Genetyka

• Nauka o dziedziczności i zmienności organizmów, wyjaśniająca prawa rządzące podobieństwami i różnicami pomiędzy osobnikami spokrewnionymi przez wspólnego przodka

– Dziedziczność – przekazywanie cech rodziców potomstwu

– Zmienność – występowanie różnic pomiędzy różnymi osobnikami tego samego gatunku

Grzegorz Mendel (1822-84) Opublikowanie w 1866 roku pracy „Badania nad mieszańcami roślin”

GENETYKA

• 1900 – powtórne odkrycie praw Mendla przez Corrensa, Tschermarka i DeVriesa (niezależnie)

• 1909 – pojęcie genu, genotypu i fenotypu (Johanssen)

• 1927 – wykazanie, że promienie X wywołują mutacje (Muller)

• 1919 – chromosomowa teoria dziedziczności (Thomas Morgan,1866 - 1945)

• 1927 – odkrycie ruchomych elementow genetycznych – Barbara McClintock

Genetyka mendlowska

• Genetyka cech jakościowych (klasyczna)

– Genetyka zajmująca się dziedziczeniem cech warunkowanych przez jedno locus (cech mendlowskich)

• Genetyka cech kumulatywnych (ilościowa)

– Dział zajmujący się badaniem dziedziczenia cech warunkowanych przez wiele genów (cech ilościowych)

• Genetyka populacyjna

– Dział genetyki zajmujący się krążeniem genów w populacji jako całości w oderwaniu od stosunku „przodek-potomek”

• Genetyka hodowlana

• Dział genetyki zajmujący się doskonaleniem genetycznym populacji zwierząt hodowlanych

Epigenetyka

• Dział biologii zajmujący się wpływem czynników pozagenowych na

powstawanie dziedzicznych cech organizmów

– Wpływ struktury chromatyny

– Wpływ cząsteczek RNA i kodowanych przez nie białek

• Wpływ prionów

• Wpływ czynników teratogennych

Genetyka

• Genetyka biochemiczna

• Genetyka molekularna

• Ekogenetyka

• Genetyka ewolucyjna

• Inżynieria genetyczna

• Biotechnologia

Genetyka mendlowska

• Genetyka mendlowska (klasyczna) zajmuje się badaniem zasad dziedziczenia cech warunkowanych przez określone geny.

Dziedziczenie niemendlowskie

• Dział genetyki zajmujący się dziedziczeniem cech/genów, które nie podporządkowuje się prawom Mendla/Morgana

• Chociaż dziedziczenie u wirusów, bakterii i grzybów jest w zasadzie zawsze niemendlowskie, terminu tego używa się do dziedziczenia cech u eukariontów.

Dziedziczenie niemendlowskie

• Dziedziczenie cytoplazmatyczne

• Dziedziczenie infekcyjne

• Konwersja genów

• Imprinting rodzicielski

• Dziedziczenie powtórzeń trzynukleotydowych

Choroby mitochondrialne

• Powstają przy występowaniu mutacji w genach mitochondrialnych kodujących białka łańcucha oddechowego

• Objawy chorobowe występują gdy mutacja występuje w wystarczająco dużej liczbie mitochondriów (efekt progowy)

• Najcięższe objawy powstają w obrębie układu nerwowego, gdyż komórki tego układu są bardzo uzależnione od dostaw energii

Choroby mitochondrialne

• Choroba Lebera (wrodzona neuropatia wzrokowa)

– Wczesna utrata wzroku

– Objawy podobne do stwardnienia rozsianego

• Zespół Leigha

– Napady padaczkowe

– Zaburzenia świadomości

– Demencja – utraty pamięci

– Zaburzenia oddychania

• NARP

– Neuropatia

– Ataksja

– Barwnikowe zwyrodnienie siatkówki

• Opadanie powiek

Konwersja genów

• Konwersja genów jest procesem zachodzącym w okresie crossing-over podziału mejotycznego.

• W wyniku różnic sekwencji nukleotydów 2 alleli dochodzi do wymuszenia zmiany sekwencji jednego allelu na sekwencję obecną w drugim allelu

• Za proces ten odpowiedzialne są mechanizmy naprawy mutacji

• Proces ten skutkuje powstaniem gamet posiadających identyczne allele, pomimo tego, że organizm rodzicielski był heterozygotą

Dziedziczenie infekcyjne

• Dziedziczenie infekcyjne polega na przekazywaniu czynnika zakaźnego poprzez cytoplazmę komórki jajowej zakażonej matki.

• Jeśli zakażenie powoduje zmianę fenotypu, lub pojawienie się objawów chorobowych, to wtedy stan ten będzie dziedziczony tylko po matce.

Imprinting

• Zjawisko imprintingu rodzicielskiego polega na przekazywaniu przez jednego rodzica (matke, lub ojca) ZAWSZE nieczynnej kopii genu, podczas gdy drugie z rodziców ZAWSZE przekazuje czynną kopię genu.

• Unieczynnienie genu dokonywane jest w drodze metylacji reszt cytozynowych.

• Stan metylacji genu znajdującego się w zygocie po zapłodnieniu jest następnie „dziedziczony” przez komórki organizmu.

• Stan metylacji jest „wymazywany” w linii komórek płciowych i zastępowany stanem zależnym od płci osobnika.

• Przykładem jest gen IGF2, którego aktywny allel jest zawsze przekazywany przez ojca, zaś matka zawsze przekazuje allel nieaktywny

Imprinting genowy (rodzicielski)

W przypadkach niektórych genów aktywna jest tylko kopia pochodząca od ojca, lub od matki. Wtedy komórka produkuje tylko jeden rodzaj czasteczki białkowej kodowanej przez gen.

Dziedziczenie powtórzeń trzynukleotydowych

• Zespół łamliwego chromosomu X

– Powtórzenie motywu CGG

• Normalnie 5-54

• Nosiciele 60-230

• Chorzy 230-4000

– Objawy

• Upośledzenie umysłowe

• Zniekształcenie twarzy

• Makroorchidyzm u mężczyzn

• Choroba Huntingtona

– Powtórzenie motywu CAG

• Normalnie 9-35

• Chorzy ponad 35

– Objawy

• Upośledzenie ruchowe (niezborność)

• Zaburzenia kognitywne

• Depresja, agresywność

Dziedziczenie powtórzeń trzynukleotydowych

• Obecnie znanych jest 14 chorób wywoływanych zmienną liczbą powtórzeń trzy-nukleotydowych w różnych białkach.

• Wszystkie te białka są związane z funkcjonowaniem układu nerwowego.

• W dziedziczeniu powtórzeń trzy-nukleotydowych występuje zjawisko antycypacji genetycznej, polegające na zwiększeniu prawdopodobieństwa wystąpienia choroby w miarę przekazywania genu z pokolenia na pokolenie.

Choroba Huntingtona

• Gen Hd koduje białko zwane huntingtyną. W normalnej formie białka wystepuje 6-35 reszt glutaminy. U ludzi chorych na HD wystepuje 35-155 reszt glutaminy.

• Huntingtyna jest czynnikiem transkrypcji odpowiedzialnym za ekspresję BDNF (mózgowego czynnika neurotroficznego)

Choroba Huntingtona

• Modele transgeniczne

• Knock-out genu Hd

• Gatunek: myszy

– Zwierzęta -/- - mutanty letalne

• Transfer genu Hd ze zwiększoną liczbą powtórzeń CAG

• Gatunek: myszy

– (CAG)115 – objawy w wieku 1 roku

– (CAG)145 – objawy w wieku 5 miesięcy

– (CAG)155 – objawy w wieku 2 miesięcy

Epigenetyka

• Gałąź biologii badająca dziedziczenie pozagenowe, w szczególności dziedziczenie cech nie determinowanych przez sekwencję DNA.

• Bada powstawanie i przekazywanie cech nie związanych ze zmianami w sekwencji DNA

Epigenetyka

• Epigenom – całkowity stan procesów zachodzących w komórce, determinujących jej właściwości

• Kod epigenetyczny – całość czynników determinujących określony fenotyp w konkretnej komórce

Epigenetyka

• Metylacja DNA

– Dodanie reszt metylowych do cząsteczek cytozyny w miejscach CpG, co wpływa na aktywność DNA w procesie transkrypcji

• Modyfikacja białek histonowych w nukleosomach

– Acetylacja histonów może wpływać na aktywność transkrypcyjną chromatyny

• Acetylacja

• Metylacja

• Ubikwitynacja – degradacja białek

Epigenetyka

• Wpływ matczynych RNA

– Cząsteczki mRNA zdeponowane w oocycie (pochodzenia matczynego) mogą wpływać na aktywność genów zarodka i determinowac jego ważne cechy

• Wpływ matczynych białek

– Zdeponowane w oocycie białka pochodzenia matczynego wpływają na cechy rozwijającego się organizmu

• Paramutacja – interakcja pomiedzy dwoma allellami w jednym lokus, gdy jeden alleli indukuje w drugim allelu zmianę przenoszącą się z pokolenia na pokolenia, nawet gdy allel wywołujący tę zmianę nie został odziedziczony

• Paramutacja zwykle jest skutkiem odziedziczenia produkowanych przez ten allel regulatorowych cząsteczek RNA

• Wyciszanie genów

– Wyłączanie genów na poziomie transkrypcji lub translacji

• Na poziomie transkrypcji

– Modyfikacja histonów i zmiana stanu chromatyny

• Na poziomie translacji

– Niszczenie specyficznych mRNA przez regulatorowe kwasy rybonukleinowe iRNA

• Efekt pozycyjny – zmiana ekspresji genu wywołana zmianą jego lokalizacji na chromosomie (w wyniku translokacji, lub rekombinacji)

• Powodowany jest stanem chromatyny w miejscu, w którym gen znajduje się w danym momencie, lub działaniem lokalnych sekwencji wzmacniających i/lub wyciszających należących do innych pobliskich genów

• Transwekcja – zjawisko oddziaływania na siebie alleli w jednym lokus polegające na aktywowaniu lub wyciszaniu jednego allelu przez drugi.

