Ugrás a tartalomhoz

Genetika és genomika

Falus András, László Valéria, Tóth Sára, Oberfrank Ferenc, Pap Erna, Dr. Szalai Csaba (2014)

Typotex Kiadó

Citoplazmatikus öröklődés

Citoplazmatikus öröklődés

Anyai hatás

A nem szerepe más, különleges öröklődési formák esetében is bizonyított. Ilyen például a citoplazmatikus öröklődés, amikor a petesejtben tárolt molekulák (mRNS-ek, nem-kódoló RNS-ek, illetve fehérjék) a megtermékenyítést követően befolyásolják az utód egyedfejlődését, génjeik expressziójának befolyásolásával. Így az utód génjeinek kifejeződése anélkül lehet eltérő, hogy a genomban mutáció következett volna be, tehát ez a fajta öröklődés is epigenetikus változások következménye. Erre Drosophilában és más alacsonyabb rendűekben számos bizonyíték van. Ilyen például a jobb-, illetve balmenetes csigaház kialakulása. Ekkor a petesejt érése során a tápláló-sejtekből átjutó faktorok a zigótára hatnak a későbbiekben, vagyis a korai egyedfejlődés során, a barázdálódási osztódásokban, a mitotikus orsó tengelyének orientációját meg-változtatva eredményezik a váz ellentétes irányú csavarodását. Hasonlóképpen, a sper-miumok apai RNS-ei által előidézett, azaz az utód genomjában nem kódolt tulajdonság megjelenésére is van transzgénikus egér modellben példa. Azonban a citoplazmatikus öröklődés emberben betöltött szerepe még igazolásra vár.

Mitokondriális öröklődés

A nem szerepe vitathatatlan a mitokondriumok öröklődésében, hiszen itt a petesejt cito-plazmájában található sejtorganellumok kízárólagos anyai átökörökítéséről van szó. A megtermékenyítés során a spermium nyaki része – középdarabja – nem jut be a pete-sejtbe, ezért a zigóta, és később a belőle kifejlődő organizmus is, csak anyai eredetű mitokondriumokat tartalmaz. Ez azt jelenti, hogy az anya minden utódjának – fiának és lányának egyaránt – átörökíti mitokondriumait, de a következő generációnak már csak leányai adják tovább, fiai nem.

Mivel az ilyen anyai öröklődés nem követi a Mendel-szabályokat, ezért ez az ún. nem-mendeli öröklődés egyik típusának is tekinthető.

Számos betegség a mitokondriális DNS mutációi következtében alakul ki. Jelenleg 59 mitokondriális kórképet ismerünk, de szerencsére ezek mindegyike ritka. Mivel a mito-kondrium fő funkciója az oxidatív foszforilláció, ezért a mitokondriális betegségek a leg-nagyobb energiaigényű szerveket érintik (izomzat, idegrendszer). Az egyik legismertebb mitokondriális betegség a pontmutáció következtében kialakuló Leber-féle optikus neuropátia, melyet általában a tizenéves vagy fiatal felnőttkorban jelentkező centrális látásvesztés jellemez.

Itt kell megjegyeznünk, hogy vannak a nukleáris DNS mutációjának következ-tében kialakuló mitokondriális betegségek is, hiszen a mitokondrium fehérjéinek döntő hányada a sejtmagban kódolt! Ezek a mendeli öröklésmenetek valamelyikét mutatják, mint például a 10-es kromoszóma hosszúkarjára lokalizált, autoszomális domináns öröklődésű progresszív externális ophtalmoplegia (külsőszemizom-bénulás).

Az ismert mitokondriális betegségek esetében kétféle mutációtípus fordul elő: pont-mutációk és deléciók. A tünetek súlyossága a mutáció típusától, a mutáns mitokondriumok számától és természetesen a szövettípustól függ. A mitokondriális mutációk nagy része nem a csíravonalban történik, hanem szomatikusan, ráadásul az egymást követő sejtosztódások során még egy szöveten belül is, sejtről sejtre változhat a mutáns mitokondriumok mennyisége. Ezért a sejtek citoplazmája is eltérő lesz. Amikor a sejtek citoplazmája azonos normális vagy azonos mutáns mitokondriumokkal bír, homoplazmiáról, amikor eltérő – normális és mutáns vagy kétféle mutáns mitokondriumú –, akkor heteroplazmiáról beszélünk. Érthető, hogy ezáltal a tünetek is változó súlyosságúak lesznek. A heteroplazmiás anyák utódaiban eltérő súlyosságú tünetek jelenhetnek meg attól függően, hogy a petesejtbe mennyi mutáns mitokondrium került.

A mitokondriális DNS vizsgálatát, a homo-, illetve heteroplazmia meglétét használták fel a közelmúltban, az 1918-ban kivégzett cári család maradványainak azonosításánál. Mivel a mitokondriumok anyai ágon öröklődnek, ezért a cári család még ma élő anyai ági rokonait és ezek leszármazottait vizsgálták, s hasonlították össze mitokondriális DNS-mintáikat a maradványokból kinyert és elemzett mintákkal. Nemcsak a maradványok azonosítása sikerült, de azt is kimutatták, hogy II. Miklós cár heteroplazmiás volt.

Szintén a mitokondriális DNS vizsgálata segíthet eldönteni egy régi, az emberi evo-lúciót érintő vitát: vajon a mai ember (Homo sapiens) elődei és a neandervölgyi ember populációi kereszteződtek-e (lásd 8. fejezet)? De a populációgenetikában is sokszor alkalmazzák a mitokondriális mutációk összehasonlító vizsgálatát, pl. egyes népek, népcsoportok eredetének, leszármazási viszonyainak felderítésére. Kiderült, hogy az amerikai indiánoknak egy deléciós mutáns mitokondriumuk van, tehát akiben ilyen deléciót ki tudnak mutatni, annak legalább 1 indián ősanyja kellett, hogy legyen.

Hasonlóképpen a mitokondriális DNS vizsgálatával kimutatták, hogy a magya-rok és a finnek genetikailag nem, csak nyelvükben rokonok!