Polyphänie Definition + Marfan Syndrom, Albinismus & Sichelzellanämie

2. 4 Humangenetik

2.4.2 Polyphänie

Polyphänie =Pleiotropie

Unter Polyphänie oder Pleiotropie
versteht man die Tatsache, daß ein Gen für viele Phänotypen
(Merkmale)
zuständig ist. Beispiele sind u.a.:

Marfan-Syndrom, Myotonische Dystrophie, Sichelzellanämie,
Brustkrebs, Phenylketonurie, Albinismus
u.a.

Marfan Syndrom
Das Marfan Syndrom
ist eine seltene Erbkrankheit, die das Bindegewebe betrifft und in
der Bevölkerung ca. 1: 6 000 auftritt. Sie wurde 1896 durch den
französischen Kinderarzt Antoni Bernad Jean Marfan entdeckt.
Beim Marfan Syndrom ist das Bindegewebe des Betroffenen defekt
und kann seine Aufgaben nicht wahrnehmen. Hauptaufgabe des Bindegewebes
ist es, den Körper zusammenzuhalten und ein Netzwerk für
Wachstum und Entwicklung bereitzustellen.
Da der gesamte Körper Bindegewebe enthält, betrifft das
Marfan Syndrom viele Eigenschaften des Körpers wie Skelett,
Augen, Herz und Blutgefäße, Nervensystem, Haut und Lungen.
chro15 - Polyphänie Definition + Marfan Syndrom, Albinismus & Sichelzellanämiemarf2 - Polyphänie Definition + Marfan Syndrom, Albinismus & SichelzellanämieSymptome der Krankheit sind
exzessive Körpergröße, überlange Arme und Beine
mit langen, schlanken Fingern und Zehen, Kurzsichtigkeit, gekrümmte
Wirbelsäule und z.B. Herzprobleme.Die Ursache liegt in einer Mutation im Fibrillin-1 Gen (FBN1)
auf Chromosom 15, Genort 15q21.1. Die Krankheit wird also autosomal
dominant
vererbt. Fibrillin ist ein großes Glycoprotein
des Bindegewebes und bildet zusammen mit Elastin Mikrofibrillen
z. B. in der Haut, in Blutgefäßen, Knorpel und Zonulafasern
des Auges.Links der Genort des Marfan Syndroms
auf Chromosom 15 und das Bild eines Jungen mit Marfan Syndrom.

Nun sollen noch kurz einige weitere polyphän vererbte Krankheiten
angesprochen werden.

Albinismus
 

Gene, die an Albinismus beteiligt sind
GENGENORT
TyrosinaseChromosom 11
PChromosom 15
Dopachrom Tautomerase (TRP2)Chromosom 13
DHICA Oxidase (TRP1)Chromosom 9
Hermansky-Pudlak Syndrom (HPS)Chromosom 10
Ocula-Albinismus (OA1)Chromosom X
Menschen mit Albinismus
besitzen wenig oder keinen Farbstoff in den Augen, der Haut und
den Haaren. Sie haben ein oder mehrere defekte Gene geerbt, die
für die Produktion des Pigments Melanin
zuständig sind.
Neben der Pigmentierung treten fast immer Störungen der Sehfähigkeit
auf. Die Krankheit tritt 1: 17 000 auf.