• Przykładem jest tzw. ekskluzja alleliczna genów kodujących przeciwciała zachodząca w dojrzewających limfocytach B, umozliwiająca im produkcję tylko jednego rodzaju immunoglobulin

Rodzaje genów letalnych

• Geny letalne na poziomie gamet

– Uniemożliwiają wytwarzanie żywotnych gamet

– wywołują bezpłodność

• Geny letalne na poziomie zygoty

• Uniemożliwiają rozwój zygoty lub upośledzają żywotność organizmu

Rodzaje genów letalnych

• Letalne - śmierć min. 90% osobników

• Semiletalne - śmierć 50-90% osobników

• Subwitalne - śmierć 10-50% osobników

• Quasi-letalne - śmierć mniej niż 10% osobników

• Warunkowo letalne - efekt letalny zależy od warunków otoczenia

Choroba białego źrebięcia - zaburzenia unerwienia końcowego odcinka okrężnicy, a często wręcz brak końcowego odcinka okrężnicy.

Śmierć następuje zwykle po 48 godzinach w wyniku zaburzeń w pasażu pokarmu. Warunkowana przez recesywny gen autosomalny.

Choroba Chediak-Higashi

• Rzadka choroba warunkowana genem recesywnym

• Mutacja w genie regulatora transportu lizosomalnego - LYST - powoduje uposledzenie funkcji lizosomow w granulocytach (upośledzenie odporności przeciwbakteryjnej). W cytotoksycznych limfocytach T dochodzi do upośledzenia uwalniania cytotoksyn z pęcherzyków cytoplazmatycznych (upośledzenie odporności przeciwwirusowej)

• Objawy: neutropenia, częściowy albinizm, zmniejszona odporność, zaburzenia krzepnięcia krwi

Rodzaje genów letalnych

• Dominujące

– Autosomalne

– Sprzężone z płcią

• Recesywne

– Autosomalne

– Sprzężone z płcią

Autosomalne geny letalne

• Gen zlokalizowany na jednym z autosomów

• Sposób dziedziczenia genu jest niezależny od płci rodzica przekazującego gen letalny

• Ryzyko powstania choroby u potomstwa jest niezależne od jego płci

Geny letalne dominujące

• Mutacje

w genach białek strukturalnych

– Kolagen

• Mutacje w genach białek regulatorowych o precyzyjnej regulacji ekspresji

– Morfogeny

– Protoonkogeny

• Mutacje przekształcające białka normalne w białka toksyczne

– Białko prionowe

Geny letalne – autosomalne

dominujące

• AAx Aa 100%

• Aa x Aa 75%

• Aa x aa 50%

• aa x aa 0%

Do powstania objawów choroby wystarczy przekazanie jednej kopii genu letalnego przez jednego z rodziców. Objawy opisywane jako typowe dla danej choroby dotyczą HETEROZYGOT. Najczęściej homozygoty dominujące są całkowicie niezdolne do życia i giną na wczesnych etapach rozwoju zarodkowego. W przypadku dominujących genów letalnych niemożliwy jest stan nosicielstwa.

Geny letalne recesywne

• Mutacje w genach białek enzymatycznych

– Proteaza protokolagenu

• Mutacje w genach białek receptorowych

• Mutacje w genach białek kanałów jonowych

– Białko CFTR (mukowiscydioza)

• Mutacje w genach białek supresorowych

– Rb, p53 (antyonkogeny)

• Mutacje w genach białek przenośnikowych

Geny letalne – autosomalne

recesywne

• AA x Aa 00%

• Aa x Aa 25%

• Aa x aa 50%

• aa x aa 100%

Do powstania objawów choroby konieczne jest przekazanie po jednej kopii genu letalnego przez każdego z rodziców. Objawy opisywane jako typowe dla danej choroby dotyczą HOMOZYGOT RECESYWNYCH.

Najczęściej heterozygoty nie wykazują żadnych uchwytnych objawów, a czasami wręcz wykazują cechy korzystne.

W przypadku recesywnych genów letalnych geny te są rozprzestrzeniane w populacji przez bezobjawowych heterozygotycznych nosicieli.

Geny dominujące sprzężone z płcią

• Chorują samice i samce

• Chory samiec ma tylko chore córki i tylko zdrowych synów

• Chore samice (heterozygoty) przekazują cechę 50% swego potomstwa

• Chore samice (homozygoty) przekazują cechę całemu potomstwu

• Choroba występuje dwa razy częściej u samic niż u samców

Geny recesywne sprzężone z płcią

• Choroba nie musi ujawniać się w każdym pokoleniu

• Choroba występuje znacznie częściej u samców niż u samic, które są najczęściej nosicielkami genu

• Samiec nie może być nosicielem genu

• Chory samiec nigdy nie przekazuje cechy synom, a wszystkie jego córki są nosicielkami

• 50% synów nosicielki jest chora, a 50% córek staje się nosicielkami

Geny letalne

• Powstają w wyniku mutacji genów normalnych

• Mutacja może zmienić strukturę produktu kodowanego przez gen, czyniąc go nieprzydatnym, lub szkodliwym

• Mutacja może zablokować ekspresję genu nie dopuszczając do syntezy jego produktu

• Dziedziczne wady metabolizmu (bloki)

– Cytrulinemia (bydło)

– Anemia hemolityczna (pies)

– Porfirie (bydło)

• Dziedzicznie warunkowane wady rozwojowe

– Achondroplazja (bydło)

– Skrócenie żuchwy (bydło)

• Brak kończyn (świnia)

Wady rozwojowe

• Badaniem wad rozwojowych zajmuje się teratologia

• Wady rozwojowe to znaczące odstępstwa od prawidłowej budowy narządów i układów organizmu upośledzające jego funkcjonowanie

• Wady rozwojowe mogą być wynikiem działania genów letalnych, lub czynników pozagenetycznych (środowiskowych)

Niegenetyczne przyczyny zaburzeń rozwojowych

• Infekcje wirusowe (różyczka u ludzi)

• Pierwotniaki (toksoplazmoza u ludzi)

• Zaburzenia metaboliczne u matki

• Niedobory mikroelementów i witamin (A)

• Zatrucia (ciemiężyca, łubin - wodogłowie)

• Związki teratogenne (Contergan, Methalibur)

• Wstrząsy, brak wentylacji u ptaków w czasie wylęgu

Rozprzestrzenianie genów letalnych

• Przeważająca część genów letalnych to geny recesywne (autosomalne i sprzężone z płcią)

• Mała grupa genów letalnych to geny dominujące

• Recesywne geny letalne przekazywane są przez bezobjawowych nosicieli (heterozygoty)

• Obecność genu letalnego może się nie ujawniać przez długi czas, potrzebny do pojawienia się w populacji wystarczającej liczby nosicieli.

• Gen ujawnia się dopiero w potomstwie nosicieli u homozygot recesywnych.

Rozprzestrzenianie genów letalnych

• W przypadku genów autosomalnych głównym wektorem przenoszącym geny są samce reproduktory

• Przy zastosowaniu sztucznej inseminacji jeden buhaj może dać w ciągu roku 50000 cieląt

• W przypadku genów sprzężonych z płcią wektorem może być tylko samica – bezobjawowa nosicielka (heterozygota)

• Samiec nigdy nie może być nosicielem genu letalnego sprzężonego z płcią

Sposoby testowania na nosicielstwo choroby dziedzicznej

• Samiec x znane nosicielki (11-16)

• Samiec x córki nosicieli (17-26)

• Samiec x córki jednego nosiciela (24-35)

• Samiec x własne córki (24-35)

• Samiec x przypadkowe samice

Sposoby testowania na nosicielstwo choroby dziedzicznej

• B=Vⁿ

– B – prawdopodobieństwo wystąpienia nosicielstwa u testowanego samca

– V – prawdopodobieństwo wystąpienia prawidłowego fenotypu u potomstwa powstałego w wyniku kojarzeń

• n – liczba otrzymanego potomstwa

Wpływ warfaryny na procesy krzepnięcia krwi

•Czynniki krzepnięcia II,VII,IX i X potrzebuja do swojej aktywacji witaminy K

• Aktywacja czynników krzepnięcia jest związana z oksydacją witaminy K

• Utleniona forma witaminy K jest w wątrobie regenerowana przez reduktazę ubichinonową

• Warfaryna (o budowie podobnej do wit. K) hamuje aktywność reduktazy ubichinonowej w wątrobie

• Warfaryna zmniejsza ilość zredukowanej formy wit. K, a w związku z tym utrudnia aktywację czynników krzepnięcia

Oporność na warfarynę u szczurów

• Warfaryna jest stosowana jako rodentycyd, gdyż nie wywołuje natychmiastowego efektu toksycznego, a tylko wywołuje śmiertelne krwawienia w wypadku urazów.

• U szczurów wytworzyła się oporność na warfarynę związana z obecnością zmodyfikowanej formy reduktazy ubichinonowej, niewrażliwej na hamujące działanie warfaryny

• Ta forma reduktazy jest jednak mniej efektywna w regeneracji witaminy K i zwierzęta mające zmutowaną formę enzymu potrzebują 20 razy więcej wit. K w pożywieniu, niż zwierzęta normalne.

