miércoles, 26 de octubre de 2016

3 INTERACCIONES ALÉLICAS, LETALIDAD, PENETRANCIA Y EXPRESIVIDAD


Muchos genes son esenciales para los seres vivos, especialmente aquellos relacionados con el metabolismo o la regulación del desarrollo.

Cuando alguno de estos genes muta sin que se encuentre presente una compensación de dosis el resultado esperado es la muerte del organismo por ser incapaz de  realizar sus procesos metabólicos, o por ser incapaz de desarrollarse adecuadamente.

La letalidad puede ser instantánea durante el desarrollo temprano del individuo o retardada durante su vida como adulto. También puede ser el caso que la mutación no sea letal por sí misma, sino que disminuye la aptitud del individuo para adaptarse y responder a las diferentes interacciones ecológicas del individuo con su comunidad. En ese orden de ideas debemos entender a la letalidad genética mas como una disminución en el potencial reproductivo del organismo y no como una muerte instantánea.

La letalidad puede seguir los patrones mendelianos, siendo recesiva o dominante, aunque en algunos casos puede ser afectada por factores de penetrancia, multialelicidad, multigenicidad e interacciones genéticas complejas.

3.1. Letalidad dominante

Un alelo letal dominante es aquel que genera la muerte del individuo cuando se encuentra una única copia del en el genotipo del individuo. Este tipo de letalidad es relativamente raro ya que involucra la generación de un producto génico que activamente obstruye procesos vitales para el individuo. Uno de los ejemplos más trágicos de un alelo letal dominante es el responsable de la enfermedad de Huntington en los seres humanos.

La enfermedad de Huntington es un desorden típico que no puede ser eliminado por selección natural debido a que su efecto no se genera sino hasta que el individuo humano ha alcanzado una edad aproximada de 40 años. Es una enfermedad neurodegenerativa similar al Alzheimer. Debido a que es dominante, todos los descendientes del afectado tienen un 50% de probabilidades de desarrollar la enfermedad.

Este tipo de enfermedades que se desarrollan por alelos dominantes posteriores a la edad reproductiva constituye otro tipo de explicación para el síndrome conocido como envejecimiento. Es decir, el envejecimiento no sería un fenómeno natural como culturalmente nos hemos acostumbrado a ver, sino más bien un síndrome causado por la acumulación de múltiples mutaciones letales que manifiestan sus efectos después de la edad reproductiva.

3.2 Letalidad recesiva

Recuérdese que por lo general al nivel molecular la recesividad se explica por una pérdida de la función del producto génico, o inclusive por falta de su expresión debido a mutaciones deletéreas. La ausencia de ciertas proteínas puede causar cierta variación fenotípica, pero cuando el producto es una proteína primordial, la ausencia de su producción es letal.

Este tipo de mutaciones pueden ser toleradas debido a que puede presentarse en un estado heterocigoto, el individuo porta la mutación pero no manifiesta su efecto, a estos individuos se los denomina portadores y tienen un fenotipo normal. Este fenómeno se denomina compensación de dosis, solo se necesita una copia del gen para producir la cantidad suficiente de producto génico para generar el fenotipo normal. Sin embargo cuando existe endogamia y se generan individuos homocigotos para estos alelos, se genera la letalidad. 

La anemia falciforme se hereda de manera mendeliana simple, siendo su alelo culpable recesivo con respecto al alelo de la hemoglobina normal. Dos padres portadores AS pueden presentar las posibilidades de un cruce monohíbrido, 1/4 de posibilidades de hijos sanos normales, 1/2 de posibilidades de hijos portadores sanos y 1/4 de posibilidades de hijos que pueden morir de infartos y otras complicaciones debido a la anemia falciforme

Como se ha explicado anteriormente, el nivel de impacto de la mutación y su tiempo de activación pueden variar. Algunas mutaciones pueden ser simplemente incapacitantes mientras que otras matan al embrión en desarrollo, algunas se activan pronto otras se activan después de que el individuo ha pasado su edad reproductiva mínima.

Referencias bibliográficas generales: (Griffiths et al., 2007; Karp, 2013; Klug et al., 2009, 2012; Nussbaum et al., 2007; Pierce, 2005; Sadava et al., 2014; Stracham & Read, 2010)

3.3 Letalidad dominante-recesiva

Un ejemplo de un alelo dominante/recesivo es el que causa el color amarillo en el pelaje de los ratones, este rasgo emergió espontáneamente al inicio del siglo XX. El color amarillo difiere cualitativamente de la coloración parda normal de los ratones. Siendo dominante con respecto a la coloración normal en los individuos heterocigotos. Sin embargo en el estado homocigoto los individuos no sobreviven.

El alelo Amarillo del gen para el color del pelo es una típica mutación en la que se adquiere una nueva función. Sin embargo los cambios que generan esa nueva función también provocan que los mecanismos de lectura del gen adyacente queden inhabilitados.

Este caso es relativamente complejo ya que en realidad el alelo amarillo no es el que causa la letalidad sino la perdida de función del gen adyacente  (Merc). Debido a que ambos genes están cerca uno del otro se heredan ligados dando la apariencia de ser un mismo gen.

Referencias bibliográficas generales: (Griffiths et al., 2007; Karp, 2013; Klug et al., 2009, 2012; Nussbaum et al., 2007; Pierce, 2005; Sadava et al., 2014; Stracham & Read, 2010)


3.4 Penetrancia y expresividad

La penetrancia se define como la probabilidad de encontrar un fenotipo dado de forma experimental en cierto número de individuos que deberían expresarlo al tener su genotipo correspondiente, es un valor muy fácil de calcular en un sistema mendeliano típico donde los fenotipos son fáciles de diferencia.


Es el matiz con el cual un fenotipo dominante es expresado, por ejemplo si el fenotipo dominante es rojo, la expresividad determina que tan rojo se manifiesta. las razones para esto son probablemente que el fenotipo dominante es afectado por mas de un gen generando un patrón de herencia continuo.

Referencias bibliográficas generales: (Griffiths et al., 2007; Karp, 2013; Klug et al., 2009, 2012; Nussbaum et al., 2007; Pierce, 2005; Sadava et al., 2014; Stracham & Read, 2010)


3.5 Diferenciando penetrancia de expresividad


En el cruce monohíbrido anterior tenemos coloraciones de huevos para una especie de ave australiana que puede poner huevos azules o blancos. El fenotipo azul estpa determinado por el gen BLUE que puede venir en un dominante con fenotipo azul y un recesivo con fenotipo blanco.

En la cohorte de la izquierda podemos ver que BLUE dominante no penetra totalmente en todos los miembros de la F1 heterocigotos que deberían ser todos azules, a esto se refiere el concepto de penetrancia.

En la cohorte del medio tenemos que aunque todos son azules, el matiz o tono del azul expresado difiere, a esto se refiere el concepto de expresividad.

Sin embargo lo mas común es que nos encontremos con la cohorte de la derecha, en la que se mezclan la penetrancia y la expresividad generando un patrón de herencia complejo, continuo y gradual, lo que conoceremos como la herencia darwiniana.

Referencias bibliográficas generales: (Griffiths et al., 2007; Karp, 2013; Klug et al., 2009, 2012; Nussbaum et al., 2007; Pierce, 2005; Sadava et al., 2014; Stracham & Read, 2010)


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