.

Митохондриялық ДНК

Ядролық ДНҚ-дан басқа, адамдарда (демек, эукариоттардың көбі сияқты) митохондриялық ДНҚ да бар. Митохондрия – жасушаның "қуат станциясы" – өз ДНҚ-сымен келеді. Митохондриялар анадан мұра болып беріледі, ал олардың ДНҚ-сы аналық шежірені анықтау үшін жиі пайдаланылады (митохондриялық Еваға қараңыз). Митохондриялық ДНҚ-ның ұзындығы 16 кб-қа тең және ол 62 генді кодтайды.

Гендер мен жынысы

XY жынысты анықтау жүйесі адамдарда, көптеген басқа сүтқоректілерде, кейбір жәндіктерде (Drosophila) және кейбір өсімдіктерде (Ginkgo) кездесетін жыныс анықтау жүйесі болып табылады. Осы жүйеде жеке тұлғаның жынысы жыныстық хромосомалар жұбы (гоносомалар) арқылы анықталады. Әйелдерде екі бірдей жыныстық хромосома (XX) болады және олар гомогаметтік жыныс деп аталады. Еркектерде екі әртүрлі жыныстық хромосома (XY) болады және олар гетерогаметтік жыныс деп аталады.