mel8 - Polyphänie Definition + Marfan Syndrom, Albinismus & Sichelzellanämie
(Klicken Sie auf den Button
oben und rechts für Albinismus bei Tieren)
alb3 - Polyphänie Definition + Marfan Syndrom, Albinismus & Sichelzellanämie
chr11 - Polyphänie Definition + Marfan Syndrom, Albinismus & SichelzellanämieMelanin dient hauptsächlich dazu, den Organismus vor UV Licht
zu schützen.Es wird in den Melanozyten
gebildet, die in der Haut, den Haarfollikeln, der Iris und der Retina
der Augen vorkommen. Ein Defekt in der Melaninbildung wirkt sich
deshalb polyphän aus.Man unterscheidet die beim Menschen seltenere völlige Pigmentlosigkeit
(totaler Albinismus)
mit im allgemeinen rezessiven Erbgang
vom partiellen
Pigmentmangel (partieller Albinismus
), bei dem nur
bestimmte Körperstellen ohne Pigment sind, wodurch es oft zu einer
Weißscheckung der Haut kommt. Der Erbgang
ist hier im allgemeinen dominant
. (= OCA, Okulocutaner
Albinismus
)
Ist nur die Iris des menschlichen Auges betroffen, liegt vermutlich
ein rezessiv-X-chromosomaler Erbgang vor (= OA, Okular Albinismus,
selten ). Die rötliche Farbe der sehr lichtempfindlichen
Augen bei totalem Albinismus kommt von den durchscheinenden Blutgefäßen.Insgesamt sind an den verschiedenen Albinismusformen mehrere Gene
beteiligt, deren Genorte oben links aufgeführt sind.
Das wichtigste Enzym in der
Melaninproduktion ist die Tyrosinase
(siehe Melanin-Stoffwechsel oben). Es katalysiert die Bildung von
Dopa aus der Aminosäure Tyrosin. Das entsprechende Gen liegt
auf Chomosom 11 am Genort 11q14-q21. Ein Defekt in diesem Gen führt
zu einer bekannten Form von Albinismus.

 

Sichelzellanämie
szery - Polyphänie Definition + Marfan Syndrom, Albinismus & Sichelzellanämie

sich - Polyphänie Definition + Marfan Syndrom, Albinismus & Sichelzellanämie

Die Sichelzellanämie ist eine autosomal rezessive Erbkrankheit,
bei der die Betakette des Hämoglobins in Position 6 verändert
ist. Ursache ist eine Punktmutation im entsprechenden Gen auf Chromosom
11, Genort11p15.5. (siehe oben)
Dies führt zu sichzellförmigen Erythrozyten und weiter
Verstopfung der Blutgefäße, Anämie, Gehirndefekte,
Milzdefekte, Schmerzen, Fieber usw.
(siehe auch Kapitel Mutation)Der Erbgang oben rechts zeigt, daß die Wahrscheinlichkeit
eines Ehepaars, die beide heterozygot krank sind ein gesundes Kind
zu bekommen, 25% beträgt.

Analyse und Aufstellen
von Stammbäumen Teil II
pbu1 - Polyphänie Definition + Marfan Syndrom, Albinismus & Sichelzellanämie

Autosomale Vererbung

Unten ist ein Stammbaum mit einer autosomal dominanten Krankheit
zu sehen. Merkmale und Krankheiten, die derart vererbt werden sind:

  • Haare auf den mittleren Fingergliedern,
  • Blutgruppenmerkmale : A, B im ABO-System, M, N, Rhesus positiv,
  • Brachydaktylie (Kurzfingrigkeit),
  • Achondroplasie,
  • Apert-Syndrom,

Die autosomal dominante Vererbung ist leicht
erkennbar
, da nur ein mutiertes Allel notwendig ist, um den
Phänotyp zu erzeugen. Fast immer sind die Merkmalsträger heterozygot,
da:

  1. Die Krankheit sehr selten ist (z. B. 1:10 000). Für Homozygotie
    müssen zwei Heterozygote zusammenkommen was relativ unwahrscheinlich
    ist (1: 1000 000)
  2. In den sehr seltenen Fällen, wenn Homozygotie auftritt sind
    die Betroffenen fast immer so schwer krank, daß sie frühzeitig
    sterben. (Ausnahme: Huntingtonsche Krankheit).
  3. Weiterhin ist Inzucht heute selten.
adk1 - Polyphänie Definition + Marfan Syndrom, Albinismus & SichelzellanämieWir wollen das kranke Allel mit A
und das gesunde mit a bezeichnen.
Alle Merkmalsträger haben dann den Genotyp Aa.Für diese Form des Erbgangs treffen die unten genannten Kriterien
zu:

Unter der Voraussetzung daß die Betroffenen meist heterozygot sind
und die Ehepartner meist homozygot gesund sind, kann man

4
Kriterien für eine autosomal
dominante Vererbung
aufstellen:

  1. Mit Ausnahme von Mutationen, die sehr selten sind und dem Sonderfall
    der unvollständigen Penetranz gilt:
    jeder Kranke hat einen kranken Elter. Die Krankheit tritt in jeder
    Generation auf
    .
  2. Frauen und Männer sind gleich von der
    Krankheit betroffen. Das Risiko für ein Kind mit einem kranken
    Elter die Krankheit zu bekommen ist 1/2.
  3. Gesunde Kinder kranker Eltern vererben das
    Merkmal nicht Ihren Nachkommen
    .
  4. Das defekte Genprodukt ist meist ein Strukturprotein
    und kein Enzym.
    Strukturproteine sind meist dann defekt,
    wenn eines der Allelprodukte nicht funktioniert. Enzyme benötigen
    fast immer zwei defekte Allelprodukte, um einen kranken Phänotypen
    hervorzurufen.