Oporność na warfarynę u szczurów

• Oporność na warfarynę warunkowana jest autosomalnym alllelem dominującym

• S – normalna forma reduktazy ubichinonowej

• R – oporna na warfarynę forma reduktazy - dominujący

• RR – oporne na warfarynę, ale bardzo wrażliwe na niedobór wit. K

• RS – oporne na warfarynę, mniej wrażliwe na niedobór wit. K

• SS – wrażliwe na warfarynę, oporne na niedobór wit. K

• W warunkach stosowania warfaryny jako rodentycydu wybiórczo przeżywają osobniki heterozygotyczne

Dziedziczenie wieloczynnikowe

• Na wartość cechy wpływa

– Komponenta genetyczna - wspólne oddziaływanie wielu (najczęściej jest to liczba nieznana) genów, a konkretnie ich alleli.

– Komponenta środowiskowa – szeroko rozumiany wpływ środowiska, a więc czynników takich, jak: Żywienie, Temperatura, Klimat itp.

Cechy ilościowe

• Cechy ciągłe – wartość cechy w populacji może przybierać dowolną wartość pomiędzy maksimum i minimum. Wartość cechy u danego osobnika może plasować się w dowolnym miejscu tego zakresu. Z tego powodu liczba możliwych fenotypów jest praktycznie nieograniczone

• Cechy takie to:

– Wydajność mleczna

– Ciśnienie krwi

– Poziom cholesterolu

• Cechy skokowe – wartość cechy wyrażana jest poprzez liczbę określonych jednostek. Chociaż w populacji cecha przyjmuje wartości od minimalnej do maksymalnej, to wartość cechy u konkretnego osobnika musi wyrażać się całkowitą liczbą jednostek.

• Cechy takie to:

– Liczba składanych jaj

– Liczba młodych w miocie

• Cechy progowe – cechy warunkowane przez wpływ wielu genów i czynników środowiskowych, ale przybierające dwie, lub zaledwie kilka, form fenotypowych. Ten model dziedziczenia charakterystyczny jest dla wielu chorób, gdy mamy do czynienia z podziałem populacji na osobniki „zdrowe” i „chore”. W przypadku tych cech zmienność ciągłą wykazuje tzw. „skłonność”

Dystrybucja cechy

• Jest to parametr opisujący populację informujący jaka część osobników danej populacji wykazuje każdą z możliwych wartości cechy (każdy możliwy fenotyp).

• Opis dystrybucji cechy zależy od liczby klas fenotypowych.

• Im większa liczba fenotypów, tym trudniejszy opis dystrybucji cechy.

Dystrybucja progowa

• Opisuje się liczebność poszczególnych (najczęściej 2) klas fenotypowych

Dystrybucja skokowa

• Opisuje się liczebność poszczególnych klas fenotypowych

Dystrybucja ciągła

• Rozkład fenotypów (wartości cechy) charakteryzowany jest przez krzywą Gaussa

Rozkład ciągły

• Charakteryzowany jest przez parametry

– Średnia (szczytowa wartość dystrybucji)

– Wariancja (średni kwadrat odchyleń od średniej)

– Odchylenie standardowe (pierwiastek kwadratowy z wariancji)

Przyczyny zmienności

• Korelacja genetyczna

– Wpływ genotypu na fenotyp

• Korelacja środowiskowa

– Wpływ środowiska na fenotyp

• Korelacja genotyp -środowisko

– Zależność między genotypem a stopniem wpływu środowiska

• Asocjacja genotyp-środowisko

• Wpływ selekcyjny środowiska na występowanie pewnych genotypów

Odziedziczalność

• Parametr wskazujący względny wpływ czynników genetycznych na powstawanie wartości cechy.

• Jest stosunkiem wariancji genetycznej do wariancji całkowitej (sumy wariancji genetycznej i środowiskowej)

• Wariancja genetyczna jest sumą wariancji addytywnej, nieaddytywnej (naddominancja) i epistatycznej

Odziedziczalność

• Niska (0,01-0,3)

– Cechy związane z rozrodem (Plenność, Mleczność)

• Średnia (0,32-0,6)

– Cechy użytkowe (Wydajność wełny, Zawartość tłuszczu w mleku)

• Wysoka (0,61-1,0)

– Pewne cechy morfologiczne (Wysokość w kłębie)

QTL (loci cech ilościowych)

• Gen wpływający na cechę ilościową

• Polimorfizm DNA sprzężony z cechą ilościową

– Wykazuje sprzężenie z genem wpływającym na cechę ilościową

– Różne formy alleliczne polimorfizmu sprzężone są z określonymi allelami genu cechy ilościowej

– Formy alleliczne polimorfizmu mogą wskazywać na obecność w genomie określonego allelu genu cechy ilościowej, a więc pozwalają przewidywać wartość cechy ilościowej u danego osobnika

Geny o dużym efekcie

• Gen o dużym efekcie identyfikowany jest gdy u przeciwstawnych homozygot wartość cechy różni się przynajmniej o jedno odchylenie standardowe

• Geny o dużym efekcie identyfikowane są przypadkowo, albo poprzez poszukiwanie QTL dla określonej cechy.

• Czasami utożsamia się pojęcia QTL i genów o dużym efekcie.

1. Gen receptora rianodyny

• Mutacja w genie RYR1 powoduje zwiększoną mięśność tuszy, ale predysponuje do występowania tzw. złośliwej gorączki, powodowanej stresem i niektórymi lekami (halotan, suksametonium)

• Mutacja występuje u świń rasy Pietrain, ale została przeniesiona na inne rasy mięsne w wyniku krzyżowania ze świniami rasy Pietrain

2. Gen hypertrofii mięśniowej bydła

• Mutacja w genie miostatyny (chromosom 2) bydła powoduje zwiększoną ilość mięsa w tuszy, ale wpływa niekorzystnie na płodność.

• Cielęta, ze względu na wysoką masę urodzeniową muszą przychodzić na świat drogą cesarskiego cięcia.

• Mutacja występuje u błękitnego bydła belgijskiego, ale stwierdzono występowanie innych, niezależnych, mutacji u innych ras bydła.

3. Gen hypertrofii mięśniowej owiec

• Mutacja w genie callipyge powoduje wzrost masy mięśniowej i spadek zawartości tłuszczu w tuszy.

• Gen wykazuje zjawisko imprintingu – gen CLPG wywołuje hypertrofię tylko wtedy, gdy przekazywany jest od ojca.

Inne geny o dużym efekcie

1. Gen wysokiej plenności u świn

• Wystepuje u świn ras azjatyckich. Mutacja występuje w genie receptora estrogenowego alfa. Świnie mają statystycznie o 1,0-1,4 prosięcia więcej.

2. Gen kappa-kazeiny

• Mleko krów z wariantem B kappa-kazeiny ma większą zawartość białka i lepszą przydatność technologiczną do produkcji serów

Ekogenetyka

• Dział genetyki badający genetyczne zróżnicowanie wrażliwości na czynniki środowiskowe (Klimat, Pożywienie, Czynniki toksyczne i rakotwórcze, leki i inne.)

• Wyróżniamy w niej (Toksykogenetykę, Farmakogenetykę, Nutrigenetykę)

Toksykogenetyka i farmakogenetyka

• Toksykogenetyka bada genetyczne zróżnicowanie wrażliwości na czynniki toksyczne, zaś farmakogenetyka bada genetyczne zróżnicowanie wrażliwości na leki.

• Dziedziny te zazębiaja się, gdyż wynikiem zróżnicowanej wrażliowści na leki mogą być efekty toksyczne u niektórych,specjalnie wrażliwych osobników.

Wrażliwość na warfarynę u człowieka

• Warfaryna jest środkiem hamującym krzepnięcie krwi, stosowanym jako lek przeciwzakrzepowy u ludzi.

• Normalna dawka dla dorosłego człowieka wynosi 5- 10 mg/dzień

• U niektórych ludzi efekt przeciwzakrzepowy warfaryny występuje dopiero przy dawce 150 mg/dzień.

• Oporność na warfarynę jest u człowieka warunkowana autosomalnym allelem dominującym

Oporność na atropinę u królików

• Atropina jest toksyną roślinną obecną w pokrzyku wilczej jagodzie, blokującą aktywność układu przywspółczulnego

• U królików stwierdzono oporność na działanie atropiny wywołaną autosomalnym genem dominującym

• Gen ten koduje enzym nazywany esterazą atropinową, występujący w osoczu krwi i innych tkankach u ok. 30% królików (występują duże różnicerasowe)

Wrażliwość na iwermektynę u psów

• Iwermektyna jest środkiem przeciwpasożytniczym stosowanym w zwalczaniu inwazji robaków płaskich i obłych, jak również stawonogów (pajęczaki i owady)

• Ivermektyna blokuje u robaków i stawonogów kanały chlorkowe w układzie nerwowym i komórkach mięśniowych, wywołując uogólnione porażenie

• W obwodowym układzie nerwowym ssaków brak jest kanałów jonowych blokowanych przez iwermektynę

• Kanały takie występują u ssaków w centralnym układzie nerwowym, ale iwermektyna jest z CUN usuwana przez tzw. glikoproteinę P, będącą aktywnym elementem bariery krew-mózg

• Wrażliwość na iwermektynę warunkowana jest autosomalnym genem recesywnym

• Normalna forma glikoproteiny P kodowana jest przez gen MDR1 (multi-drug resistance). Nieaktywna forma glikoproteiny P kodowana jest przez gen mdr1-1delta

• Gen mdr1-1delta występuje u owczarków szkockich, owczarków szetlandzkich, owczarków angielskich i owczarków niemieckich.

