Polygenetische Merkmale

Polygenetische Merkmale - 4a.
Polygenetische Merkmale
(Multifaktorielle Vererbung)
DIA 29 Polygenetische Merkmale
Die verschiedenen phänotypischen Merkmalen der Menschen sind in der Regel durch mehrere
Gene bestimmt. Die monogenetischen Krankheiten sind nur ein kleiner Anteil (2%) aller
menschlichen genetischen Erkrankungen. Ein viel größerer Anteil der Erkrankungen sind ein
Ergebnis komplexer Wechselwirkungen zwischen mehrerer Gene und der Umwelt.
DIA 30 Polygenetische Merkmale
Merkmale, in dessen Ausbildung die kombinierte Wirkung mehrerer Gene beteiligt sind,
werden polygenetische Merkmale genannt. Steht ein Merkmal (oder eine Krankheit) auch
unter dem Einfluss von Umweltfaktoren, (was in der Regel der Fall ist), dann ist es ein
multifaktorielles Merkmal bzw. Krankheit. Klassische quantitative (mit anderen Worten,
kontinuierliche, polygenetische, multifaktorielle) Merkmale sind z.B. Körpergewicht, Größe,
Intelligenz, Blutdruck, etc.
DIA30-32 Genetik der Polygenetischen Merkmale
Da quantitative Merkmale durch die kumulativen Auswirkungen von genetischen und
umweltbedingten Faktoren ausgebildet werden, kann ihre Verteilung in der Population mit
einer glockenförmigen Kurve dargestellt werden (Normalverteilung). Wir illustrieren das mit
dem einfachsten Fall: Angenommen, die Körperhöhe wird von einem einzelnen Gen bestimmt,
das zwei Allele hat (A: hoch und a: niedrig). Wenn es keine Dominanz (intermediäre
Vererbung) gibt, dann die drei möglichen Genotypen AA, Aa und aa, führen zu drei
verschiedenen Phänotypen: hoch, mittel und niedrig. Wenn wir annehmen, dass die
Allelfrequenz der beiden Allele 50% beträgt, dann ist die Verteilung der Körperhöhe in der
Population in der Abbildung A dargestellt. Nehmen wir nun an, dass ein anderes Gen auf die
Höhe die gleiche Wirkung hat wie A und a, B (hoch) und b (niedrig). So sind neun
verschiedene Genotypen möglich: AABB, AABB, AABB, AABB, AABB, AABB, AABB,
AABB und aaBb. Als Einzelperson kann man 0, 1 Mai, 2, 3 oder 4 "hoch"-Allele haben was
zu 5 verschiedenen Phänotypen führen kann. Erweitern wir das Beispiel so, dass die Höhe
von mehreren Genen und von verschiedenen Auswirkungen der Umwelt bestimmt wird, wo
jeder Faktor eine geringe Wirkung ausübt. So werden eine Menge von potenziällen
Phänotypen möglich, die jeweils nur sehr gering voneinander unterscheiden, und die
Verteilung der Körperhöhe kann mit einer Glockenkurve dargestellt werden. Nach diesem
Modell folgen die einzelnen Gene, die ein multifaktorielles Merkmal bestimmen den
mendelschen Gesetzen. Das bedeutet, wenn wir die Wirkung einzelner Gene betrachten, dass
dem kummulativen Phänotyp der Phänotyp eines Allel mit einem kleinen Stück beiträgt. In
diesem Modell wird nicht berücksichtigt, dass die Gene miteinander interagieren. Genetik der
quantitativen Merkmale ist in der Tat die Erweiterung der Mendelschen Vererbung. Später
werden wir sehen, dass die Wirkung von Genen nicht kumulativ ist, sondern ein Resultat
komplexer Interaktionen. Darüber hinaus werden wir auch sehen, dass auch die qualitativen
Merkmale von mehreren Genen bestimmt werden. Die QTLs (Quantitative Trait Loci, Loci
quantitativer Merkmale) sind DNA-Regionen (Gene), die in der Ausbildung eines bestimmten
Phänotyps eine Rolle spielen. QTLs sind oft in verschiedenen Chromosomen verteilt. Eine
statistische ist Analyse notwendig zu entscheiden, ob ein bestimmtes Gen (Allel) auf den
Phänotyp eine Wirkung hat.
GRUNDANFORDERUNG
Vorlesung 9.
Boldogkői Zsolt ©
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Polygenetische Merkmale - 4a.
DIA 33 Die poligenetische Schwellenwert-Theorie.
Viele polygenetische Krankheiten und Merkmale, - obwohl nicht monogenetisch bestimmt
werden- haben keine Normalverteilung, sondern sind entweder vorhanden oder nicht
vorhanden. Die einzelnen Personen haben eine Anfälligkeit zu solchen Eigenschaften
(Krankheiten). Die Ausprägung des Merkmals hängt von genetischen und umweltbedingten
Faktoren ab. Zur Ausprägung der Erkrankung soll ein vorgegebener Grenzwert überschritten
werden. Zum Beispiel ist im Falle einer gewissen Magenkrankheit (der Verengung des
Magenausganges) dieser Schwellenwert für Männer und Frauen unterschiedlich.
DIA 34 Polygenetische Krankheiten
Dieser Begriff wird in drei Bedeutungen verwendet:
1. Eine Krankheit wird durch eine Reihe von gleichzeitiger Funktionsstörungen mehrerer
Gene verursacht. Zum Beispiel, zur Entwicklung einer bestimmten Art von Dickdarmtumor
sind mindestens sieben aufeinanderfolgenden Genmutationen in sieben Genen erforderlich.