Erschwerend für die Analyse können sein: Kodominanz, Penetranzschwankung,
Expressivitätsschwankung, Pleiotropie, Letalfaktor.

 

Weiterführende Quellen:

Genom Datenbankhttp://www.gdb.org/
Klassische Genetik
Onlinekurse
http://gened.emc.maricopa.edu/bio/bio181/BIOBK/BioBookgenintro.html

http://www.ndsu.nodak.edu/instruct/mcclean/plsc431/431g.htmhttp://esg-www.mit.edu:8001/esgbio/mg/mgdir.html
Humangenetikhttp://www.uic.edu/classes/bms/bms655/index.html
http://www.kfunigraz.ac.at/imhwww/lehre/grundlagen.htmlhttp://www2.umdnj.edu/~genetics/hg-1.htm
http://www.biology.arizona.edu/human_bio/problem_sets/
human_genetics/human_genetics.html

http://www.kumc.edu/gec/prof/genecour.html
Morgan Genetik Tutorialhttp://morgan.rutgers.edu/MorganWebFrames/htmldocs/register.html
Quellen zur Genetikhttp://www.kumc.edu/gec/prof/genecour.html
Polygeniehttp://www.furman.edu/~lthompso/bgy30/quantita/
Quantitative Genetik

Genetische Algorithmen

http://nitro.biosci.arizona.edu/zbook/book.html

http://www.furman.edu/~lthompso/bgy30/quantita/sld001.htm

http://www.biostat.washington.edu/~steph/biostat578/notes.html
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Genetische Appletshttp://www.husdyr.kvl.dk/htm/kc/genetik/applets/0.htm
Genotyp-Umwelt Wechselwirkunghttp://duke.usask.ca/~rbaker/gxe.html
Gene und Krankheitenhttp://www.ncbi.nlm.nih.gov/disease/
Marfan-Syndromhttp://www.widomaker.com/~jnavia/info.htm
http://www.nih.gov/niams/healthinfo/marfan.htm#marf_ahttp://www.mssc.edu/biology/B305/GTS/ss97/marfans/marfans.htm

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/disease/Marfan.html

http://ef.wustl.edu/genes/FBNsreview.htm
Linkliste Erbkrankheitenhttp://edweb.sdsu.edu/CSP/610e/resources.html
Statistik Körpergrößenhttp://www.stack.nl/~arjanr/tall/stats.htm
Albinismushttp://www.dermis.net/bilddb/diagnose/deutsch/i009175.htm
Sichelzellanämiehttp://sickle.bwh.harvard.edu/menu_sickle.html
Haut-und Gewebekrankheitenhttp://www.mic.ki.se/Diseases/c17.html
Links klass. Genetikhttp://www.hoflink.com/~house/MendelGen.html
Genkarte des menschlichen Genomshttp://biotech.about.com/industry/biotech/library/
weekly/aa040600a.htm?iam=mt&terms=%2Bgenetic+%2Bmap

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/SCIENCE96/
Karyotypenhttp://www.pathology.washington.edu/Cyto_gallery/cytogallery.html
Geschichte der Biologiehttp://www.chemie.biologie.de/history.html
Genetisches Lexikonhttp://209.52.56.28/lexicon/p.html
Pflanzenzuchthttp://gnome.agrenv.mcgill.ca/breeding/index.html
Mendel-Genetik http://daphne.palomar.edu/mendel/default.htm

http://esg-www.mit.edu:8001/esgbio/mg/mgdir.html
http://www.mcs.net/~rv/index.htm
http://www.sonic.net/~nbs/projects/anthro201/disc/
http://ostracon.biologie.uni-kl.de/b_online/d08/08.htm
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