• Około 25% owczarków szkockich jest homozygotami pod względem genu mdr1-1delta. U tych osobników podanie iwermektyny wywołuje silne działanie depresyjne na centralny układ nerwowy (senność, utrata przytomności, wstrzymanie akcji oddechowej)

• Homozygotyczność pod względem genu mdr1-1delta związana jest ze zmienioną wrażliwością na wiele innych leków

– Loperamid (przeciwbiegunkowy)

– Doxorubicyna (cytostatyk)

– Vincrystyna (cytostatyk)

– Vinblastyna (cytostatyk)

– Cyklosporyna (immunosupresant)

– Digoksyna (nasercowy)

– Acepromazyna (uspokajający)

– Butorfanol (przeciwbólowy)

• Zidentyfikowano 9 ras u których występuje gen mdr1- 1delta, u których częstotliwość homozygot wynosi od 9 do 46%

Wrażliwość na alkohol etylowy

• Etanol przekształcany jest w organizmie przez 2 enzymy

– Dehydrogenaza alkoholowa (ADH) – przekształca etanol w aldehyd octowy. Występuje w formie 5 izoenzymów. Najaktywniejsza jest forma B

– Dehydrogenaza acetaldehydowa (ALDH) – przekształca aldehyd octowy w kwas octowy

• 85% Japończyków i Chińczyków posiada bardzo wysoką aktywność ADH, zaś 45-53% populacji Japonii i Chin pozbawionych jest aktywności ALDH

• Występuje u nich toksyczny wpływ alkoholu związany ze spadkiem ciśnienia wywołanym akumulacją aldehydu octowego

Niedobór dehydrogenazy glukozo-6-fosforanu

• Do utrzymania prawidłowej struktury erytrocytu potrzebny jest zredukowany glutation powstający w dalszej konsekwencji działania DG6P.

• Brak zredukowanego glutationu powoduje łatwą hemolizę erytrocytów

• W niedoborze DG6P hemoliza wywoływana jest przez aspiryne, sulfonamidy, leki antymalaryczne, chloramfenikol, niektóre pokarmy (bób, fasola)

• Warunkowana genem recesywnym sprzężonym z płcią

• Wystepuje z częstotliwością 1:100 (Europa Środkowa) do 1:10 (Amerykańscy Murzyni)

Wrażliwość na sukcynylocholinę

• Sukcynylocholina jest lekiem zwiotczającym mięśnie stosowanym w chirurgii.

• Okres jej działania wynosi tylko kilka minut

• U pewnej grupy ludzi sukcynylocholina wywołuje długotrwały, kilkugodzinny efekt

• Stan ten jest wywołany autosomalnym allelem recesywnym kodującym formę tzw. pseudocholinesterazy metabolizującej sukcynylocholinę

• Ludzie wrażliwi na sukcynylocholinę są homozygotami recesywnymi pod względem tego genu

Wrażliwość na ozon

• Niedobór aktywności alfa-1- antytrypsyny powoduje zwiększona skłonność do uszkadzania pęcherzyków płucnych przez ozon, z powstawaniem obrzęku płuc

• Niedobór alfa-1-antytrypsyny powodowany jest autosomalnym allelem recesywnym

• Choroba wystepuje u homozygot recesywnych

Wrażliwość na niridazol

• Niridazol jest lekiem stosowanym w leczeniu robaczyc wykazującym toksyczność dla układu nerwowego

• U myszy występują różnice we wrażliwości na niridazol uzależnione od szczepu

• U myszy C57BL/6J (B6) LD50 wynosi 200 mg/kg, zaś u myszy DBA/2J (D2) LD50 wynosi tylko 146 mg/kg.

• Stwierdzono, że u mieszańców B6/D2 LD50 wynosi 172 mg/kg, co jest dokładnie średnią arytmetyczną z obu wartości charakterystycznych dla szczepów B6 i D2

Wrażliwość na niektóre czynniki rakotwórcze

• Receptor Ahr jest receptorem wiążącym ksenobiotyki – związki chemiczne dostające się do organizmu z zewnatrz.

• Liczne ligandy receptora Ahr znane są z silnej rakotwórczości

• Nasilniejszym ligandem receptora Ahr jest tetrachlorodibenzodioksyna(TCDD), ale receptor ten wiąże również benzopiren, dibenzoantracen, metylocholantren, aflatoksyny i inne

• Pobudzenie receptora Ahr indukuje ekspresje hydroksylazy węglowodorów aromatycznych (AHH), należącej do grupy cytochromu P450, biorącej udział w metabolizowaniu ksenobiotyków

• Ludzie z wysoko-indukowalną formą AHH wykazują 10-30-krotny wzrost zachorowalności na raka płuc wywołanego paleniem tytoniu

Zaburzenia naprawy DNA

• Ataxia telangiectasia

– Czynnik: promieniowanie gamma

– Nowotwory: limfoma

– Objawy: niezborność ruchów (ataksja), rozszerzenie naczyń krwionosnych w skórze i oczach, aberracje chromosomowe, niedobór odporności.

• Xeroderma pigmentosum

– Czynnik: promieniowanie UV, mutageny chemiczne

– Nowotwory: raki skóry, czerniaki

– Objawy: rogowacenie skóry,wrażliwość skóry i oczu na światło słoneczne

• Syndrom Blooma

– Czynnik: czynniki alkilujące

– Nowotwory: raki, limfomy, białaczki

– Objawy: Wrażliwość na światło, rozszerzenie naczyń w skórze twarzy, aberracje chromosomowe

• Anemia Fanconiego

– Czynnik: czynniki sieciujące

– Nowotwory: białaczki

– Objawy: anemia hypoplastyczna, zaburzenia rozwojowe

• Zespół Cockayne’a

– Czynnik: promieniowanie UV

– Nowotwory: różne

• Objawy: karłowatość, zanik siatkówki, wrażliwość na światło, progeria, głuchota

Antyonkogeny

• Antyonkogeny są genami białek odpowiedzialnych za regulację podziałów komórkowych.

• Antyonkogeny hamują podziały komórkowe, stanowiąc rodzaj „bezpiecznika” uniemożliwiającego niekontrolowany podział komórki

• Czynniki wzrostu, poprzez całą kaskadę regulacyjną hamują działanie antyonkogenów, umożliwiając przeprowadzenie procesu mitozy

• Antyonkogeny są nazywane „onkogenami recesywnymi”, gdyż potrzebne jest wyłączenie obu kopii antyonkogenu, aby wywołać chorobę nowotworową

• Mutacje w genach przeciwnowotworowych prowadzą do powstawania nowotworów w młodym wieku

• Antyonkogeny sa odpowiedzialne za dziedziczne formy nowotworów

• P53 (zespół Li-Fraumeni) – liczne nowotwory różnych tkanek

• BRCA1 i BRCA2 – nowotwory sutka

• Antyonkogeny sa odpowiedzialne za dziedziczne formy nowotworów

• APC, MCC, DCC – nowotwory jelita grubego i odbytu

• Antyonkogeny sa odpowiedzialne za dziedziczne formy nowotworów

• Rb – retinoblastoma

Cytogenetyka

• Cytogenetyka jest działem biologii zajmującym się strukturą genomu rozumianego jako zbiór chromosomów.

• Cytogenetyka zajmuje się również strukturą pojedynczych chromosomów

• Obiektem zainteresowania są również zaburzenia struktury całego genomu, jak i pojedynczych chromosomów

Genom eukariotyczny

• Pojedynczy zestaw chromosomów zawierających geny:

– Genom haploidalny

– Genom diploidalny

– Genom triploidalny itd.

Chromatyna

• Kompleks składający się z DNA, białek histonowych i niehistonowych znajdujący się w jądrze komórkowym.

Czynniki umożliwiające upakowanie DNA w komórce eukariotycznej

• Białka histonowe

– Umożliwiają wygięcie cząsteczki DNA

– Neutralizują ujemny ładunek DNA

• H1, H2A, H2B, H3, H4

• Białka niehistonowe

– Topoizomerazy - umożliwiają zachowanie porządku w jądrze komórkowym

• Topoizomeraza I

• Topoizomeraza II

• Inne (topoizomeraza III, p53)

• Białka macierzy jądrowej

Rodzaje chromosomów:

• Chromosom metacentryczny

• Chromosom submetacentryczny

• Chromosom akrocentryczny

Rodzaje prążków

• Prążki Q – uzyskiwane w wyniku barwienia chromosomów barwnikami fluorescencyjnymi (oranż akrydynowy, quinakryna). Wykrywają regiony bogate w pary A-T

• Prążki G – uzyskiwane w wyniku barwienia chromosomów barwnikiem Giemsy po trawieniu proteolitycznym.

• Prążki T – uzyskiwane w wyniku barwienia chromosomów barwnikiem Giemsy w podwyższonej temperaturze.

• Prążki R – uzyskiwane w wyniku barwienia chromosomów barwnikiem Giemsy po denaturacji termicznej.

Liczba chromosomów u różnych gatunków ssaków

Koza 60, Bydło 60, Owca 54, Koń 64, Świnia domowa 38, Pies domowy 78, Kot domowy 38, Królik domowy 44, Mysz domowa 40, Szczur wędrowny 42

Aberracje chromosomowe

• Diagnostyka cytogenetyczna rozwinęła się w latach 50-tych I 60-tych XX wieku kiedy stwierdzono bezpośredni związek między nieprawidłowym kariotypem a pewnymi zespołami wad rozwojowych takich jak zespół Turnera, Klinefeltera, czy zespół Downa.

• Impuls do rozwoju diagnostyki cytogenetycznej zwierząt domowych dało odkrycie, że połączenia (fuzje) chromosomów u bydła powodują obniżenie płodności. Od tego czasu rozpoczęto rutynowe diagnozowanie chromoso-mów u różnych gatunków zwierząt domowych,a szczególnie u bydła i świńi.

