Пенетрантность признаков: Почему гомозиготы остаются здоровыми?
Школьный курс биологии, как правило, ограничивается законами Менделя, вводя понятия рецессивности и доминантности. Это создает впечатление, что генетика сводится к простой комбинаторике и теории вероятности. Во многих случаях это верно, но профессионалы в селекции часто сталкиваются с нюансами, которые не укладываются в эту схему.
Например, почему животное, гомозиготное по мутации, связанной с развитием серьезного заболевания, не проявляет никаких признаков болезни и проживает долгую жизнь? Ответ кроется в понятии пенетрантность.
Что такое пенетрантность?
Пенетрантность (от лат. penetratio — проникновение) — это генетический термин, определяющий долю особей с данным генотипом (чаще всего гомозигот), у которых мутация фактически проявляется в фенотипе.
Пример 1: Дегенеративная миелопатия (DM) у корги
В породе вельш корги пемброк распространена мутация в гене SOD1, связанная с развитием дегенеративной миелопатии (медленно распространяющийся паралич задних конечностей у пожилых собак).
Несмотря на высокую частоту мутации, владельцы не бьют тревогу, потому что их гомозиготные собаки (M/M) редко болеют. У корги признаки DM проявляются лишь примерно у 5% гомозигот, в то время как у других пород эта величина может достигать 60%.
В этом примере пенетрантность мутации в гене SOD1 в породе вельш корги пемброк составляет всего 5%.
Факторы, влияющие на пенетрантность
На проявление наследственных заболеваний могут влиять как внешние факторы (например, смена питания или образа жизни), так и внутренние факторы — другие гены (генетические модификаторы).
Вероятнее всего, именно генетическими особенностями породы объясняется низкая пенетрантность мутации SOD1 у корги. В этой породе, по-видимому, существует компенсаторный генетический механизм, который влияет на возраст начала или скорость развития заболевания.
Важное открытие: Недавно был описан генетический вариант (модификатор), который усиливает проявление DM у корги. Его наличие у гомозиготных собак SOD1 повышает пенетрантность в 10 раз. Открытие таких модификаторов позволяет надеяться на разработку тестов для осознанной селекции против них.
Пример 2: Неполная пенетрантность в других породах
- Мочекаменная болезнь: Пенетрантность мутации в гене SLC2A9, связанной с развитием мочекаменной болезни, практически равна нулю в породе русский черный терьер, хотя мутация встречается там часто.
- Доминантные признаки: Неполная пенетрантность может быть и у доминантных признаков, например, синдром SPAID у шарпеев. Это комплексное заболевание проявляется у гомозигот по мутации в гене MTBP в 75% случаев, а у носителей (гетерозигот) — в 53%.
Заключение и практическое значение
В случаях с неполной пенетрантностью уместно говорить о генетической предрасположенности к развитию заболевания.
Пример корги показывает, что значение пенетрантности может сильно варьироваться из-за генетических факторов, большинство из которых пока неизвестны. На практике это означает, что случайное закрепление в породе генетического фактора-усилителя может привести к резкому росту заболеваемости.
Вывод: Не стоит пренебрегать существующими генетическими тестами, выявляющими предрасположенность к наследственным заболеваниям. Эту информацию необходимо учитывать при разумном разведении, чтобы снижать частоту встречаемости мутаций, повышающих риск развития серьезных наследственных заболеваний.