Biológia I

Mendel arra utalt, hogy egy adott gén esetében csak két allél, egy domináns és egy recesszív allél létezhet. Ma már tudjuk, hogy ez túlzott leegyszerűsítés. Bár az egyes embereknek (és minden diploid organizmusnak) csak két allélja lehet egy adott génhez, populációs szinten több allél is létezhet, így a két allél számos kombinációja figyelhető meg. Megjegyzendő, hogy amikor egy génhez több allél is létezik, a konvenció szerint a vadon élő állatok között a leggyakoribb fenotípust vagy genotípust nevezik vad típusnak (gyakran “+” rövidítéssel); ezt tekintik standardnak vagy normának. Minden más fenotípust vagy genotípust ennek a standardnak a változatainak tekintünk, ami azt jelenti, hogy eltérnek a vad típustól. A változat lehet recesszív vagy domináns a vad típusú alléllel szemben.

A több allélre példa a nyulak szőrzetének színe (1. ábra). Itt a c génhez négy allél létezik. A vad típusú változat, a C+C+, barna szőrzetben fejeződik ki. A csincsilla fenotípus, a cchcch, fekete végű fehér szőrzetként fejeződik ki. A himalájai fenotípus, chchch, a végtagokon fekete, másutt fehér szőrzettel rendelkezik. Végül az albínó vagy “színtelen” fenotípus, cc, fehér szőrzetben fejeződik ki. Több allél esetén dominanciahierarchia is létezhet. Ebben az esetben a vad típusú allél domináns az összes többi alléllal szemben, a csincsilla nem teljesen domináns a himalájai és az albínó alléllal szemben, a himalájai pedig az albínó alléllal szemben. Ezt a hierarchiát, vagy allélsorozatot az egyes lehetséges heterozigóta utódok fenotípusainak megfigyelésével mutatták ki.

1. ábra. Négy különböző allél létezik a nyúl szőrszín (C) génjéhez.

2. ábra. Ahogy a vad típusú Drosophila (balra) és az Antennapedia mutáns (jobbra) összehasonlításakor látható, az Antennapedia mutánsnak antennák helyett lábak vannak a fején.

A vad típusú fenotípus teljes dominanciája az összes többi mutánssal szemben gyakran egy adott géntermék “adagolásának” hatásaként jelentkezik, úgy, hogy a vad típusú allél biztosítja a megfelelő mennyiségű génterméket, míg a mutáns allélok nem. A nyulak allélsorozata esetében a vad típusú allél biztosíthat egy adott dózisú szőrzetpigmentet, míg a mutánsok kisebb dózist vagy egyáltalán nem biztosítanak. Érdekes módon a himalájai fenotípus egy olyan allél eredménye, amely egy hőmérséklet-érzékeny génterméket termel, amely csak a nyúl testének hűvösebb végtagjain termel pigmentet.

Alternatív módon egy mutáns allél domináns lehet az összes többi fenotípushoz képest, beleértve a vad típust is. Ez akkor fordulhat elő, ha a mutáns allél valamilyen módon beavatkozik a genetikai üzenetbe, így még az egy vad típusú allélmásolattal rendelkező heterozigóta is kifejezi a mutáns fenotípust. A mutáns allél beavatkozásának egyik módja az, hogy fokozza a vad típusú géntermék funkcióját vagy megváltoztatja annak eloszlását a szervezetben.

Egy példa erre az Antennapedia mutáció a Drosophilában (2. ábra). Ebben az esetben a mutáns allél kiterjeszti a géntermék eloszlását, és ennek eredményeként az Antennapedia heterozigóta lábakat fejleszt a fején, ahol az antennáknak kellene lenniük.

A többféle allél gyógyszerrezisztenciát biztosít a maláriaparazitában

A malária az ember parazita betegsége, amelyet fertőzött nőstény szúnyogok, köztük az Anopheles gambiae (3a. ábra) terjesztenek, és amelyet ciklikusan magas láz, hidegrázás, influenzaszerű tünetek és súlyos vérszegénység jellemez. A malária leggyakoribb kórokozói a Plasmodium falciparum és a P. vivax, és a P. falciparum a leghalálosabb (3b. ábra). Azonnali és megfelelő kezelés esetén a P. falciparummalária halálozási aránya 0,1 százalék. A világ egyes részein azonban a parazita rezisztenciát fejlesztett ki az általánosan használt maláriakezelésekkel szemben, így a leghatékonyabb maláriakezelések földrajzi régiónként eltérőek lehetnek.

3. ábra. Az (a) Anopheles gambiae, azaz az afrikai maláriaszúnyog vektorként működik a maláriát okozó parazita (b) Plasmodium falciparum emberre történő átvitelében, itt hamis színű transzmissziós elektronmikroszkópiával láthatóvá téve. (hitel a: James D. Gathany; credit b: Ute Frevert; hamis szín Margaret Shear; a méretarányos adatok Matt Russelltől származnak)

Délkelet-Ázsiában, Afrikában és Dél-Amerikában a P. falciparum rezisztenciát fejlesztett ki a maláriaellenes klorokin, mefloquin és szulfadoxin-pirimetamin gyógyszerekkel szemben. A P. falciparum, amely haploid abban az életszakaszban, amelyben az emberre fertőző, a dhps gén több gyógyszerrezisztens mutáns allélját fejlesztette ki. Ezen allélok mindegyikéhez különböző mértékű szulfadoxinrezisztencia társul. Mivel haploid, a P. falciparumnak csak egy gyógyszerrezisztens allélra van szüksége e tulajdonság kifejeződéséhez.

Délkelet-Ázsiában a dhps gén különböző szulfadoxinrezisztens alléljai különböző földrajzi régiókban találhatók. Ez egy gyakori evolúciós jelenség, amely azért következik be, mert egy populációban gyógyszerrezisztens mutánsok keletkeznek, és kereszteződnek más, egymáshoz közeli P. falciparum izolátumokkal. A szulfadoxin-rezisztens paraziták jelentős emberi megpróbáltatásokat okoznak azokban a régiókban, ahol ezt a gyógyszert széles körben használják vény nélkül kapható maláriagyógyszerként. Amint az a fertőzési cikluson belül nagy számban elszaporodó kórokozóknál szokásos, a P. falciparum viszonylag gyorsan (kb. egy évtized alatt) fejlődik az általánosan használt maláriaellenes gyógyszerek szelekciós nyomására adott válaszként. Emiatt a tudósoknak folyamatosan új gyógyszerek vagy gyógyszerkombinációk kifejlesztésén kell dolgozniuk a malária világméretű terheinek leküzdésére.

Multiple Alleles (ABO Blood Types) and Punnett Squares