Aberracje chromosomowe

• Aberracje strukturalne – dotyczące jednego lub kilku chromosomów

• Deficjencja, Translokacja, Duplikacja, Inwersja

Aberracje chromosomowe

• Mutacje chromosomowe liczbowe

– Aneuploidalne

• monosomie

• trisomie

– Euploidalne

• autopoliploidy

• allopoliploidy

Deficjencja

• Deficjencja polega na utracie fragmentu chromosomu. Jeżeli chromosom pęknie, a jego fragment nie zostanie przyłączony do innego chromosomu, to fragment ten zostanie utracony.

• Wpływ deficjencji na organizm zależy od charakteru genów utraconych z fragmentem chromosomu

• Z reguły deficjencja tego samego fragmentu w obu chromosomach jest aberracją letalną

• Deficjencja małego fragmentu w jednym chromosomie może nie wywoływać skutków negatywnych

• Usunięcie dużego fragmentu tylko w jednym z chromosomów może uniemożliwiać prawidłowy rozwój organizmu

Translokacja wzajemna

• Translokacja wzajemna (wymiana fragmentów chromatyd pomiędzy chromosomami niehomologicznymi)

Translokacja tandemowa

• Translokacja tandemowa (fuzja tandemowa) - przeniesienie fragmentu chromosomu lub całego chromosomu na inny chromosom niehomologiczny

Translokacja robertsonowska

• Translokacja robertsonowska (fuzja centromerowa) - połączenie dwóch niehomologicznych chromosomów akrocentrycznych ich centromerami. Powstaje z nich jeden chromosom (sub)metacentryczny.

Translokacja

• Translokacja nie wywołuje z reguły zaburzeń rozwojowych organizmu. Najczęściej jedynym objawem jest obniżona (nawet o 90%) płodność

• Zaburzenia płodności wynikają z nieprawidłowej koniugacji i dysjunkcji (segregacji) chromosomów w czasie mejozy.

• Osobniki posiadające dwa identyczne chromosomy z translokacją may

ją płodność prawidłową, ale przekazując translokację potomstwu obniżają jego płodność

• Translokacje wzajemne, a szczególnie fuzje centromerowe (translokacje robertsonowskie) są normalnym procesem ewolucji kariotypu. Przykładem

takim jest kariotyp dzika i świni domowej.

Duplikacja

• Duplikacja powstaje w momencie przeniesienia fragmentu chromosomu na inny chromosom homologiczny.

• Duplikacja z reguły nie wywołuje efektów letalnych.

• Z powodu obecności zwiększonej liczby kopii genów znajdujących się w powielonym fragmencie chromosomu organizm może (ale nie musi) przejawiać obecność charakterystycznych cech patologicznych

Inwersja

• Inwersja powstaje w momencie gdy fragment chromosomu ulega obróceniu i jest ponownie włączany do tego samego chromosomu lub

chromosomu homologicznego

• Inwersja może nie powodować żadnych widocznych efektów

• Inwersja może jednak inaktywować geny normalnie aktywne, lub aktywować geny normalnie nieaktywne, przenosząc je w pobliże

sekwencji aktywujących

• Inwersja może powodować deficjencję części chromosomu w czasie mejozy

Aneuploidie

• Monosomia - polega na nieobecności jednego chromosomu danej pary. Powstaje w wyniku połączenia gamet z których jedna pozbawiona była jednego chromosomu. Taka gameta powstaje w wyniku non-dysjunkcji, czyli zaburzonego rozdziału chromosomów w czasie mejozy.

• Monosomie są zwykle letalne dla organizmu. Stwierdza się je prawie wyłącznie w poronionych płodach. Wyjątkiem są monosomie chromosomu X. Osobniki wykazujące monosomię X są fenotypowo samicami. U zwierząt zwykle jedynym objawem patologicznym jest bezpłodność.

• Monosomia Y (brak chromosomu X przy występowaniu chromosomu Y) jest bezwzględnie latalna (nie stwierdzano takich żywych osobników)

• Trisomia - polega na obecności dodatkowego, trzeciego chromosomu w danej parze. Powstaje w wyniku połączenia normalnej gamety z gametą posiadającą dwa chromosomy homologiczne. Taka gameta powstaje w wyniku nondysjunkcji.

• Osobniki wykazujące obecność dodatkowego chromosomu (trisomiki) są bardziej żywotne niż monosomiki. Wykazują jednak obecność szeregu zaburzeń rozwojowych.

• Trisomia chromosomu 21 u człowieka nazywana jest zespołem Downa.

• Trisomie dotyczą także chromosomów płci.

• Znane są osobniki żeńskie wykazujące obecność 3 chromosomów X.

• Osobniki męskie mogą posiadać jeden chromosom X i 2 chromosomy Y.

• Najczęściej spotykanym patologicznym kariotypem jest kariotyp XXY.

Euploidie

• Autopoliploidie - zwielokrotnienie tego samego zestawu chromosomów które są ściśle homologiczne. Wyróżniamy triploidy, tetraploidy, pentaploidy, itd.

• Allopoliploidie - komórki zawierają sumę diploidalnych liczb chromosomów form rodzicielskich.

Chimeryzm

• Chimerą nazywamy organizm zawierający dwie, lub więcej linii komórkowych o odmiennym składzie chromosomowym

• Najczęściej spotykanym chimeryzmem jest chimeryzm limfocytarny bydła zwany frymartynizmem.

Frymartynizm

• Frymartynizm występuje u cieląt różnej płci pochodzących z ciąż bliźniaczych.

• W wyniku połączenia krwiobiegów byczka i jałówki w obrębie łożysk dochodzi do wymiany komórek krwiotwórczych.

• W limfocytach można w wyniku tego stwierdzić kariotyp zarówno 60,XX jak i 60,XY

• U jałówek pochodzących z różnopłciowych ciąż bliźniaczych dochodzi do

zaburzeń funkcji rozrodczych. Charakteryzuje je niedorozwój układu rozrodczego I niepłodność. Te zmiany wywołane są wpływem rozwijającego sie, połączonego z jałówką krwiobiegiem byczka-bliźniaka

• Chimeryzm limfocytarny nie jest przyczyną zaburzeń funkcji rozrodczych u jałówki, a tylko wskazuje na połączenie krwiobiegów bliźniąt w okresie

płodowym.

• Przyczyną zaburzeń są substancje o działaniu hormonalnym, (testosteron

oraz hormon powodujący degenerację żeńskiego układu rozrodczego -MIF)

• Genetyka mendlowska (klasyczna) zajmuje się badaniem zasad dziedziczenia cech.

• Cecha – to właściwość organizmu, według której można podzielić osobniki na klasy. Cechy to: kolor oczu, kolor włosów, kształt grzebienia, długość włosów, wzrost, masa ciała, ilość dawanego mleka

Cechy

• Jakościowe – można wyodrębnić ściśle określone klasy osobników np. Kolor sierści, Kolor oczu

• Ilościowe – różnice pomiędzy dwoma osobnikami mogą być niedostrzegalne. Wyrażane są w jednostkach miary np. Wzrost, Masa ciała

• Gen – czynnik odpowiedzialny za występowanie konkretnej cechy (kolor oczu, kolor włosów)

• Allel – wersja genu odpowiedzialna za powstawanie alternatywnych wartości cechy (oczy ciemne – oczy niebieskie, włosy jasne - wlosy ciemne)

• Locus – miejsce zajmowane przez gen (allel)

• Fenotyp – zestaw posiadanych cech. W wąskim rozumieniu jest to wartość rozpatrywanej cechy, np. czerwony kolor sierści.

• Genotyp – zestaw posiadanych genów. W wąskim rozumieniu jest to zestaw posiadanych alleli rozpatrywanego genu.

• Penetracja – częstotliwość ujawniania się fenotypu u osobników posiadających określony genotyp (penetracja niepełna – nie wszystkie

osobniki o określonym genotypie posiadają oczekiwany fenotyp)

• Pleiotropizm - Zjawisko wpływania genu na więcej niż jedną cechę organizmu

• Zygota – osobnik powstający w wyniku procesu zapłodnienia mający dwa allele rozpatrywanego genu - po jednym allelu przekazanym przez ojca i matkę

– Homozygota – posiada dwa identyczne allele danego genu

• H. dominująca – posiada dwa allele dominujące

• H. recesywna – posiada dwa allele recesywne

– Heterozygota – posiada dwa różne allele danego genu

• Allel dominujący – u heterozygoty maskuje obecność innego allelu danego genu. Oznaczany dużą literą alfabetu (A).

• Allel recesywny – u heterozygoty jego obecność jest maskowana przez obecność allelu dominującego. Oznaczany małą literą alfabetu (a)

• Dominacja – fenotypy homozygoty dominującej, oraz heterozygoty są nieodróżnialne. Nie można określić genotypu na podstawie fenotypu.

• Dziedziczenie pośrednie – fenotypy homozygoty dominującej, homozygoty recesywnej, jak również heterozygoty, są od siebie odmienne. Można określić genotyp na podstawie fenotypu.

• Kodominacja – u heterozygot ujawniają się oba posiadane allele rozpatrywanego genu. Można określić genotyp na podstawie fenotypu.

I prawo Mendla

• Do każdej z gamet przechodzi po jednym allelu z pary alleli.

Choroby genetyczne dziedziczą się jak cechy jakościowe

II prawo Mendla

• Cechy warunkowane przez różne geny dziedziczą się niezależnie.

Allele wielokrotne

• W populacji mogą występować wiecej niż dwa allele danego genu. Mamy wtedy do czynienia z tzw. szeregiem alleli wielokrotnych.

