Введение

В генетике экспрессивность – это степень проявления фенотипа у особей с определенным генотипом. Также это может относиться к проявлению конкретного гена у особей с определенным фенотипом. Экспрессивность связана с интенсивностью данного фенотипа; она отличается от пенетрантности, которая определяет долю особей с определенным генотипом, проявляющих данный фенотип.

Изменная экспрессивность

Изменная экспрессивность – это явление, при котором особи с одинаковым генотипом проявляют различные фенотипы. Это можно описать как спектр связанных признаков, варьирующих по величине, цвету, интенсивности и другим характеристикам. Изменная экспрессивность наблюдается у растений и животных, например, в различиях цвета волос, размера листьев и степени тяжести заболеваний.

Механизмы, влияющие на экспрессивность

На это изменение экспрессии могут влиять модифицирующие гены, эпигенетические факторы или окружающая среда. Модифицирующие гены могут изменять экспрессию других генов аддитивным или мультипликативным способом. Эпигенетические факторы – это наследственные изменения в доступности хроматина, влияющие на экспрессию генов. Эпигенетические факторы могут включать: цис-регуляторные элементы – области некодирующей ДНК, регулирующие транскрипцию генов, такие как промоторы или энхансеры; транс-регуляторные элементы – регуляторные белки, такие как факторы транскрипции (ФТ), связывающиеся с ДНК для регуляции экспрессии генов; модификации гистонов, регулирующие доступность хроматина для транскрипции генов; варианты хроматина, представляющие собой различные состояния хроматина; геномный импринтинг, определяющий, какие гены, унаследованные от матери и отца, будут экспрессироваться. Экспрессивность гена может зависеть от условий окружающей среды. Например, пигментация шерсти гималайских кроликов определяется геном C, активность которого зависит от температуры. При выращивании генетически идентичных кроликов, если температура шерсти превышает 35 °C, шерсть развивается белой. Если температура шерсти поддерживается в диапазоне от 15 до 25 °C, шерсть развивается черной.

Растения

Экспрессивность обычно наблюдается у растений и может регулироваться сложными взаимодействиями между окружающей средой, гормональной сигнализацией и генетикой. Примером экспрессивности у растений, вызванной редким геном, является изменчивость в количестве ветвей. Этот редкий ген, впервые обнаруженный у сорго, называется мутант сорго двуцветного с аксиллярным ветвлением (SbABM). В ходе многолетних исследований SbABM у раби-сорго исследователи выяснили, что у потомства растений количество ветвей варьировалось от 0 до 33, несмотря на одинаковый генотип SbABM.

Клиническое применение

Некоторые распространенные синдромы, демонстрирующие фенотипическую изменчивость из-за экспрессивности, включают: синдром Марфана, синдром Ван дер Вуда и нейрофиброматоз. Характеристики синдрома Марфана значительно варьируют у разных людей. Синдром поражает соединительную ткань организма и проявляется широким спектром симптомов – от легкого вовлечения костей и суставов до тяжелых неонатальных форм и сердечно-сосудистых заболеваний. Это разнообразие симптомов обусловлено вариабельной экспрессивностью гена *FBN1*, расположенного на хромосоме 15 (см. рисунок 2). Продукт этого гена участвует в правильной сборке микрофибрилл – структур, обеспечивающих поддержку и эластичность соединительных тканей. Эти различные уровни не коррелировали с полом или возрастом. Более низкие уровни экспрессии мРНК были связаны с повышенным риском развития эктопии хрусталика – смещения хрусталика глаза, и деформации грудины, аномалии развития грудной клетки, что указывает на то, что вариации в экспрессии могут быть связаны с уровнем экспрессивности, а не с генотипом. У носителей редкого аллеля также могут наблюдаться углубления в центре нижней губы, которые могут казаться влажными из-за наличия слюнных желез. Нейрофиброматоз (NF1), также известный как болезнь фон Реклингаузена, – это генетическое заболевание, вызванное редкой мутацией в гене нейрофибромина (NF1) на хромосоме 17. Эта мутация, приводящая к потере функции гена-супрессора опухолей, может вызывать образование опухолей на нервах, называемых нейрофибромами, которые проявляются в виде небольших узелков под кожей. Утверждается, что фенотипическая вариация является результатом действия генетических модификаторов.