DZIEDZICZENIE
WIELOCZYNNIKOWE
Katedra i Zakład Biologii i Genetyki AMG
DZIEDZICZENIE
WIELOCZYNNIKOWE
Katedra i Zakład Biologii i Genetyki AMG
Dziedziczenie wieloczynnikowe
Determinowane jest przez wiele genów
z różnych loci (każdy wywiera mały, lecz
kumulujący się efekt) wraz z czynnikami
środowiskowymi.
Dziedziczenie wieloczynnikowe
Przykład: Jest bardziej prawdopodobne, że
dziecko wysokich rodziców będzie wysokie,
niż dziecko mające niskich rodziców.
Niedożywienie (czynnik środowiskowy)
może hamować wzrost dziecka.
Wpływ środowiska na różnicowanie się fenotypu
Dziedziczenie poligenowe
- cechy
dziedziczone wyłącznie genetycznie,
przez wiele genów znajdujących się w
różnych loci.
Dziedziczenie
koloru
skóry
Cechy ilościowe i jakościowe
• Cechy ilościowe to takie, które są mierzalne.
Należą do nich np. wzrost, waga, poziom
cholesterolu we krwi.
• cechy ilościowe wykazują zmienność ciągłą – istnieje
nieskończona liczna pośrednich wartości pomiędzy
ekstremami.
Przykłady cech ilościowych:
• Wzrost
• Waga
• Inteligencja
• Objętość
krwinek
czerwonych
• Ciśnienie krwi
Cechy ilościowe (ciągłe)
Dla większości tych cech istnieje
rozkład Gaussa – większość ludzi
plasuje się w pobliżu środka krzywej.
– Przykład: rozkład wzrostu – większość
mężczyzn w Polsce ma 176 cm.
Cechy ilościowe (ciągłe)
Cechy ilościowe i jakościowe
• Cechy jakościowe nie mogą być zmierzone –
są to fenotypy wszystko-albo-nic. W
praktyce, proband z cechą jakościową jest
często jedyną osobą wykazującą tę cechę w
rodzinie.
Cechy ilościowe i jakościowe
Ponieważ analiza rodowodu jest
niewystarczająca, konieczne są analizy
zgodności u bliźniąt jednojajowych i korelacji
rodzinnej.
Choroby dziedziczone wieloczynnikowo
Jeśli cechy
wieloczynnikowe
mają ciągły rozkład,
jak choroby mogą
być dziedziczone w
ten sposób?
Przykład cechy jakościowej – wartość progowa,
po przekroczeniu której występują objawy
chorobowe
• Zaangażowanie kilku loci
• Brak dominacji lub recesywności
• Kumulacja efektów fenotypowych
• Oddziaływanie czynników środowiskowych
z genotypem
Wieloczynnikowy model dziedziczenia:
Choroby dziedziczące się w sposób
wieloczynnikowy
• Większość dzieci dotkniętych chorobą ma
zdrowych rodziców.
–
Większość geniuszy ma przeciętnych rodziców, podobnie jak
dzieci z bardzo niską inteligencją.
• Ryzyko urodzenia kolejnego chorego dziecka
zwiększa się wraz z liczbą dotkniętych
dzieci w rodzinie
• Ryzyko powtórzenia się choroby u krewnych
jest wyższe w przypadku ciężko chorych
probantów.
• Pokrewieństwo rodziców tylko nieznacznie
zwiększa ryzyko urodzenia chorego dziecka.
• Ryzyko urodzenia chorego dziecka spada
gwałtownie wraz ze spadkiem pokrewieństwa, w
przeciwieństwie do chorób dziedziczonych
autosomalnie dominująco o niepełnej penetracji
• Ryzyko powtórzenia się choroby jest wyższe
dla krewnych tych dzieci, których płeć jest
rzadziej dotykana chorobą.
Choroby dziedziczące się w sposób
wieloczynnikowy
Wprowadzenie do badań rodzinnych
Stopień
pokrewieństwa
Przykłady
Proporcja
wspólnych
genów
PIERWSZY
Rodzic i dziecko,
rodzeństwo
1/2
DRUGI Dziadkowie
i
wnuki,
siostrzeńcy/bratankowie
i ciotki/wujowie
1/4
TRZECI Kuzyni
pierwszego
stopnia
1/8
Zgodność
Jeżeli cecha jest wyłącznie uzależniona od genów,
monozygotyczne bliźnięta będą miały 100% zgodności,
podczas gdy bliżnięta dizygotyczne mające tylko połowę
genów wspólnych, będą wykazywać wartość niższą. Jeśli
natomiast cecha jest wyłącznie środowiskowa, zarówno
bliźnięta mono- jak i dizygotyczne będą wykazywać taką
samą zgodność.
Zgodność (%) = [X/ X+Y] x100
X – oba bliźnięta posiadające cechę
Y – jedno z bliźniąt posiadające cechę
Wyniki badań bliźniąt
Stopień podobieństwa bliźniąt z cechą ilościową
Stopień podobieństwa
Cecha
Monozygotyczne
(%)
Dizygotyczne
(%)
Wzrost
95 52
IQ
90 60
Rozkurczowe
ciśnienie krwi
50 27
Badania bliźniąt monozygotycznych
przyczyniły się do zwiększenia
informacji na temat wpływu
środowiska na różne cechy.
Cechy jakościowe – zgodność bliźniąt
Zgodność
Cecha
Monozygotyczne
(%)
Dizygotyczne
(%)
Nowotwór 17 11
cukrzyca
(insulinozależna)
30-40 6
cukrzyca
(nieinsulinozależna)
100 10
Epilepsja 37 10
Nadciśnienie 30
10
Niedokrwienna
choroba serca
19 8
Depresja 70 15
Artretyzm
30
5
Schizofrenia 45
12
Odziedziczalność
Określa, jaka część zmienności cechy zależy od
wpływu genów, a jaka od środowiska.
Jest to genetyczny składnik całkowitej zmienności
fenotypowej danej cechy wyrażany w procentach.
V
G
H = V
E
+V
G
100%
X
V
G
– wariancja genetyczna
V
E
– wariancja środowiskowa
Korelacja
Jest to liczbowa miara zależności cech.
Współczynnik korelacji +1 oznacza korelację
całkowitą dodatnią – np. im wyższy ojciec,
tym wyższy syn.
Korelacja w granicach 0,7-1 jest duża, 0,3-
0,7 – średnia, poniżej bardzo słaba.
Wyniki badań rodzin
Korelacja krewnych
pierwszego stopnia
Cecha
Obserwowana Spodziewana
Wzrost 0.53
0.5
IQ 0.41
0.5
Rozkurczowe
ciśnienie krwi
0.18 0.5
Częstość występowania cech
jakościowych dla różnych stopni
pokrewieństwa
Częstość (%) u krewnych:
Cecha
Pierwszego
stopnia
Drugiego
stopnia
Trzeciego
stopnia
Częstość w
populacji
Epilepsja 5
2.5 1.5 1
Schizofrenia 10
4
2
1
Depresja
15
5
3.5
1