• Jeden osobnik może posiadać tylko 2 allele z szeregu występującego w populacji

• Ogólna liczba genotypów przy n allelach to n(n+1)/2

• Allele umaszczenia u królików

– C – czarny, C^ch – szary, C^h – himalajski, c – albinotyczny

• Szereg alleli: C>C^ch>C^h>c

Allele wielokrotne

• W układzie grupowym krwi AB0 występują 4 allele: I^A1, I^A2, I^B, i

• Allel I^A1 dominuje nad allelem I^A2, allele I^A1 i I^A2 wykazują kodominację z allelem I^B, a wszystkie allele są dominujące w stosunku do allelu i

• Grupa krwi A1 może powstawać przy następujących genotypach: I^A1I^A1, I^A1I^A2, I^A1i

• Grupa krwi A2 może powstać przy genotypach I^A2I^A2, I^A2i

Allele wielokrotne – świnka morska

• Ruda, Ciemna sepia, Sepia, Jasna sepia, Albinos

Allele wielokrotne - koty

• Czarny, Ciemny, Srebrzysty, Syjamski

Choroby dominujące sprzężone z płcią

• Chorują kobiety i mężczyźni

• Chory mężczyzna ma tylko chore córki i tylko zdrowych synów

• Chore kobiety (heterozygoty) przekazują cechę 50% swego potomstwa

• Chore kobiety (homozygoty) przekazują cechę całemu potomstwu

• Choroba występuje dwa razy częściej u kobiet niż u mężczyzn

• Przykład: krzywica hipofosfatemiczna oporna na wit. D

Choroby recesywne sprzężone z płcią

• Choroba nie musi ujawniać się w każdym pokoleniu

• Choroba występuje znacznie częściej u mężczyzn niż u kobiet, które są najczęściej nosicielkami genu

• Mężczyzna nie może być nosicielem genu

• Chory mężczyzna nigdy nie przekazuje cechy synom, a wszystkie jego córki są nosicielkami

• 50% synów nosicielki jest chora, a 50% córek staje się nosicielkami

Choroby sprzężone z płcią

• Hemofilia A i B (człowiek, pies, koń), Daltonizm, Dystrofia mięśniowa Duchenne’a (człowiek), Niedobór dehydrogenazy glukozo-6-fosforanu, Zespół Lesch-Nyhana, Brak owłosienia (bydło), Drżenie (kura), Brak upierzenia (kura)

Cechy związane z płcią

• Geny warunkujące te cechy zlokalizowane są na autosomach, ale u heterozygot fenotyp uzależniony jest od płci osobnika.

• Na ujawnianie się fenotypu u heterozygot wpływ mają hormony płciowe, głównie testosteron.

• Przykładem jest łysienie u ludzi.

– Mężczyzna BB i kobieta BB – nie łysieją

– Mężczyzna bb i kobieta bb - łysieją

– Mężczyzna Bb – łysieje

– Kobieta Bb – nie łysieje

Cechy ograniczone przez płeć

• Cechy, których geny znajdują się zarówno w genomie samca, jak i samicy, ale uwidaczniają się tylko u jednej płci

– Mleczność, Nieśność, Plenność (liczba młodych w miocie)

Współdziałanie genów

• Wiele cech powstaje w wyniku wspólnego wpływu różnych genów nieallelicznych

– Współdziałanie genów, Epistaza dominująca, Epistaza recesywna, Komplementacja (działanie dopełniające)

Kształty grzebieni u drobiu: pojedynczy (pprr), groszkowy, (PPrr, Pprr), orzeszkowy (P_R_), różyczkowy (ppRR, ppRr).

Gen epistatyczny – gen który maskuje

Gen hipostatyczny – gen który jest maskowany

Populacja

• Populacja jest to zbiór osobników jednego gatunku żyjących na danym terytorium w danym czasie.

• Genetykę populacyjną interesuje tzw. populacja panmiktyczna (mendlowska), która cechuje się tym, że:

– Jej liczebność jest nieskończona

– Wszystkie osobniki w populacji krzyżują się swobodnie ze sobą i mają równe szanse na posiadanie potomstwa

– Nie działają na nią czynniki zaburzające równowagę genetyczną:

• Migracja, Dryf genetyczny, Selekcja

Allele genu w populacji

N = ogólna liczba osobników (25)

2N = ogólna liczba alleli genu A (50)

D = liczba homozygot AA (6)

R = liczba homozygot aa (12)

H = liczba heterozygot Aa (7)

D + H + R = N

P = liczba alleli A (19)

p = częstość allelu A (0,38)

P = 2D+H

p = 2D+H/2N

Q = liczba alleli a (31)

q = częstość allelu a (0,62)

Q = 2R+H

q = 2R+H/2N

Prawo Hardy’ego-Weinberga

• W populacji znajdującej się w stanie równowagi genetycznej (populacji panmiktycznej) częstość występowania genotypów zależy wyłącznie od częstotliwości alleli i jest stała z pokolenia na pokolenie: p2+2pq+q2=1

• Populacja znajduje się w stanie równowagi genetycznej jeśli spełniony jest warunek: H2=4DR lub h2=4dr

Prawo Hardy’ego-Weinberga dla genów sprzężonych z płcią

p+q=1 - U samców częstotliwość genotypów równa jest częstotliwości alleli

p2+2pq+q2=1 - U samic częstotliwośc genotypów wyrażana jest klasycznym wzorem na prawo H-W

Migracja

• Emigracja – przemieszczanie się osobników z badanej populacji na zewnątrz. Każdy osobnik zabiera ze sobą dwa allele badanego genu.

• Imigracja – przemieszczanie się osobników z zewnątrz do badanej populacji. Każdy osobnik przynosi ze sobą sobą dwa allele badanego genu.

Dryf genetyczny

• Losowa, nieukierunkowana zmiana częstotliwości alleli wywołana:

– odstępstwami od prawdopodobieństw oczekiwanych na podstawie obliczeń statystycznych

– przypadkowymi zdarzeniami eliminującymi pewne osobniki z populacji

• Dryf genetyczny występuje w niewielkich populacjach, w których prawdopodobieństwa zdarzeń wykazują znaczne odstępstwa od prawa wielkich liczb.

Efekt założyciela

• Jeśli z jakiejś populacji wyodrębni się grupę osobników, przeniesie je na nowy teren i rozmnożą się tam one wytwarzając nową populację, to struk-tura genetyczna nowej populacji będzie determinowana częstotl. alleli występującymi wśród gr. założycieli a nie populacji z której oni pochodzą

•Efekt założyciela jest niezwykle niebezpieczny w populacjach stworzonych z małej liczby osobników wyjściowych z powodu niebezpieczeństwa wystąpienia wśród nich niezidentyfikowanego nosiciela (nosicieli) genów letalnych.

Efekt założyciela

Basenji – pies przywieziony z Etiopii i rozmnożony w Europie z kilku osobników założycielskich. W populacji europejskich Basenji występuje dziedziczna anemia hemolityczna, która jest praktycznie nieznana u psów żyjących w Afryce. Wśród psów wywiezionych z Afryki znajdował się jeden (?) nosiciel genu letalnego, który został następnie rozpowszechniony w całej populacji.

Selekcja

• Zjawisko polegające na eliminowaniu pewnych osobników z populacji, lub uniemożliwianiu im pozostawiania potomstwa (przekazywania swoich genów następnemu pokoleniu), przy jednoczesnym faworyzowaniu innych osobników.

• Selekcję dzielimy na:

– Selekcję naturalną

– Selekcję sztuczną

• Z punktu widzenia genetyki populacyjnej selekcja polega na eliminowaniu z populacji pewnych alleli, lub/i genotypów.

Selekcja eliminujaca allel dominujący

• Polega na usunięciu z populacji zarówno homozygot dominujacych, jak i heterozygot.

• Ze względu na łatwość identyfikacji heterozygot jest procesem bardzo efektywnym – natychmiast podnosi częstotliwość allelu a do 1,0, a obniża częstotliwośc allelu A do 0,0.

• Allel A pojawia się w populacji w drodze mutacji rewersyjnej – allel a mutuje do allelu A.

• Częstotliwość pojawiania się fenotypu dominującego jest dwa razy większa niż częstotliwość mutacji!

Selekcja eliminująca allel recesywny

• W warunkach naturalnych polega na eliminacji homozygot recesywnych.

• Ze względu na to, że nie można zidentyfikować heterozygot (nosicieli allelu recesywnego) jest procesem mało efektywnym – allel a pozostaje ukryty wśród heterozygot.

• Usuwając homozygoty recesywne nigdy nie daje się całkowicie usunąc allelu recesywnego z populacji.

• Usuwany allel a jest uzupełniany w wyniku mutacji allelu A do allelu a.

• Częstotliwość pojawiania się fenotypu recesywnego jest równa częstotliwości mutacji.

Selekcja eliminująca heterozygoty

• Występuje w niektórych przypadkach, np. eliminacja z populacji prosiąt wrażliwych na zakażenie bakterią E. coli K88.

• Selekcja eliminująca heterozygoty usuwa równą liczbę alleli dominujących i recesywnych.

• Ten rodzaj selekcji szybciej eliminuje allel, którego częstość występowania w populacji była mniejsza.

Selekcja preferująca heterozygoty

• Polega na eliminowaniu zarówno homozygot dominujących, jak i homozygot recesywnych.

• Jeśli oba rodzaje homozygot są eliminowane z identyczną efektywnością, to częstotliwości alleli A i a przyjmują wartość 0,5.

• Jeśli oba rodzaje homozygot różnią się, jeśli chodzi np. o żywotność, to częstotliwość alleli A i a zależy od względnej żywotności obu homozygot.

