Při studiu vztahů mezi genotypem a fenotypem, je důležité zkoumat statistické výskytu fenotypů u skupiny známých genotypů., Jinými slovy, vzhledem ke skupině známých genotypů pro jednu vlastnost, kolik identických genotypů ukazuje související fenotyp? Možná vás překvapí, že u některých rysů se fenotyp nemusí vyskytovat tak často jako genotyp. Například, řekněme, že každý v populaci w nese stejné kombinace alel pro určitou vlastnost, ale pouze 85% populace skutečně ukazuje fenotyp očekávaný od těchto kombinací alel. Podíl genotypů, které skutečně vykazují očekávané fenotypy, se nazývá penetrance. V předchozím příkladu je tedy penetrace 85%., Tato hodnota se vypočítá z pohledu populací, jejichž genotypy známe.
Ve skutečnosti, velké populační studie jsou nezbytné pro měření penetrance, a studie penetrancí nám pomáhají předvídat, jak pravděpodobné je, že rys bude patrný v těch, kteří nesou základní alely. Obecně platí, že když víme, že genotyp je přítomen, ale fenotyp není pozorovatelný, vlastnost vykazuje neúplnou penetraci. V podstatě cokoliv, co vykazuje méně než 100% penetranci, je příkladem neúplné penetrace., Proto, i když penetrance znaku je statisticky vypočtená hodnota na základě vzhledu fenotyp mezi známé genotypy, neúplná penetrance je prostě kvalitativní popis o skupině známé genotypy.
specifickým příkladem neúplné penetrace je osteogenesis imperfecta (Oi) osteogenesis osteogenesis. Většina lidí s tímto onemocněním má dominantní mutaci v jednom ze dvou genů, které produkují kolagen typu 1, COL1A1 nebo COL1A2. Kolagen je tkáň, která posiluje kosti a svaly a více tělesných tkání., Lidé s OI mají slabé kosti, modravou barvu v bílých očích a různé utrpení, které způsobují slabost kloubů a zubů. Toto onemocnění však neovlivňuje každého, kdo má mutace COLIA1 a COLIA2 stejným způsobem. Ve skutečnosti, někteří lidé mohou nést mutaci, ale nemají žádné příznaky. Rodiny tak mohou nevědomky přenášet mutaci z jedné generace na druhou prostřednictvím někoho, kdo nese mutaci, ale nevyjadřuje fenotyp Oi.,
příklady neúplné penetrace, jako je Oi, ukazují, že ani monogenní nemoci nemají v populaci předvídatelné expresní vzorce. Existuje způsob, jak vysvětlit tuto nepředvídatelnost? Zamysleme se nad tím. Pokud mají dva lidé stejnou dominantní mutaci v COL1A1, proč by pouze jeden z nich mohl skutečně vykazovat příznaky OI? Mohlo by to mít co do činění s jinými geny, které zachraňují špatný účinek mutovaného kolagenového genu? Mohlo by to být tak, že ti, kteří mají Oi, jednoduše vyjadřují více mutovaného kolagenu než osoba, která není ovlivněna?, Abychom zvážili možné vysvětlení neúplné penetrace, musíme si uvědomit, kolik kroků existuje mezi transkripcí genů a expresí bílkovin.
Všimněte si, že exprese jiných genů, jako jsou transkripční nebo translační regulátory, může ovlivnit konečný účinek genového produktu. Cokoli, co narušuje cestu od transkripce k aktivaci bílkovin, je známé jako epigenetický faktor. Ve skutečnosti existuje několik bodů, ve kterých může jiný genový produkt zasáhnout ve fázích před produkcí proteinu., Interference v těchto fázích může zastavit produkci úplně, vytvořit změněnou formu proteinu, který by nikdy být aktivní, nebo dělat libovolný počet dalších věcí, které činí Gen tichý. Takže konečná fáze aktivního proteinu odráží mnoho různých procesů, které vedou k sekvenci aminokyselin a konečnému tvaru bílkovin, které mohou být narušeny jinými geny. Navíc některé geny mohou up-nebo downregulovat rychlost transkripce, což mění celkové množství produkovaného proteinu., Geny, které ovlivňují konečnou formu a expresní množství jiného genu, tedy mohou mít vliv na tvorbu fenotypu odvozeného z regulovaného genu (Obrázek 1).
Pokud existuje tolik různých možných modifikačních bodů pro genový produkt, jak můžeme zúžit otázku, co způsobuje neúplnou penetraci? Je zajímavé, že někteří vědci se o to skutečně pokusili pozorováním toho, jak genetické mutace, které způsobují Oi, ovlivňují myši. Tito vyšetřovatelé vložili mutovanou formu KOL1A1 do myší a chovali je tak, aby všechny obsahovaly tuto mutaci., Myši byly postiženy podobným způsobem jako u lidí s OI: mnoho z nich mělo těžkou kostní slabost a mnohočetné zlomeniny kostí, a to i při narození. Ve skutečnosti, když vědci zkoumali myši kosti pozorně, zjistili, že 70% myší s mutovaného genu COL1A1 ukázal důkazy o OI (zlomeniny kostí); nicméně, zbývajících 30% se objevil zcela normální. U těchto myší bez fenotypu Oi bylo stejné množství exprese COL1A1 jako u těch myší, které vykazovaly fenotyp., Kromě toho vyšetřovatelé použili čistokrevný kmen myší, který měl malou variabilitu ve svých genomech. To znamená, že genetický kontext, ve kterém byl COL1A1 vyjádřen, se u studovaných myší nezměnil. Přesto, navzdory skutečnosti, že všechny myši velmi podobné genomy a všechny z nich vyjádřil stejné množství COL1A1, 30% z nich nevykazovala žádné OI fenotyp. Tyto výsledky jsou i nadále matoucí.
proto ani výkonné experimentální techniky, které jsou v současné době k dispozici, nemohou vysvětlit penetranci., Dvě nejoblíbenější vysvětlení neúplné penetrance, genetického pozadí a variabilních expresních hladin nevysvětlily nedostatek fenotypu u 30% myší (Pereira et al., 1994).