Đặc điểm và bệnh tật dị hợp tử

Dị hợp tử là một thuật ngữ được sử dụng trong di truyền học để mô tả khi hai biến thể của một gen (được gọi là alen) được ghép nối tại cùng một vị trí (locus) trên nhiễm sắc thể. Ngược lại, đồng hợp tử là khi có hai bản sao của cùng một alen ở cùng một locus.

Thuật ngữ dị hợp tử có nguồn gốc từ "dị hợp tử" có nghĩa khác nhau và "-zygous" có nghĩa là liên quan đến trứng được thụ tinh (hợp tử).

Xác định đặc điểm

Con người được gọi là sinh vật lưỡng bội vì chúng có hai alen ở mỗi locus, với một alen được di truyền từ mỗi bố mẹ. Sự ghép cặp cụ thể của các alen chuyển thành các biến thể trong một tính trạng di truyền của cá thể.

Một alen có thể là trội hoặc lặn. Các alen trội là những alen biểu hiện một tính trạng ngay cả khi chỉ có một bản sao. Các alen lặn chỉ có thể tự thể hiện nếu có hai bản sao.

Một ví dụ như vậy là mắt nâu (chiếm ưu thế) và mắt xanh (vốn là trạng thái lặn). Nếu các alen dị hợp tử, các alen trội sẽ biểu hiện qua các alen lặn, dẫn đến mắt nâu. Đồng thời, người đó sẽ được coi là "người mang" alen lặn, nghĩa là alen mắt xanh có thể được truyền sang con cái ngay cả khi người đó có mắt nâu.

Các alen cũng có thể chiếm ưu thế không hoàn toàn, một dạng di truyền trung gian trong đó không có alen nào được biểu hiện hoàn toàn so với các alen khác. Một ví dụ về điều này có thể bao gồm một alen tương ứng với làn da sẫm màu (trong đó một người có nhiều melanin) kết hợp với một alen tương ứng với da sáng (trong đó có ít melanin) để tạo ra tông màu da ở đâu đó ở giữa.

Phát triển bệnh

Ngoài các đặc điểm thể chất của một cá nhân, việc ghép các alen dị hợp tử đôi khi có thể dẫn đến nguy cơ mắc một số bệnh như dị tật bẩm sinh hoặc rối loạn tự phát (bệnh di truyền qua di truyền).

Nếu một alen bị đột biến (có nghĩa là nó bị lỗi), một căn bệnh có thể truyền sang con cái ngay cả khi bố mẹ không có dấu hiệu của rối loạn. Đối với dị hợp tử, điều này có thể có một trong một số hình thức:

• Nếu các alen lặn dị hợp tử, các alen bị lỗi sẽ bị thoái hóa và không biểu hiện chính nó. Thay vào đó, người sẽ là một người vận chuyển.
• Nếu các alen là trội trội, thì các alen bị lỗi sẽ chiếm ưu thế. Trong trường hợp như vậy, người đó có thể hoặc không bị ảnh hưởng (so với sự thống trị của người đồng hợp tử nơi người đó sẽ bị ảnh hưởng).

Các cặp dị hợp tử khác chỉ đơn giản là khiến một người mắc phải tình trạng sức khỏe như bệnh celiac và một số loại ung thư. Điều này không có nghĩa là một người sẽ mắc bệnh; nó chỉ đơn giản gợi ý rằng cá nhân có nguy cơ cao hơn. Các yếu tố khác, như lối sống và môi trường, cũng sẽ đóng một phần.

Rối loạn gen đơn

Rối loạn gen đơn là những rối loạn được gây ra bởi một alen đột biến đơn lẻ chứ không phải hai. Nếu alen đột biến bị thoái hóa, người thường sẽ không bị ảnh hưởng. Tuy nhiên, nếu alen đột biến chiếm ưu thế, bản sao bị đột biến có thể ghi đè lên bản sao lặn và gây ra các dạng bệnh ít nghiêm trọng hơn hoặc bệnh có triệu chứng đầy đủ.

Rối loạn gen đơn là tương đối hiếm. Trong số một số rối loạn chi phối dị hợp tử phổ biến hơn:

• Bệnh Huntington là một rối loạn di truyền dẫn đến cái chết của các tế bào não. Bệnh gây ra bởi một đột biến trội ở một hoặc cả hai alen của một gen được gọi là Huntingtin.
• Neurofibromatosis type-1 là một rối loạn di truyền trong đó các khối u mô thần kinh phát triển trên da, cột sống, bộ xương, mắt và não. Chỉ có một đột biến trội là cần thiết để kích hoạt hiệu ứng này.
• Tăng cholesterol máu gia đình (FH) là một rối loạn di truyền được đặc trưng bởi mức cholesterol cao, đặc biệt là "xấu" lipoprotein mật độ thấp (LDLs). Đây là loại rối loạn phổ biến nhất, ảnh hưởng đến khoảng một trong số 500 người.