Anemia sierpowata

• Wywołana mutacją w genie betaglobiny, wchodzącej w skład hemoglobiny (Glu->Val) na pozycji 6

• HbS – gen hemoglobiny sierpowatej

• Hb – gen hemoglobiny normalnej

• Genotyp Hb/Hb – wrażliwy na malarię

• Genotyp HbS/HbS – ginie z powodu zaburzeń ukrwienia tkanek

• Genotyp Hb/HbS – oporny na malarię/bezobjawowy

Mechanizmy chorób dziedzicznych

Podział chorób dziedzicznych

• Choroby jednogenowe

– Autosomalne

• Dominujące – achondroplazja, neurofibromatoza

• Recesywne – fenyloketonuria, mukowiscydioza

– Sprzężone z płcią

• Dominujące – krzywica oporna na wit. D

• Recesywne – hemofilia, dystrofia mięśniowa Duchenne’a

• Choroby wieloczynnikowe

– Wady rozwojowe, Schizofrenia, Miażdzyca i inne

Choroby jednogenowe (dominujące)

• Zaburzenia w budowie białek strukturalnych

• Zmniejszenie ilości białek regulatorowych

• Zmniejszenie ilości białek receptorowych

• Delecja genów supresorowych

• Produkcja toksycznych białek

• Hemoglobinopatie dotyczące łąńcucha alfa hemoglobiny

Choroby jednogenowe (recesywne)

• Brak białek enzymatycznych

• Brak białek receptorowych

• Brak białek regulacyjnych

• Hemoglobinopatie dotyczące łańcucha beta Hemoglobiny

Bloki metaboliczne

• W organizmie funkcjonują szlaki metaboliczne będące ciągiem przemian biochemicznych – jedna substancja (A) przekształcana jest w drugą (Z) poprzez szereg stadiów pośrednich (B, C, D, itd.).

• Każdy etap przekształcenia katalizowany jest przez określony enzym.

• Brak enzymu katalizującego określoną reakcję szlaku metabolicznego wywołuje tzw. blok metaboliczny.

• Blok metaboliczny powoduje nagromadzenie substratu dla brakującego enzymu, przy jednoczesnym braku produktu reakcji przez niego katalizowanej.

Choroby spichrzeniowe

• Choroby spichrzeniowe wywołane są niedoborem enzymów odpowiedzialnych za rozkład polimerów obecnych w komórkach.

• Pierwszy typ chorób spichrzeniowych związany jest z niezdolnością do rozkładu glikogenu. Niezdolność do rozkładu tego związku prowadzi do szybkiego pojawienia się objawów chorobowych związanych z niezdolnością (wiekszą lub mniejszą) do uzyskiwania glukozy z glikogenu. W następnej kolejności pojawiają się objawy wywoływane przez uszkodzenie komórek przez zmagazynowany nadmiar glikogenu.

• Drugi typ chorób spichrzeniowych związany jest z niezdolnością

do rozkładania i usuwania z komórek związków „wycofanych z obiegu”. W chorobach tych objawy ujawniają się później i narastają w miarę gromadzenia się szkodliwych substancji w komórkach.

Glikogenozy

• Synteza i rozkład glikogenu wymaga aktywności wielu enzymów.Niedobór jednego z enzymów prowadzi do zaburzeń w depolimeryzacji glikogenu, a co za tym idzie, zaburzeń w uruchamianiu magazynów glukozy.

• Glikogenoza typu I (von Gierkego) – komórki nerek i wątroby sa przeładowane glikogenem. Adrenalina i glukagon nie powodują uwalniania glukozy. U chorych występuje ketoza i hyperlipidemia. U chorych brak aktywności glukozo-6-fosfatazy.

• Glikogenoza typu II (Pompego) – brak alfa-1-4-glukozydazy degradującej glikogen gromadzący się w lizosomach. Choroba kończy się śmiercią.

• Glikogenoza typu IV (Andersena) –brak enzymu rozgałęziającego. Gromadzi się polisacharyd mający niewiele punktów rozgałęzienia. Choroba kończy się śmiercią.

• Glikogenoza typu V (McArdle’a) – brak fosforylazy mięśniowej – mała tolerancja na wysiłek. Nienormalnie wysoka zawartość glikogenu w mięśniach szkieletowych.

Lipidozy i polisacharydozy

• Mannozydoza – występuje w dwu formach – jako alfa-mannozydoza i beta-mannozydoza. Zaburzenia rozkładu oligosacharydów zawierających mannozę i acetylo-glukozaminę. Występuje u człowieka. Alfamannozydoza wystepuje u bydła Aberdeen-Angus.

• Zespół Hurlera – brak alfa-iduronidazy – zaburzenia rozpadu glikozami-noglikanów. Dochodzi do gromadzenia związków macierzy pozakomórko-wej. Występuje u człowieka, ale była również stwierdzana u psa i kota.

• Choroba Gauchera – brak glukocerebrozydazy – gromadzenie glukoce-rebrozydów w komórkach wątroby i śledziony. Występuje również u psów.

Choroby wielogenowe

• Choroba wywołana jest przez kombinację działania kilku genów.

• Różne allele tych genów w odpowiedni sposób zwiększaja, lub zmniejszają, prawdopodobieństwo wystąpienia objawów chorobowych, ewentualnie, zmieniają ich natężenie.

• Choroby wielogenowe

– Choroba wieńcowa, Cukrzyca, Choroba wrzodowa żołądka, Gościec

• Dziedziczenie chorób wielogenowych przypomina dziedziczenie cech ilościowych.

• Obecnie zamiast o chorobach wielogenowych, mówi się raczej o

chorobach wieloczynnikowych.

Choroby wieloczynnikowe

• W powstawaniu chorób wieloczynnikowych odgrywają rolę czynniki genetyczne – odpowiednia kombinacja alleli wielu genów, determinująca sklonność do powstawania choroby.

• Czynniki środowiskowe (niegenetyczne) są drugim elementem niezbędnym do powstania choroby na podstawie posiadanej skłonności.

• Odpowiednia kombinacja czynników genetycznych i środowiskowych determinuje powstawanie choroby.

• Obecnie wszystkie choroby, z wyjątkiem ostrych zatruć i urazów, uważane są za choroby wieloczynnikowe.

Dysplazja stawu biodrowego- Chociaż choroba występuje wielokrotnie częściej wśród potomstwa rodziców chorych na dysplazję niż zdrowych, to na jej powstanie wpływają również inne czynniki. Nadmierne żywienie i aktywność ruchowa w młodości, oraz mała ilość witaminy C w pożywieniu sprzyja powstawaniu choroby, zaś mniejsza ilość pobieranego pokarmu i wysokie dawki wit. C mają działanie ochronne.

Wrażliwość swiń na stres

• Wrażliwość świń na stres jest istotnym problemem hodowlanym. Powoduje upadki w niekorzystnych warunkach otoczenia, obniżoną plenność macior, zmniejszone libido knurów.

• Występuje najczęściej u ras wysokomięsnych trzody chlewnej

– Pietrain, Belgijska Landrace

• Związana jest z występowaniem tzw. złośliwej hypertermii po podaniu niektórych leków – halotanu i suksametonium.

• Wrażliwość na stres związana jest z występowaniem wad poubojowych mięsa – Syndrom PSE – Syndrom DFD

• Oba syndromy związane są zaburzeniami rozpadu glikogenu mięśniowego i występowaniem kwasicy metabolicznej.

Zespół PSE - Mięso PSE powstaje, gdy stres podczas uboju doprowadza do gwałtownego rozpadu glikogenu mięśniowego. Powstający w dużej ilości kwas mlekowy doprowadza do gwałtownego zakwaszenia

mięśni, denaturacji białek i spadku zdolności do wiązania w mięśniach wody. Mięso staje się blade, miękkie i wodniste. Mięso takie ma bardzo niskie pH. Mięso takie NIE NADAJE SIĘ DO SPOŻYCIA. Może być jedynie dodawane w niewielkiej ilości do wyrobów mięsnych gorszej jakości.

Zespół DFD - Mięso DFD powstaje, gdy w okresie przedubojowym wyczerpane zostają zapasy glikogenu mięśniowego. Wystepujące wtedy silne zakwaszenie mięśni doprowadza do częściowej denaturacji białek mięśni. Brak zapasów glikogenu mięśniowego uniemozliwia właściwe dojrzewanie poubojowe mięsa. Mięso jest ciemne (DARK), twarde (FIRM) i suche (DRY). Mięso ma nienormalnie wysokie pH. Mięso takie NIE NADAJE SIĘ DO SPOŻYCIA.

Gen wrażliwości na halotan

• Gen warunkujący wrażliwość na halotan jest genem recesywnym – HALⁿ.

• Gen normalny jest genem dominującym – HALN.

• HAL^N/HAL^N – niewrażliwe na stres

• HAL^N/HALⁿ – niewrażliwe na stres

• HALⁿ/HALⁿ – wrażliwe na stres

• W roku 1991 wyklonowano gen warunkujący wrażliwość na halotan i wykryto mutację odpowiedzialną za wrażliwość na stres (614Arg>Cys).

• Gen ten (RYR1) koduje receptor ryanodiny, będący kanałem wapniowym w błonie siateczki sarkoplazmatycznej, odpowiedzialny za uwalnianie jonów Ca2+ do sarkoplazmy podczas skurczu mięśniowego.

Wrażliwość na stres związana jest z występowaniem genu wrażliwości na halo tan. Test halotanowy polega na podawaniu halotanu w specjalnej masce. U osobników wrażliwych na stres dochodzi do usztywnienia kończyn i wzrostu temperatury. Pozytywny wynik testu halotanowego wystepuje o osobników HALⁿ/HALⁿ. Osobniki HAL^N/HAL^N i HAL^N/HALⁿ (heterozygoty) dają negatywny wynik testu.

Upośledzenie adhezji leukocytów u bydła (BLAD)

• Objawy: powtarzające się infekcje bakteryjne, owrzodzenia jamy ustnej, zapalenie dziąseł z utratą zębów, biegunki, infekcje układu oddechowego, niska masa ciała (60% normy). Śmierć w wieku 10-14 miesięcy.

