Når man studerer sammenhengen mellom genotype og fenotype, er det viktig å undersøke den statistiske forekomst av phenotypes i en gruppe av kjente genotypes., Med andre ord, gitt en gruppe av kjente genotypes for en egenskap, hvor mange identiske genotypes vis i slekt fenotype? Du kan bli overrasket over å vite at, for noen personlighetstrekk, phenotype kan ikke skje så ofte som det genotype. For eksempel, si alle i befolkningen W bærer den samme allel-kombinasjoner for en bestemt egenskap, men bare 85% av befolkningen som faktisk viser fenotypen forventet fra de allel-kombinasjoner. Andelen av genotypes som faktisk viser forventet phenotypes kalles penetrance. Derfor, i det foregående eksempel, penetrance er 85%., Denne verdien er beregnet ut fra å se på bestander som genotypes vi vet.
faktisk stor befolkning studier er nødvendig for å måle penetrance, og studier av penetrance hjelpe oss å forutsi hvor sannsynlig det er at en egenskap vil være tydelig i de som bærer den underliggende alleler. Generelt sett, når vi vet at genotypen er til stede, men de fenotypen er ikke observerbare, trekk viser ufullstendig penetrance. I utgangspunktet, noe som viser mindre enn 100% penetrance er et eksempel på ufullstendig penetrance., Derfor, selv om den penetrance av en egenskap er en statistisk beregnet verdi basert på utseendet til en fenotype blant kjente genotypes, ufullstendig penetrance er rett og slett en kvalitativ beskrivelse om en gruppe av kjente genotypes.
Et konkret eksempel på ufullstendig penetrance er den menneskelige bein sykdom osteogenesis imperfecta (OI). Majoriteten av mennesker med denne sykdommen har en dominant mutasjon i ett av de to genene som produserer type 1 kollagen, COL1A1 eller COL1A2. Kollagen er en vev som styrker skjelett og muskler og flere kroppens vev., Personer med OI har svake bein, blålig farge på det hvite i øynene, og en rekke lidelser som forårsaker svakhet i sine ledd og tenner. Imidlertid, denne sykdommen påvirker ikke alle som har COLIA1 og COLIA2 mutasjoner på samme måte. Faktisk, noen mennesker kan bære mutasjon, men har ingen symptomer. Dermed kan familier vite overføre mutasjonen fra en generasjon til den neste gjennom noen som bærer mutasjonen, men ikke uttrykke OI fenotypen.,
Ufullstendig penetrance eksempler som OI for å vise at selv monogenic sykdommer ikke har forutsigbar uttrykk mønstre i en befolkning. Er det en måte å forklare dette uforutsigbarhet? La oss tenke på det. Hvis to personer har samme dominant mutasjon i COL1A1, derfor kan bare en av dem faktisk vise OI symptomer? Kan det ha å gjøre med andre gener som redde den dårlige effekten av et mutert kollagen genet? Kan det være at de som har OI rett og slett uttrykke mer muterte kollagen enn den personen som er upåvirket?, For å vurdere mulige forklaringer for ufullstendig penetrance, men vi må huske på hvor mange trinn det er mellom gentranskripsjon og protein uttrykk.
Merk at uttrykket av andre gener, som transcriptional eller translasjonsforskning regulatorer, kan påvirke den endelige effekten av et gen produktet. Noe som er i konflikt med stien fra transkripsjon til protein aktivering er kjent som en epigenetisk faktor. Faktisk, det er flere punkter hvor et annet gen produktet kan gripe inn i stadier før produksjonen av et protein., Forstyrrelser på disse stadiene kan stoppe produksjonen helt, lage en endret form av protein som kanskje aldri være aktiv, eller gjøre en rekke andre ting som gjør genet stille. Så, den siste fasen av et aktivt protein reflekterer mange ulike prosesser som fører til aminosyresekvens og ultimate protein form, og alle kan bli forstyrret av andre gener. Videre, noen gener kan opp – eller downregulate priser av transkripsjon, som endrer den totale mengden protein som produseres., Dermed gener som påvirker den endelige form og uttrykk mengden av et annet gen kan være innflytelsesrik i dannelsen av fenotypen avledet fra den regulerte gen (Figur 1).
Så, hvis det er så mange ulike mulige endringer poeng for et gen produktet eksisterer, hvordan kan vi begrense spørsmålet om hva som fører til ufullstendig penetrance? Det er interessant at noen forskere har faktisk prøvd å gjøre dette ved å observere hvordan den genetiske mutasjoner som forårsaker OI påvirke mus. Disse etterforskere er satt inn en mutert form av COL1A1 inn mus og avlet dem, slik at de alle inneholdt denne mutasjonen., Musene ble berørt på lignende måter til de med menneskelig OI: Mange hadde alvorlige bein svakhet og flere benbrudd, selv ved fødselen. Faktisk, når forskerne undersøkte musen bein tett, de fant at 70% av mus med muterte COL1A1 gen viste bevis for OI (benbrudd); imidlertid, de resterende 30% dukket opp helt normal. I disse musene med ingen OI fenotypen, det var den samme mengden av COL1A1 uttrykk som i de musene som fikk vise fenotypen., Videre etterforskere brukt en renraset belastning av mus som hadde liten variasjon i sine genomet til å begynne med. Dette betyr at den genetiske sammenhengen som COL1A1 ble uttrykt gjorde ikke varierer blant mus ble undersøkt. Likevel, til tross for at alle musene hadde svært lik genomer og alle av dem ga uttrykk for det samme beløpet av COL1A1, 30% av dem som ikke viser noen OI fenotypen. Disse resultatene fortsetter å være forvirrende.
Derfor, selv den kraftige eksperimentelle teknikker tilgjengelig for øyeblikket ikke kan forklare penetrance., De to mest populære forklaringer for ufullstendig penetrance, genetisk bakgrunn og variable uttrykk nivåer, ikke forklare mangelen på fenotypen i 30% av musene (Pereira et al., 1994).