Наследование признаков человека, сцепленных с полом

Кроме генов, имеющих отношение к определению пола, поло­вые хромосомы человека несут и другие гены. Признаки, контроли­руемые этими генами, связаны по характеру наследования с полом. Небольшой участок Y-хромосомы имеет гомологичный участок на X-хромосоме, поэтому возможны три типа локусов: 1) гомологичные (псевдоаутосомальные) участки X- и Y-хромосомы; 2) негомологич­ные участки Y-хромосомы; 3) негомологичные участки X-хромосомы. Гены, расположенные в участках 1-го типа, являются частично сцепленными с полом, гены, расположенные в участках 2-го типа, характеризуются сцеплением с полом по Y-хромосоме, а гены 3-го типа полностью сцеплены с Х-хромосомой. Рассмотрим последний тип сцепления, поскольку именно этот тип твёрдо установлен и хорошо изучен у человека.

Сцепленный с Х-хромосомой рецессивный ген дальтонизма

У человека известен ген, сцепленный с полом и локализованный в Х-хромосоме, который вызывает цветовую слепоту (дальтонизм). Наиболее часто наблюдаются нарушения цветового зрения в области красного цвета (именно такой семейной формой цветовой слепоты страдал английский химик и естествоиспытатель Джон Дальтон, чьё имя дало название патологии). Ген, вызывающий дальтонизм, рецессивен по отношению к своему нормальному аллелю. Нарушение цветового зрения у женщин возникает только в случае, если они гомозиготны по этому гену. Термины «доминантный» и «рецессивный» применительно к мужчинам при этом теряют свой смысл, поскольку у мужчин имеется только одна Х-хромосома, и, следовательно, один ген дальтонизма. Рассмотрим генотипы, которые могут получиться при различных браках носителей данного гена. Обозначим ген нормального цветового зрения как «С», ген дальтонизма как «с». Поражённые генотипы подчёркнуты и выделены.

Наследование дальтонизма

Таблица 1. Распределение генотипов при всех возможных типах браков в связи с геном дальтонизма

Как видно из таблицы 1, при 6-ти возможных типах брака между женщинами с тремя возможными генотипами и мужчинами с двумя возможными генотипами выявляется, что мужчины в потомстве имеют дальтонизм в 2 раза чаще, чем женщиы. Это понятно, поскольку соответствующий ген у мужчин проявляется всегда, а у женщин — только в гомозиготном состоянии, т. е. вполовину реже. Женщина, имеющая цветовую слепоту, может родиться только от отца с тем же дефектом. Цветовое зрение мужчин зависит только от генотипа их матерей, от которых они получают свою единственную X-хромосому. Половина сыновей женщин-носительниц гена будут поражены цветовой слепотой независимо от генетической конституции своих отцов. Родословные таких семей — это чередования поколений поражённых цветовой слепотой мужчин и женщин-носительниц гена. Если поражённый мужчина вступает в брак со здоровой гомозиготной женщиной, он передаёт свою X-хромосому своим дочерям, и они становятся носительницами, но ни один из его сыновей не будет поражённым, однако половина его внуков будут дальтониками, поскольку они унаследуют рецессивный ген от своих матерей.

