, Når man studerer forholdet mellem genotype og fænotype, det er vigtigt at undersøge den statistiske forekomst af fænotyper i en gruppe kendte genotyper., Med andre ord, givet en gruppe af kendte genotyper for et træk, hvor mange identiske genotyper viser den relaterede fænotype? Du kan blive overrasket over at erfare, at fænotypen for nogle træk måske ikke forekommer så ofte som genotypen. For eksempel siger alle i befolkningen carries bærer de samme allelkombinationer for et bestemt træk, men kun 85% af befolkningen viser faktisk den fænotype, der forventes af disse allelkombinationer. Andelen af genotyper, der faktisk viser forventede fænotyper, kaldes penetrans. Således er penetransen i det foregående eksempel 85%., Denne værdi beregnes ud fra at se på populationer, hvis genotyper vi kender.
faktisk er store befolkningsundersøgelser nødvendige for at måle penetrans, og undersøgelser af penetrans hjælper os med at forudsige, hvor sandsynligt det er, at et træk vil være tydeligt hos dem, der bærer de underliggende alleler. Generelt, når vi ved, at genotypen er til stede, men fænotypen ikke kan observeres, viser egenskaben ufuldstændig penetrans. Grundlæggende er alt, hvad der viser mindre end 100% penetrans, et eksempel på ufuldstændig penetrans., Selvom indtrængningen af et træk er en statistisk beregnet værdi baseret på udseendet af en fænotype blandt kendte genotyper, er ufuldstændig penetrering simpelthen en kvalitativ beskrivelse af en gruppe af kendte genotyper.
et specifikt eksempel på ufuldstændig penetrans er den humane knoglesygdom osteogenesis imperfecta (OI). Størstedelen af mennesker med denne sygdom har en dominerende mutation i et af de to gener, der producerer type 1-kollagen, COL1A1 eller COL1A2. Kollagen er et væv, der styrker knogler og muskler og flere kropsvæv., Mennesker med OI har svage knogler, blålig farve i Det Hvide i deres øjne, og en række lidelser, der forårsager svaghed i deres led og tænder. Denne sygdom påvirker dog ikke alle, der har colia1 og colia2 mutationer på samme måde. Faktisk kan nogle mennesker bære mutationen, men har ingen symptomer. Således kan familier ubevidst overføre mutationen fra en generation til den næste gennem en person, der bærer mutationen, men ikke udtrykker Oi-fænotypen., eksempler på ufuldstændig penetrans som OI viser, at selv monogene sygdomme ikke har forudsigelige ekspressionsmønstre i en population. Er der en måde at forklare denne uforudsigelighed? Lad os tænke over det. Hvis to mennesker har den samme dominerende mutation i COL1A1, hvorfor kan kun en af dem faktisk vise OI-symptomer? Kunne det have at gøre med andre gener, der redder den dårlige virkning af et muteret kollagengen? Kan det være, at de, der har OI, blot udtrykker mere muteret kollagen end den person, der ikke er påvirket?, For at overveje de mulige forklaringer på ufuldstændig penetrans skal vi huske, hvor mange trin der er mellem gentranskription og proteinekspression.
Bemærk, at ekspressionen af andre gener, såsom transkriptionelle eller translationelle regulatorer, kan påvirke den endelige virkning af et genprodukt. Alt, der forstyrrer vejen fra transkription til proteinaktivering, er kendt som en epigenetisk faktor. Der er faktisk flere punkter, hvor et andet genprodukt kan gribe ind i stadierne forud for produktionen af et protein., Interferens på disse stadier kan stoppe produktionen helt, skabe en ændret form af proteinet, der måske aldrig være aktiv, eller gøre en række andre ting, der gør genet tavs. Så den sidste fase af et aktivt protein afspejler mange forskellige processer, der fører til aminosyresekvensen og den ultimative proteinform, som alle kan forstyrres af andre gener. Desuden kan nogle gener op-eller nedregulere transkriptionshastigheder, hvilket ændrer den samlede mængde produceret protein., Gener, der påvirker den endelige form og ekspressionsmængde af et andet gen, kan således være indflydelsesrige i dannelsen af fænotypen afledt af det regulerede gen (Figur 1).
så hvis der findes så mange forskellige mulige modifikationspunkter for et genprodukt, hvordan kan vi indsnævre spørgsmålet om, hvad der forårsager ufuldstændig penetrering? Interessant nok har nogle forskere faktisk forsøgt at gøre dette ved at observere, hvordan de genetiske mutationer, der forårsager OI, påvirker mus. Disse efterforskere indsatte en muteret form af COL1A1 i mus og opdrættede dem, så de alle indeholdt denne mutation., Musene blev påvirket på lignende måder som dem med menneskelig OI: mange havde alvorlig knoglesvaghed og flere knoglefrakturer, selv ved fødslen. Faktisk, da forskerne undersøgte musebenene nøje, fandt de, at 70% af musene med det muterede COL1A1-gen viste tegn på OI (knoglefrakturer); de resterende 30% syntes imidlertid helt normale. I disse mus uden Oi-fænotype var der den samme mængde COL1A1-udtryk som i de mus, der viste fænotypen., Desuden brugte efterforskerne en raceret stamme af mus, der havde ringe variation i deres genomer til at begynde med. Dette betyder, at den genetiske sammenhæng, hvori COL1A1 blev udtrykt, ikke varierede blandt de undersøgte mus. På trods af at alle musene havde ekstremt lignende genomer, og alle udtrykte den samme mængde COL1A1, viste 30% af dem ikke nogen Oi-fænotype. Disse resultater fortsætter med at være forvirrende.
derfor kan selv de kraftfulde eksperimentelle teknikker, der i øjeblikket er tilgængelige, ikke forklare penetrans., De to mest populære forklaringer på ufuldstændig penetrans, genetisk baggrund og variable ekspressionsniveauer forklarede ikke manglen på fænotype hos 30% af musene (Pereira et al., 1994).