Kun opiskelu suhteita genotyyppi ja fenotyyppi, se on tärkeää tutkia tilastollinen esiintyminen fenotyyppejä ryhmä tunnetaan genotyypit., Toisin sanoen, kun otetaan huomioon ryhmä tunnettuja genotyyppejä yhdestä ominaisuudesta, kuinka monet identtiset genotyypit osoittavat siihen liittyvän fenotyypin? Saatat yllättyä kuullessasi, että joidenkin piirteiden kohdalla fenotyyppiä ei välttämättä esiinny yhtä usein kuin genotyyppiä. Esimerkiksi sanoa, että kaikki väestö W kuljettaa saman alleelin yhdistelmiä tietty piirre, mutta vain 85% väestöstä osoittaa oikeastaan fenotyyppi odotettavissa niiltä alleelin yhdistelmiä. Niiden genotyyppien osuutta, jotka todella osoittavat odotettuja fenotyyppejä, kutsutaan penetranssiksi. Niinpä edellisessä esimerkissä penetranssi on 85%., Tämä arvo lasketaan tarkastelemalla populaatioita, joiden genotyypit tunnemme.
Itse asiassa, suuri väestö tutkimukset ovat tarpeen mittaamiseen penetrance, ja tutkimukset penetrance auttaa meitä arvioimaan, kuinka todennäköistä on, että piirre on havaittavissa niillä, jotka kantavat taustalla alleeleja. Yleensä kun tiedämme, että genotyyppi on läsnä, mutta fenotyyppi ei ole havaittavissa, ominaisuus osoittaa epätäydellistä penetranssia. Pohjimmiltaan kaikki, joka osoittaa alle 100% penetrance on esimerkki epätäydellinen penetrance., Näin ollen, vaikka penetrance on piirre on tilastollisesti laskettu arvo perustuu ulkonäköön fenotyyppi keskuudessa tunnettu genotyypit, epätäydellinen penetrance on yksinkertaisesti laadullinen kuvaus ryhmästä tunnettu genotyypit.
erityinen esimerkki epätäydellisestä penetranssista on ihmisen luustosairaus osteogenesis imperfecta (OI). Suurin osa ihmisistä, joilla tämä sairaus on hallitseva mutaatio yksi kaksi geeniä, jotka tuottavat tyypin 1 kollageenia, COL1A1 tai COL1A2. Kollageeni on kudosta, joka vahvistaa luita ja lihaksia sekä useita kehon kudoksia., Ihmiset, joilla on OI on heikot luut, sinertävä väri valkoiset niiden silmissä, ja erilaisia ahdinkoja, että syy heikkous, niiden liitokset ja hampaat. Tämä tauti ei kuitenkaan vaikuta kaikkiin, joilla on COLIA1-ja COLIA2-mutaatioita samalla tavalla. Jotkut voivat kantaa mutaatiota, mutta heillä ei ole oireita. Näin perheet voivat tietämättään levittää mutaatio sukupolvelta seuraavalle läpi joku, joka kantaa mutaatiota, mutta ei ilmaista OI fenotyyppi.,
Epätäydellinen penetrance esimerkkejä, kuten OI osoittaa, että jopa monogeeninen sairauksia ei ole ennustettavissa ilmaisun malleja väestöstä. Voiko tätä arvaamattomuutta selittää mitenkään? Mietitäänpä asiaa. Jos kaksi ihmistä on sama hallitseva mutaatio COL1A1, miksi ehkä vain yksi heistä todella näyttää OI oireet? Voisiko se liittyä muihin geeneihin, jotka pelastavat mutatoituneen kollageenigeenin huonon vaikutuksen? Voisiko olla niin, että ne, joilla on OI yksinkertaisesti ilmaista enemmän mutatoitunut kollageeni kuin henkilö, joka ei vaikuta?, Harkita mahdollisia selityksiä epätäydellinen penetrance, meidän on muistettava, kuinka monta askelta on välillä geenin transkription ja proteiinien ilmentymistä.
Huomaa, että ilmaus muita geenejä, kuten transkription tai translaation sääntelyviranomaisten, voi vaikuttaa lopullinen vaikutus geenin tuotteen. Mitään, että häiritsee tien päässä transkription aktivointi proteiini tunnetaan epigeneettinen tekijä. On nimittäin useita kohtia, joissa toinen geenituote voi puuttua proteiinin tuotantoa edeltäviin vaiheisiin., Häiriöitä näissä vaiheissa saattaa lopettaa tuotannon kokonaan, luoda muuttuneessa muodossa proteiini, joka voisi koskaan olla aktiivinen, tai tehdä useita muita asioita, jotka tekee geenin hiljainen. Niin, loppuvaiheessa aktiivista proteiinia heijastaa monia eri prosesseja, jotka johtavat aminohapposekvenssin ja lopullinen proteiinin muoto, jotka kaikki voivat häiritä muita geenejä. Lisäksi jotkut geenit voivat lisätä tai vähentää transkription määrää, mikä muuttaa tuotetun proteiinin kokonaismäärää., Näin ollen toisen geenin lopulliseen muotoon ja ilmentymämäärään vaikuttavat geenit voivat vaikuttaa säännellystä geenistä johdetun fenotyypin muodostumiseen (Kuva 1).
Joten, jos niin monta eri mahdollista muuttamista pistettä geenin tuote on olemassa, miten voimme rajata kysymykseen, mikä aiheuttaa epätäydellinen penetrance? On kiinnostavaa, että jotkut tiedemiehet ovat itse asiassa yrittäneet tehdä tämän havainnoimalla, miten OI: ta aiheuttavat geneettiset mutaatiot vaikuttavat hiiriin. Nämä tutkijat lisäsivät hiiriin mutatoituneen KOL1A1-muodon ja kasvattivat ne niin, että ne kaikki sisälsivät tämän mutaation., Hiirillä oli samanlainen vaikutus kuin ihmisellä: monilla oli vaikea luunheikkous ja useita luunmurtumia jo syntyessään. Itse asiassa, kun tutkijat tutki hiiri luut tiiviisti, he huomasivat, että 70% hiirten kanssa mutatoitunut COL1A1-geenin osoitti näyttöä OI (luun murtumia); kuitenkin, loput 30% ilmestyi täysin normaalia. Näillä hiirillä, joilla ei ollut OI-fenotyyppiä, oli sama määrä KOL1A1-ilmentymää kuin niillä hiirillä, joilla oli fenotyyppi., Lisäksi tutkijat käyttivät aluksi puhdasrotuista hiirikantaa, jonka genomeissa ei ollut juurikaan vaihtelua. Tämä tarkoittaa, että geneettinen konteksti, jossa COL1A1 ilmaistiin, ei vaihdellut tutkittujen hiirten välillä. Huolimatta siitä, että kaikilla hiirillä oli erittäin samanlaisia genomeja ja ne kaikki ilmaisivat saman määrän COL1A1: tä, 30 prosentilla hiiristä ei ollut mitään OI-fenotyyppiä. Tulokset ovat edelleen hämmentäviä.
siksi edes nykyiset tehokkaat kokeelliset tekniikat eivät pysty selittämään penetranssia., Kaksi eniten suosittu selityksiä epätäydellinen penetrance, geneettinen tausta ja muuttujan lauseke-tasot, ei selitä puute fenotyyppi 30% hiiret (Pereira et al., 1994).