Wenn ein Gen nicht mutiert wird, entwickelt sich die Krankheit nicht.
2. Die gleiche Krankheit kann durch Mutationen in verschiedenen Genen verursacht werden.
Mit anderen Worten, zur Ausprägung einer Krankheit ist eine Mutation eines der beitragenden
ausreichend.
3, Die genetischen und umweltbedingten Faktoren verursachen oft zusammen eine Krankheit.
Dies bedeutet, dass bestimmte Kombinationen von Allelen nicht automatisch, sondern durch
die Einwirkungen der Umwelt eine Krankheit verursachen. Mit anderen Worten, nicht allen
Trägern der krankheitserregenden Allelen werden krank, sondern sie haben eine Anfälligkeit
zu der Erkrankung. Bestimmte Kombinationen der Allele erhöht, während andere verringern
die Chance für die Entwicklung der Krankheit.
Solche komplexe Krankheiten sind z.B. Krebs, Herzerkrankungen, Autoimmunerkrankungen,
Diabetes, Osteoporose, Bluthochdruck, Übergewicht, Arteriosklerose, Schizophrenie,
Depressionen, etc.
DIA 35-38 Wieso gibt es monogenetische Merkmale? (EXTRA)
Einige Phänotypen (zB. AB0 Blutgruppen) können eindeutig zu einer normalen Variante (Allel) eines Gens
zugeordnet werden, bzw. können bestimmte Krankheiten einer bestimmten funktionsunfähigen Allel eines Gens
zugeordnet werden. Dies bedeutet aber nicht, dass das Gen oder Allel eines Gens das Merkmal kodiert. In
diesem Fall erscheinen erscheint bloss ein Allel und eine phänotypische Variante zusammen. Wie ist es möglich,
dass für komplexe genetische Merkmale der Lebewesen, die "Ein-Gen, ein Phänotyp" Verhältnis, (genauer
gesagt, die "ein Allel, eine Variante Phänotyp" Korrelation) gültig zu sein scheint?
Der Einfachheit halber nehmen wir haploide Fälle. Die Kreise symbolisieren Gene: die Zahlen bedeuten
verschiedene Gene, die Farben verschiedene Allele der Gene. Die Rechtecke mit unterschiedlichen Farben
kennzeichnen verschiedene Phänotypen.
(1) Die anderen Gen funktionell ist nicht variabel. Ein Phänotyp wird durch mehrere Gene bestimmt, aber nur
die Variabilität eines einzigen Gens ist die Ursache der phänotypischen Variabilität.
(2) Die Wirkung eines Gens ist sehr stark. Mehrere (sogar alle) Gene sind variabel, aber nur eines hat einen
entscheidenden Einfluss auf den Phänotyp. Auch wenn es eine geringe phänotypische Variabilität gibt, sind
diese phänotypischen Versionen ähnlich, und der Einfachheit halber können als identisch betrachtet werden.
(3) Die Gene sind in unmittelbarer Nähe auf einem Chromosom, so sind ihre Allele gekoppelt. Oft sind die Gene
nahe beieinander, die im gleichen Prozess beteiligt sind, und dadurch zur Ausprägung des gleichen Phänotyps
beitragen. (wie die Hox-Gene). Die räumliche Nähe bedeutet, dass während der Meiose nur sehr selten eine
Rekombination innerhalb der Gengruppe geschieht, so bestimmte Kombinationen von Allelen bleiben relativ
stabil über Generationen hinweg.
DIA 39 Die Beziehung zwischen Gen und Phänotyp.
(1) Die Beziehung zwischen Genen und Phänotypen: Bedeutet die Tatsache, dass nur ein Allel eines Gens
eindeutig zu einer Phänotypvariante zugeordnet werden kann, dass dieses Gen den Phänotyp kodiert?
Im engen Sinne NEIN, das Gen trägt zur Ausprägung des Phänotyps nur gemeinsam mit anderen Genen, im
Kontext des gesamten Organismus bei.
GRUNDANFORDERUNG
Vorlesung 9.
Boldogkői Zsolt ©
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Polygenetische Merkmale - 4a.
Im weiten Sinne JA, aber es ist nur eine Korrelation/ Übereinstimmung.
Diese Beziehung kann leicht mit der Auto-Analogie erklärt werden. Man könnte sagen, dass für die Bewegung
des Autos der Autoschlüssel verantwortlich ist, aber in der Wirklichkeit sind für die Bewegung viele andere
Teilen des Autos erforderlich.
(2) Eine weitere Frage ist, ob die Entstehung komplexer Merkmale die sogenannten Makro-Mutationen
verursacht haben (eine einzelne Genmutation führt zu einer komplexen Phänotyp, zum Beispiel. ein Mensch mit
großem Gehirn)? Makro-Mutationen, die nicht letal sind, sind in der Wirklichkeit sehr selten. Ein Beispiel
könnte zB. sein: die Mutation in einem Wachstumshormon (Somatropin; STH). Wenn das Gen nicht richtig
funktioniert, ist die Folge proportionierter Zwergwuchs.
DIA 40 Zusammenfassung
1. Monogenetische Merkmale sind unter der Kontrolle von verschiedenen Genen, aber in
besonderen Fällen können einige monogenetisch erscheinen.
2. Genauer, die 1 Gen, 1 Phänotyp Beziehung ist nie zutreffend, die 1 Allel, 1
Phänotypvariante Beziehung tritt selten auf.
Meine Notizen:
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GRUNDANFORDERUNG
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