NIET-MENDELIAANSE OVERERVING: PATRONEN EN VOORBEELDEN - BIOLOGIE - 2026

Met " niet-Mendeliaanse overerving " bedoelen we elk patroon van overerving waarin overgeërfde karakters niet segregeren in overeenstemming met de wetten van Mendel.

In 1865 maakte Gregor Mendel, die beschouwd werd als de "vader van de genetica", een reeks experimentele kruisingen met erwtenplanten, waarvan de resultaten hem ertoe brachten enkele postulaten (de wetten van Mendel) voor te stellen die een logische verklaring voor overerving probeerden te geven. van de karakters tussen ouders en kinderen.

Niet-Mendeliaanse overerving in wilde en mutante muiskruisen voor het witstaartpootfenotype (Bron: Reinhard Liebers, Minoo Rassoulzadegan, Frank Lyko via Wikimedia Commons)

Deze scherpzinnige Oostenrijkse monnik observeerde zorgvuldig de segregatie van oudergenen en hun verschijning in de nakomelingen als dominante en recessieve karakters. Bovendien bepaalde hij de wiskundige patronen die de overerving van de ene generatie op de andere beschreven en deze bevindingen werden "geordend" in de vorm van 3 fundamentele wetten:

- De wet van dominantie

- De wet van de scheiding van karakters en

- De wet van onafhankelijke distributie.

De successen en afleidingen van Mendel bleven jarenlang verborgen, tot hun herontdekking in het begin van de 20e eeuw.

Gregor Mendel, beschouwd als de vader van Genetica. Bron: door Bateson, William (Mendel's Principles of Heredity: A Defense), via Wikimedia Commons

In die tijd hield de wetenschappelijke gemeenschap echter een ietwat sceptische positie in met betrekking tot deze wetten, aangezien ze de erfelijkheidspatronen in geen enkele dier- of plantensoort leken te verklaren, vooral niet in die kenmerken die door meer dan één locus werden bepaald.

Hierdoor classificeerden de eerste genetici de erfelijke patronen die werden waargenomen als 'Mendeliaans' (die konden worden verklaard door de segregatie van eenvoudige, dominante of recessieve allelen die tot dezelfde locus behoren) en 'niet-Mendeliaans' (die niet kon zo gemakkelijk worden uitgelegd).

Niet-Mendeliaanse overervingspatronen

Mendeliaanse overerving verwijst naar een erfelijk patroon dat voldoet aan de wetten van segregatie en onafhankelijke distributie, volgens welke een gen dat wordt geërfd van een van de ouders uitscheidt in gameten met een equivalente frequentie of, beter gezegd, met dezelfde waarschijnlijkheid.

De belangrijkste Mendeliaanse overervingspatronen die voor sommige ziekten zijn beschreven, zijn: autosomaal recessief, autosomaal dominant en gekoppeld aan het X-chromosoom, die worden toegevoegd aan de dominantie- en recessiviteitspatronen beschreven door Mendel.

Deze werden echter gepostuleerd met betrekking tot zichtbare kenmerken en niet met betrekking tot genen (er moet rekening mee worden gehouden dat sommige allelen kenmerken kunnen coderen die segregeren als dominant, terwijl andere dezelfde kenmerken kunnen coderen, maar deze segregeren als recessieve genen).

Uit het voorgaande volgt dat niet-Mendeliaanse overerving eenvoudigweg bestaat uit elk erfelijk patroon dat niet voldoet aan de norm waarin een gen dat van een ouder wordt geërfd, zich segregeert in kiembaancellen met dezelfde waarschijnlijkheden, en deze omvatten :

- Mitochondriale overerving

- "Imprinting"

- Uniparentale disomie

- Incomplete dominantie

- Codominantie

- Meerdere allelen

- Pleiotropie

- Dodelijke allelen

- Polygene eigenschappen

- Geslachtsgebonden overerving

Het optreden van deze variaties in erfelijke patronen kan worden toegeschreven aan de verschillende interacties die genen hebben met andere cellulaire componenten, naast het feit dat elk ervan onderhevig is aan regulering en variatie in elk van de stadia van transcriptie, splitsing, translatie. eiwitvouwing, oligomerisatie, translocatie en compartimentering binnen de cel en voor de export ervan.

Met andere woorden, er zijn talloze epigenetische invloeden die de overervingspatronen van een eigenschap kunnen wijzigen, wat resulteert in een "afwijking" van de wetten van Mendel.