Một người mắc một rối loạn gen duy nhất có 50/50 cơ hội truyền alen đột biến cho một đứa trẻ sẽ trở thành người mang mầm bệnh.

Nếu cả hai cha mẹ đều có đột biến gen lặn dị hợp tử, con cái họ sẽ có một trong bốn cơ hội phát triển chứng rối loạn. Nguy cơ sẽ giống nhau cho mỗi lần sinh.

Nếu cả hai cha mẹ đều có đột biến gen dị hợp tử, con cái họ có 50% cơ hội có được alen trội (triệu chứng một phần hoặc hoàn toàn), 25% khả năng mắc cả hai alen trội (triệu chứng) và 25% mắc cả hai alen lặn (không có triệu chứng).

Hợp chất dị hợp tử

Tình trạng dị hợp tử là trạng thái có hai alen lặn khác nhau ở cùng một locus mà cùng nhau có thể gây bệnh.Đây là, một lần nữa, các rối loạn hiếm gặp thường liên quan đến chủng tộc hoặc sắc tộc. Trong số đó:

• Bệnh Tay-Sachs là một rối loạn di truyền hiếm gặp, gây ra sự phá hủy các tế bào thần kinh trong não và tủy sống. Đây là một rối loạn rất khác nhau có thể gây ra bệnh trong thời thơ ấu, thanh thiếu niên hoặc trưởng thành sau này. Trong khi Tay-Sachs là do đột biến gen của HEXA gen, đó là sự ghép cặp cụ thể của các alen quyết định cuối cùng hình thành nên dạng bệnh. Một số kết hợp dịch cho bệnh thời thơ ấu; những người khác dịch để bệnh khởi phát sau này.
• Phenylketon niệu (PKU) là một rối loạn di truyền chủ yếu ảnh hưởng đến trẻ em trong đó một chất được gọi là phenylalanine tích tụ trong não, gây co giật, rối loạn tâm thần và thiểu năng trí tuệ. Có sự đa dạng lớn về đột biến gen liên quan đến PKU, sự kết hợp của chúng có thể dẫn đến các dạng bệnh nhẹ hơn và nặng hơn.

Các bệnh khác trong đó dị hợp tử có thể đóng một phần là xơ nang, thiếu máu hồng cầu hình liềm và bệnh hemochromatosis (quá nhiều sắt trong máu).

Lợi thế dị hợp tử

Mặc dù một bản sao của một alen bệnh thường không gây ra bệnh, nhưng có những trường hợp nó có thể bảo vệ chống lại các bệnh khác. Đây là một hiện tượng được gọi là lợi thế dị hợp tử.

Trong một số trường hợp, một alen đơn lẻ có thể làm thay đổi chức năng sinh lý của một cá nhân theo cách làm cho người đó chống lại một số bệnh nhiễm trùng. Trong số các ví dụ:

• Thiếu máu hồng cầu hình liềm là một rối loạn di truyền gây ra bởi hai alen lặn. Có cả hai alen gây ra dị tật và tự hủy nhanh chóng các tế bào hồng cầu. Chỉ có một alen có thể gây ra một tình trạng ít nghiêm trọng hơn gọi là đặc điểm tế bào hình liềm trong đó chỉ có một số tế bào bị dị dạng. Những thay đổi nhẹ hơn này đủ để cung cấp sự bảo vệ tự nhiên chống lại bệnh sốt rét bằng cách tiêu diệt các tế bào máu bị nhiễm bệnh nhanh hơn ký sinh trùng có thể sinh sản.
• Xơ nang (CF) là một rối loạn di truyền lặn có thể gây ra suy yếu nghiêm trọng của phổi và đường tiêu hóa. Ở những người có alen đồng hợp tử, CF gây ra sự tích tụ chất nhầy đặc, dính trong phổi và đường tiêu hóa. Ở những người có alen dị hợp tử, tác dụng tương tự, mặc dù đã giảm, có thể làm giảm khả năng dễ bị tổn thương của người bệnh sốt rét và bệnh thương hàn. Bằng cách tăng sản xuất chất nhầy, một người ít bị ảnh hưởng bởi tác hại của tiêu chảy truyền nhiễm.

Tác dụng tương tự có thể giải thích tại sao những người có alen dị hợp tử đối với các rối loạn tự miễn nhất định dường như có nguy cơ mắc các triệu chứng viêm gan C giai đoạn sau thấp hơn.