Сцепленный с Х-хромосомой рецессивный ген гемофилии

Дальтонизм — это не заболевание, носители гена дальтонизма могут испытывать трудности при вождении автомобиля, не более того. Намного серьёзнее обстоит дело с другим широко известным призна­ком, сцепленным с полом — гемофилией, т. е. нарушением свёртывае­мости крови. Способность крови быстро сворачиваться при травмах и повреждениях (что является важнейшим фактором выживания и адаптивности) обеспечивается сложным взаимодействием ряда бел­ковых факторов, многие из которых являются ферментами-протеазами. Их синтез кодируется соответствующими генами. Один из этих факторов, в частности фактор VIII или антигемофильный глобулин определяется геном, локализованным на Х-хромосоме. Му­тация гена приводит к нарушению синтеза фактора VIII. Заболевание при данном дефекте получило название гемофилии А, оно встречает­ся с частотой 1 случай на 10000 родов. Помимо гемофилии А, известна гемофилия В, связанная с дефектом другого белка свёртывания крови, а именно фактора IX (фактор Кристмаса). Обе болезни наследуются по рецессивному типу, сцепленному с полом, в частно­сти, гемофилией болеют практически только мужчины. Многие из них в прошлые века погибали в детском или молодом возрасте, истекая кровью при незначительных травмах. Не менее опасными являются внутренние кровотечения, например, в суставы. Из-за этого весьма распространённое осложнение — это анкилозы (тугоподвижность суставов) вследствие частых кровоизлияний в полость суставов и фиброзного уплотнения суставных поверхностей.

Наследование гемофилии

Рис. 1. Царственные особы Европы и гемофилия среди них

Характер наследования при гемофилии хорошо документирован, поскольку волею судьбы данная патология оказалась распространённой среди монархов Европы, которые в течение нескольких поколений женились друг на друге (часто из политических соображений) и родословная которых известна на столетия в глубину. Источником данного гена является английская королева Виктория, имевшая множество детей. Носительство возникло у неё, вероятно, вследствие мутации, поскольку у её предков, по имеющимся историческим данным, гемофилия не наблюдалась. Ввиду данного обстоятельства, гемофилия получила наименование «болезни королей» (рис. 1), хотя на самом деле ею болеют большое число людей, не имеющих никакого отношения к королевским семействам.

Схема наследования гемофилии

Рис. 2. Схема наследования при гемофилии. Y-хромосома представлена в виде треугольника, слева дочери, справа — сыновья

Женщины являются носительницами гена гемофилии, но сами не болеют, поскольку у них он находится в гетерозиготном состоянии. Появление дефектного рецессивного гена у женщин в гомози­готном состоянии (в обеих Х-хромосомах) — крайне редкое явление, причём практически несовместимое с жизнью. Тем не менее, теоретиче­ски такая ситуация возможна. Вначале рассмотрим в генетическом плане наиболее частую ситуацию — что произойдёт при браке здоро­вого мужчины и женщины-носительницы дефектного гена. Схема наследования представлена на рисунке 2.

Королева Виктория и дети Николая II

Королева Великобритании Виктория и дети Николая II. В центре — цесаревич Алексей, страдавший гемофилией

Как мы видим, гетерозиготная мать-носительница (одна из X-хромосом, несущая рецессивный ген, зачернена) обязательно передаст свой патологический ген одной из своих дочерей и одному из сыно­вей. Таким образом, дочь станет носительницей и передаст ген своим детям. Один из сыновей будет страдать гемофилией, второй будет здоров. Т. е. с равной вероятностью (25%) родится здоровая дочь, здо­ровая дочь-носительница, здоровый сын и сын, страдающий гемофилией. У него болезнь проявится в силу того, что вторая копия гена отсутствует, поскольку на Y-хромосоме просто нет гомологичного участка. Если же муж­чина-гемофилик будет иметь детей от здоровой женщины (что вполне возможно, поскольку сегодня состояние пациентов можно поддерживать си­стематическим вливанием раствора недостающего белка), то результат будет иным. Все их сыновья будут здоровыми, поскольку получат от от­ца только Y-хромосому, не имеющую отношения к передаче дефектного ге­на, а вот все их дочери, хотя и будут здоровы, будут носительницами. Тео­ретически возможна гемофилия и у женщины, для этого необходимо вступление в брак мужчины-гемофилика с женщиной-носительницей, что маловероятно.