Mitochondriale overerving

Mitochondriaal DNA verzendt ook informatie van de ene generatie naar de andere, net als die in de kern van alle eukaryote cellen. Het genoom dat in dit DNA wordt gecodeerd, omvat de genen die nodig zijn voor de synthese van 13 polypeptiden die deel uitmaken van de subeenheden van de mitochondriale ademhalingsketen, essentieel voor organismen met aëroob metabolisme.

Mitochondriale overervingspatronen waarbij beide ouders kunnen worden beïnvloed (Bron: Bestand: Autosomaal dominant - en.svg: Domaina, Angelito7 en SUM1 Afgeleide werk: SUM1 via Wikimedia Commons)

Die eigenschappen die het gevolg zijn van mutaties in het mitochondriale genoom vertonen een specifiek segregatiepatroon dat 'mitochondriale overerving' wordt genoemd, wat gewoonlijk plaatsvindt via de moederlijn, aangezien de eicel het totale complement van mitochondriaal DNA levert en er geen mitochondriën zijn. bijgedragen door sperma.

"

Genomische inprenting bestaat uit een reeks epigenetische "merktekens" die bepaalde genen of complete genomische regio's karakteriseren en die het resultaat zijn van de genomische doorgang van het mannetje of het vrouwtje door het proces van gametogenese.

Er zijn gen-imprinting clusters, die bestaan ​​uit tussen de 3 en 12 genen verdeeld tussen 20 en 3700 kilo basen van DNA. Elk cluster heeft een gebied dat bekend staat als het controlegebied van de afdruk, dat specifieke epigenetische modificaties vertoont van elke ouder, waaronder:

- DNA-methylering op specifieke allelen in de cytokineresiduen van CpG-paren

- Posttranslationele modificatie van de histonen gerelateerd aan chromatine (methylering, acetylering, fosforylering, enz. Van de aminozuurstaarten van deze eiwitten).

Beide typen "merktekens" moduleren permanent de expressie van de genen waarop ze worden aangetroffen, waardoor hun transmissiepatronen worden aangepast aan de volgende generatie.

De overervingspatronen waarin de expressie van een ziekte afhangt van de specifieke allelen die van beide ouders worden geërfd, staat bekend als het ouderlijke oorsprongseffect.

Uniparentale disomie

Dit fenomeen is een uitzondering op de eerste wet van Mendel, die stelt dat slechts één van de twee allelen die in elke ouder aanwezig zijn, wordt overgedragen op het nageslacht en dat volgens de chromosomale wetten van overerving slechts één van de homologe chromosomen van de ouders kan worden overgedragen. naar de volgende generatie.

Dit is een uitzondering op de regel omdat uniparentale disomie de overerving is van beide kopieën van een homoloog chromosoom van een van de ouders. Dit type overervingspatroon vertoont niet altijd fenotypische defecten, omdat het de numerieke en structurele kenmerken van de diploïde chromosomen behoudt.

Incomplete dominantie

Dit overervingspatroon bestaat, fenotypisch gesproken, uit een mengsel van de allel-gecodeerde eigenschappen die worden gecombineerd. In het geval van onvolledige dominantie vertonen die individuen die heterozygoot zijn een mengeling van de eigenschappen van de twee allelen die hen beheersen, wat inhoudt dat de relatie tussen de fenotypes gewijzigd is.

Codominantie

Het beschrijft de erfelijke patronen waarin de twee allelen die van ouders op hun kinderen worden overgedragen gelijktijdig tot uiting komen in degenen met heterozygote fenotypes, en daarom worden beide als "dominant" beschouwd.

Voorbeeld van codominantie in het ABO-systeem van bloedgroepen (Bron: GYassineMrabetTalk✉ Deze W3C-niet-gespecificeerde vectorafbeelding is gemaakt met Inkscape. Via Wikimedia Commons)

Met andere woorden, het recessieve allel wordt niet "gemaskeerd" door de expressie van het dominante allel in het allelpaar, maar beide komen tot expressie en een mengsel van de twee eigenschappen wordt in het fenotype waargenomen.

Meerdere allelen

Allelen van een gen (Bron: Thomas Splettstoesser via Wikimedia Commons)

Misschien wordt een van de belangrijkste zwakke punten van Mendeliaanse overerving vertegenwoordigd door eigenschappen die worden gecodeerd door meer dan één allel, wat vrij vaak voorkomt bij mensen en veel andere levende wezens.

