ЭКСПЕРТ В ОБЛАСТИ ГЕНЕТИКИ
ДОМАШНИХ ЖИВОТНЫХ
ПН-ПТ
Пенетрантность признаков
В рамках курса школьной биологии объясняются законы Менделя, вводятся понятия рецессивность и доминантность генетических признаков, гомозиготность и гетерозиготность. Как правило, этим знакомство с основами генетики ограничивается, и у большинства людей остается впечатление, что в генетике все объясняется комбинаторикой рецессивных и доминантных генов и теорией вероятности.

Во многих случаях это действительно верно, однако в этой стройной картине существуют нюансы, с которыми часто сталкиваются специалисты, профессионально занимающиеся селекцией и разведением собак, кошек или других домашних животных.

Например, законное недоумение может вызвать вопрос: почему животное, гомозиготное по мутации, связанной с развитием какого-то заболевания, не проявляет никаких признаков болезни и проживает долгую и счастливую жизнь? В этой статье мы разберемся, почему возникают такие исключения.
Что такое пенетрантность?
Рассмотрим конкретный пример. В породе вельш корги пемброк с высокой частотой распространена мутация в гене SOD1, связанная с развитием у собак заболевания, называемого дегенеративная миелопатия. Это заболевание развивается в преклонном возрасте и проявляется как медленно распространяющийся паралич, начинающийся с задних конечностей.

К настоящему времени в породе вельш корги пемброк распространенность этой мутации достигла угрожающих масштабов, однако ни владельцы, ни заводчики не спешат бить тревогу. Объяснение этому простое: их собаки попросту не болеют дегенеративной миелопатией, даже если генетический тест показал, что они гомозиготны по мутации в гене SOD1.

Полная и неполная пенетрантность (на примере рецессивных мутаций)
В случае полной пенетрантности признак проявляется у всех гомозигот M/M. Признак с неполной пенетрантностью проявляется только у некоторой доли гомозигот M/M. Степень пенетрантности может варьироваться как в зависимости от сопутствующих генетических факторов, так и под воздействием внешних условий
Справедливости ради отметим, что у вельш корги пемброков признаки дегенеративной миелопатии все же проявляются примерно у 5% гомозигот по этой мутации, в то время как у других пород собак гомозиготы заболевают с гораздо большей частотой.

Для описанной ситуации существует специальный генетический термин, до которого не доходит школьная программа по биологии. Этот термин – пенетрантность. Пенетрантность определяет долю гомозиготных особей, у которых мутация фактически проявляется. В рассмотренном нами примере пенетрантность мутации в гене SOD1 в породе вельш корги пемброк составляет всего 5%, в то время как у прочих пород собак эта величина составляет в среднем около 60%. Как такое возможно? Причины могут иметь различную природу.

Факторы, влияющие на пенетрантность
На проявление наследственных заболеваний могут оказывать как внешние, так и внутренние факторы. Некоторые заболевания провоцируются условиями жизни: достаточно сменить питание или образ жизни и значение пенетрантности изменится. В других случаях на проявление мутации могут оказывать влияние другие гены.

Скорее всего, именно генетическими особенностями породы объясняется низкая пенетрантность мутации в гене SOD1 в породе вельш корги пемброк. В этой породе, по-видимому, существует компенсаторный генетический механизм, который, например, может влиять на возраст, в котором начинают проявляться признаки дегенеративной миелопатии, или на скорость развития этого заболевания.

К сожалению, в настоящее время неизвестно, какие именно гены в породе вельш корги пемброк участвуют в снижении пенетрантности этой мутации, поэтому проводить осознанную селекцию для закрепления такого признака пока практически невозможно.

Тем не менее, исследования в этом направлении ведутся, и недавно была опубликована статья, в которой описывается генетический вариант, усиливающий проявление дегенеративной миелопатии в породе вельш корги пемброк. Наличие этого варианта у собак, гомозиготных по мутации в гене SOD1, повышает ее пенетрантность – процент больных собак увеличивается в 10 раз. Открытие этого варианта позволяет надеяться, что дополнительное изучение связанных с ним эффектов позволит разработать генетический тест и использовать его для селекции против этого признака.

Описанная выше ситуация далеко не уникальна: мутации с неполной пенетрантностью характерны и в случае других наследственных заболеваний, например, пенетрантность мутации в гене SLC2A9, связанной с развитием мочекаменной болезни у многих пород собак, практически равна нулю в породе русский черный терьер. Эта мутация довольно часто встречается в этой породе, однако частота развития мочекаменной болезни у гомозигот не выше средней по породе.

Следует отметить, что неполная пенетрантность может быть не только у рецессивных, но и у доминантных признаков. Характерный пример - синдром SPAID у Шарпеев. Это комплексное заболевание носит доминантный характер и проявляется не только у гомозигот по мутации в гене MTBP, но и у носителей этой мутации. У гомозигот симптомы SPAID выявляются в 75% случаев, у носителей – в 53%.

Заключение
В случаях с неполной пенетрантностью уместно говорить о генетической предрасположенности к развитию того или иного заболевания. При этом пример породы вельш корги пемброк, подробно разобранный выше, говорит о том, что значение пенетрантности может существенно варьироваться в зависимости от многих генетических факторов, большинство из которых пока неизвестны.

На практике это означает, что при случайном закреплении в породе такого генетического фактора пенетрантность мутации может увеличиться во много раз. Поэтому не стоит пренебрегать существующими генетическими тестами, выявляющими предрасположенность к наследственным заболеваниям. Эту информацию необходимо учитывать при осуществлении разумного разведения для снижения частоты встречаемости мутаций, повышающих риск развития серьезных наследственных заболеваний.