Интересно отметитъ, что, несмотря на известность данного за­болевания, было неясно, какой именно формой гемофилии страдали члены королевских семей. Точка была поставлена благодаря генетическо­му исследованию остан­ков царской семьи в России. Оказалось, что жена Николая II Алек­сандра Фёдоровна, её дочь Анастасия и сын Алексей имели мутацию в гене F9, т. е. у них была относительно редкая форма гемофилии В. Эти результаты также окончатель­но подтвердили принадлежность найденных останков царской семье.

Доминантные гены, сцепленные с Х-хромосомой

Итак, мы видим, что если рецессивный ген сцеплен с X-хромосомой, то заболевание намного чаще встречается у мужчин, чем у женщин. Но это касается только рецессивных генов. Встречаются и доминантные гены, сцепленные с Х-хромосомой. Среди доминантных признаков, связанных с Х-хромосомой, можно указать на ген, который провоцирует недостаточность органического фосфора в крови. В результате развивается особая форма рахита, устойчивая к лечению обычными дозами витамина D. В этом случае картина сцепленного с полом наследования заметно отличается от того хода передачи в поколениях, который был описан для рецессивных болезней. Женщины-носительницы (они же и болеют данным заболеванием) передают его всем своим детям, как мальчикам, так и девочкам. Если этот ген есть у отца, то заболевание передаётся всем его дочерям, в то время как все его сыновья здоровы. Другим примером доминантного гена, локализованного в Х-хромосоме человека, может послужить ген, приводящий к потемнению эмали зубов.

Сцепление генов с Y-хромосомой

Теперь посмотрим, что произойдёт, если ген сцеплен с Y-хромосомой. Y-хромосома передаётся от отца всем его сыновьям, и только им. Следовательно, гены, содержащиеся в Y-хромосоме, передаются от отца к сыну и проявляются только у мужского пола. Такой механизм наследования называется голандрическим. У человека в Y-хромосоме идентифицированы несколько интересных генов. Один из них, как уже упоминалось, необходим для развития семенников, второй требуется для проявления антигенов гистосовместимости, а третий оказывает влияние на размер зубов. Среди призна­ков, локализованных на Y-хромосоме, имеются и патологические. К ним относят облысение, гипертрихоз (оволосение козелка ушной раковины в зрелом возрасте), наличие перепонок между пальцами ног, ихтиоз (чешуйчатость и утолщение кожи). Все они на 100% переда­ются по мужской линии.

Наследо­вание, ограниченное полом

Помимо наследования, сцепленного с полом, возможно наследо­вание, ограниченное полом. Речь в данном случае идёт о том, что ге­ны, расположенные в аутосомах, могут находиться под контролем генов половых хромосом. Иными словами, для проявления этих генов (признаков) необходима определённая среда, создаваемая генами, находящимися в половых хромосомах (например, гены, определяю­щие мужские признаки, находятся в аутосомах, а их фенотипические эффекты маскируются наличием пары Х-хромосом, в присутствии одной Х-хромосомы мужские признаки проявляются). Такие призна­ки называются обусловленными или контролируемыми полом.

Например, предрасположенность к раннему облысению — это аутосомно-доминантный признак, но проявляется практически только у мужчин, поскольку сильно зависит от уровня тестостерона, усиленная продукция которого определяется мужской хромосомой. Наоборот,  у женщин подавляются гены, детерминирующие рост оволосения на лице. Иногда пол влияет на пенетрантность признака (показатель фенотипического проявления аллеля в популяции), например, в случае наследственной подагры, которая заметно чаще встречается у мужчин.

Источник: Розанов, В. А. Биология человека и основы генетики: Учебное пособие / В. А. Розанов. – Одесса: ВМВ, 2012. – 435 с.

Другие связанные статьи:

Половые различия человека (мужчины и женщины) с позиции генетики

Основные свойства и характеристики генов

Гены, ДНК и РНК: понятие, структура, репликация, мутации

Генные, геномные и хромосомные мутации

Ответить

Ваш e-mail не будет опубликован.

Вы можете использовать HTML- теги и атрибуты:

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>