Dit erfelijke fenomeen vergroot de diversiteit van de eigenschappen die door een gen worden gecodeerd en bovendien kunnen deze genen naast eenvoudige of volledige dominantie ook patronen van onvolledige dominantie en codominantie ervaren.

Pleiotropie

Nog een van de "stenen in de schoen" of de "losse benen" van Mendel's erfelijke theorieën heeft te maken met die genen die het verschijnen van meer dan één zichtbaar fenotype of kenmerk controleren, zoals het geval is bij pleiotrope genen.

Dodelijke allelen

In zijn werken hield Mendel ook geen rekening met de overerving van bepaalde allelen die de overleving van het nageslacht kunnen verhinderen wanneer het in de homozygote of heterozygote vorm is; dit zijn de dodelijke allelen.

Dodelijke allelen zijn meestal gerelateerd aan mutaties of defecten in genen die strikt noodzakelijk zijn om te overleven, die, afhankelijk van de homozygotie of heterozygositeit van de individuen, dodelijk zijn wanneer ze worden overgedragen aan de volgende generatie (dergelijke mutaties).

Eigenschappen of polygene overerving

Er zijn kenmerken die worden gecontroleerd door meer dan één gen (met hun allelen) en die bovendien sterk worden gecontroleerd door de omgeving. Bij mensen komt dit buitengewoon vaak voor en is het geval voor eigenschappen zoals lengte, oog-, haar- en huidskleur, evenals het risico om aan bepaalde ziekten te lijden.

Geslachtsgebonden overerving

Bij mensen en veel dieren zijn er ook eigenschappen die worden aangetroffen op een van de twee geslachtschromosomen en die worden overgedragen via seksuele voortplanting. Veel van deze eigenschappen worden als "geslachtsgebonden" beschouwd wanneer ze slechts bij één van de geslachten voorkomen, hoewel beide fysiek in staat zijn om deze eigenschappen te erven.

De meeste geslachtsgebonden kenmerken worden in verband gebracht met enkele recessieve ziekten en aandoeningen.

Voorbeelden van niet-Mendeliaanse overerving

Er is een genetische aandoening bij mensen bekend als het Marfan-syndroom, die wordt veroorzaakt door een mutatie in een enkel gen dat tegelijkertijd de groei en ontwikkeling beïnvloedt (onder andere lengte, gezichtsvermogen en hartfunctie).

Dit is een geval dat wordt beschouwd als een uitstekend voorbeeld van het niet-Mendeliaanse overervingspatroon, pleiotropie genaamd, waarin een enkel gen verschillende kenmerken controleert.

Voorbeeld van mitochondriale overerving

Genetische aandoeningen die het gevolg zijn van mutaties in mitochondriaal DNA vertonen een aantal klinische fenotypische variaties, aangezien wat bekend staat als heteroplasmie optreedt, waarbij verschillende weefsels een verschillend percentage mutant mitochondriaal genoom hebben en daarom verschillende fenotypen vertonen.

Onder deze aandoeningen bevinden zich de mitochondriale "depletiesyndromen", een groep autosomaal recessieve aandoeningen die worden gekenmerkt door een aanzienlijke vermindering van het gehalte aan mitochondriaal DNA, wat eindigt met een gebrekkige energieproductiesystemen in de meest getroffen organen en weefsels. .

Deze syndromen kunnen het gevolg zijn van mutaties in het nucleaire genoom die de nucleaire genen beïnvloeden die betrokken zijn bij de synthese van mitochondriale nucleotiden of bij de replicatie van mitochondriaal DNA. De effecten kunnen worden aangetoond als myopathieën, encefalopathieën, hepato-cerebrale of neuro-gastro-intestinale defecten.

Referenties

1. Gardner, JE, Simmons, JE en Snustad, DP (1991). Principal of Genetic. 8 '' 'editie. Jhon Wiley and Sons.
2. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT en Miller, JH (2005). Een inleiding tot genetische analyse. Macmillan.
3. Harel, T., Pehlivan, D., Caskey, CT, en Lupski, JR (2015). Mendeliaanse, niet-mendeliaanse, multigene overerving en epigenetica. In Rosenberg's Molecular and Genetic Basis of Neurological and Psychiatric Disease (pp. 3-27). Academische pers.
4. Zilver, L. (2001). Niet-Mendeliaanse overerving.
5. van Heyningen, V., & Yeyati, PL (2004). Mechanismen van niet-Mendeliaanse overerving bij genetische ziekten. Menselijke moleculaire genetica, 13 (suppl_2), R225-R233.