• Sposób dziedziczenie: autosomalne recesywne.

• Przyczyna: mutacja w genie podjednostki CD18 beta2-integryny. Znane mutacje: D128G (A->G383).

• Beta2-integryna jest odpowiedzialna za adhezję leukocytów do śródbłonków naczyniowych. Adhezja leukocytów umożliwia im opuszczanie naczyń krwionośnych i zwalczanie infekcji w tkankach. Upośledzenie adhezji leukocytów u bydła (BLAD)

•Mutacja wystąpiła po raz pierwszy u buhaja Osborndale Ivanhoe (ur 1952).

• W USA stwierdzono nosicielstwo genu BLAD u 14% buhajów rasy holsztyńsko-fryzyjskiej.

• Do Polski mutacja została zawleczona razem z imoprtowanymi buhajami holsztyńsko-fryzyjskimi i ich nasieniem.

• W połowie lat 90-tych częstotliwość wystepowania choroby wpływała na wyniki hodowli bydła w Polsce.

• Obecnie buhaje są testowane na nosicielstwo tego genu.

Zaburzenia syntezy kolagenu

• Dermatosparaksja (astenia skóry) – w wyniku zaburzeń w syntezie kolagenu typu I dochodzi do osłabienia tkanki łącznej – skóry, więzadeł, ścięgien mięśni. Stwierdzana była u ludzi, owiec, bydła, koni, kotów, lisów i norek.

• Objawy: Skóra jest nienormalnie rozciągliwa, wrażliwa na uszkodzenia mechaniczne. Więzadła stawowe (w tym więzadła kręgosłupa) są nadmiernie rozciągliwe i wrażliwe na uszkodzenia mechaniczne. Wystepuje kruchość naczyń krwionośnych i skłonność do krwawień.

• Typ dziedziczenia:

• Autosomalny recesywny

• Autosomalny dominujący

Zaburzenia syntezy kolagenu

• Autosomalny recesywny – mutacja w genie enzymu – N-terminalnej proteazy protokolagenowej – biorącego udział w dojrzewaniu cząsteczek kolagenu typu I wchodzących w skład włókien kolagenowych.

• Autosomalny dominujący – mutacja w genie protokolagenu typu I.

• W obu przypadkach włókna kolagenowe maja nieprawidłową budowę – zamiast długich, prostych włókien przybierają kształt „szczotki do butelek”.

Okresowy paraliż u koni „quarter”

• Okresowy paraliż hyperkaliemiczny (HYPP) – występuje w USA u koni używanych do wyścigów na ¼ mili.

• Objawy: nagłe, przejściowe, częściowe lub całkowite porażenie mięsni szkieletowych spowodowane podwyższonym stężeniem K+ we krwi.

• Dziedziczenie: autosomalne dominujące

• Przyczyna: mutacja punktowa w genie podjednostki kanału sodowego występującego w błonie komórkowej mięśni szkieletowych.

• Mięśnie wykazują stan nadmiernej pobudliwości skurczowej, nawet pomiędzy napadami.

• Napady mogą być spowodowane uwalnianiem jonów potasu z mięśni do krwi, albo zwiększeniem stężenia potasu w wyniku spożycia pasz bogatycz w ten pierwiastek (melasa – do 6%).

• U koni „quarter” ok. 20% osobników było nosicielami genu.

Ciężki złożony niedobór odporności koni (SCID)

• Występuje o koni czystej krwi arabskiej (ale była stwierdzona również u niektórych odmian terierów).

• Objawy: niedorozwój węzłów chłonnych, brak limfocytów we krwi, brak immunoglobulin, zakażenia bakteryjne i wirusowe układu oddechowego i pokarmowego. Śmierć w wieku 3-5 miesięcy w wyniku zakażeń oportunistycznych (koński adenowirus, Pneumocystis carini).

• Dziedziczenie: autosomalne recesywne

• Przyczyna: delecja 5 nukleotydów w genie DNAzależnej kinazy białkowej (DNA-PKcs), enzymu biorącego udział w dojrzewaniu limfocytów B i T.

• W USA częstotliwość nosicielstwa genu SCID wynosi 8%. Frekwencja genu SCID w populacji koni arabskich w USA wynosi 0,042.

• Obecnie wszystkie konie czystej krwi arabskiej (i mieszańce) podlegające obrotowi handlowemu są badane na nosicielstwo genu SCID.

• Dostępny jest test oparty na reakcji PCR wykrywający zmutowaną formę genu DNA-PKcs.

Hipercholesterolemia u świń

• Przyczyna: mutacja w genie receptora lipoprotein o niskiej gęstości (LDL). Chylomikrony-lipoproteiny odpowiedzialne za transport wszystkich lipidów.

• Dziedziczenie: autosomalne dominujące

• Objawy: Brak chylomikronów w surowicy krwi, Wysoki poziom lipoprotein o niskiej gęstości, Liczne zmiany miażdżycowe w naczyniach krwionoś-nych, Odkładanie się lipidów w tkankach w formie guzków (xanthoma)

Hiperlipoproteinemia I, Hipertriacyloglicerolemia, Hiperchylomikronemia

• Przyczyna: mutacja w locus genu lipazy lipoproteinowej, lipaza lipoproteinowa katalizuje rozpad chylomikronów i lipoprotein do tzw. resztkowych lipoprotein (dotyczy psów i kotów)

• Dziedziczenie: autosomalne recesywne

• Objawy: wysokie stężenie chylomikronów oraz endogennych triacylo- gliceroli (VLDL) w osoczu, zmniejszone stężenie LDL i HDL, odkładanie chylomikronów w makrofagach skóry, kk. Browicz-Kupfera i rogówce

Cytrulinemia u bydła

• Przyczyna: niedobór syntetazy argininobursztynianowej (ASS) katalizującej wiązanie amoniaku z wytwarzaniem mocznika

• Dziedziczenie: autosomalne recesywne

• Objawy: Nadmierne wydzielanie spienionej śliny, Język wystający z jamy ustnej, Chwiejny chód, Utrata orientacji, Uderzanie głową o przeszkody, Śmierć w ciągu 3-5 dni

Orotacyduria u bydła

• Przyczyna: niedobór syntazy monofosforanu urydyny

• Dziedziczenie: autosomalne recesywne

• Objawy: Śmierć zarodka w 35-40 dniu po zagnieżdżeniu zapłodnionego jaja, Zmniejszona efektywność inseminacji, Wydłużone okresy międzywycieleniowe, Wysoki poziom kwasu orotowego w moczu i mleku

– Występuje u bydła holsztyńsko-fryzyjskiego

Porfiria u bydła

• Przyczyna: niedobór dekarboksylazy uroporfirynogenu (katalizującej jeden z etapów syntezy hemu)

• Dziedziczenie: autosomalne recesywne

• Objawy: Odkładanie pochodnych hemu w tkankach (np. zębach), Wydalanie uroporfiryny z moczem, Nadwrażliwość na światło (pęcherze i owrzodzenia skóry powstające pod wpływem światła), Objawy nerwowe

– Występuje u bydłą holsztyńsko-fryzyjskiego

Niewrażliwość na androgeny

• Przyczyna: mutacja w genie receptora androgenowego

• Dziedziczenie: sprzężone z płcią, recesywne

• Objawy: Fenotyp żeński, Jądra w jamie brzusznej, Brak żeńskich narządów rozrodczych (jajowody, macica, pochwa), Wysoki poziom testosteronu

Niedokrwistość hemolityczna psów

• Przyczyna: wywołana niedoborem kinazy pirogronianowej,co prowadzi do zmniejszenia syntezy ATP i zaburzenia struktury błony erytrocytów (basenji, beagle, terier)

• Dziedziczenie: autosomalne recesywne

• Objawy: powiększenie obwodu brzucha, śledziony, żółtaczka, wzrost stężęnia bilirubiny, retikulocytoza, hemoglobinemia, zwłóknienie szpiku, stwardnienie kości

Wrodzona zaćma u psów i bydła

• Przyczyna-nieznana

• Dziedziczenie: autosomalne recesywne

• Objawy: zmętnienie centralnej części soczewki (zaćma stacjonarna, częściowa lub całkowita ślepota

• Leczenie- leki rozszerzające źrenicę, przy zaćmie postępującej usunięcie soczewki

Ketonuria łańcuchów rozgałęzionych bydła (MSUD)

• Choroba „moczu o zapachu syropu klonowego”

• Przyczyna: mutacja terminacyjna w kodonie genu E1 dla dekarboksylazy alfa-ketokwasu

• Dziedziczenie: autosomalne recesywne

• Objawy:wymioty i letarg u nowonarodzonych zwierząt, uszkodzenie mózgu, objawy zatrucia, mocz ma zapach syropu klonowego lub przypalonego cukru, podwyższone stężenie leucyny, izoleucyny, waliny oraz ich ketokwasów w moczu

Narkolepsja u psów i koni

• Rodzaj defektu genetycznego: nie znany

• Dziedziczenie: autosomalne recesywne

• Objawy: zaburzenia snu ( ataki senności, osłabienie czujności), paraliż mięśniowy, atonia, czas zasypiania krótszy od normalnego,często występuje katalepsja

Niedobór rybosomalnego RNA u kur

• Przyczyna: genom kur ma tylko jeden region zwany organizatorem jąderka (NOR) i jedno zgrupowanie genów kodujących rRNA – locus na 16 chromosomie. Mutacja allelu NOR powoduje wielopostaciowe uszkodzenie

jąderka, co prowadzi do niewystarczającej ilości rRNA

• Dziedziczenie: autosomalne recesywne

• Objawy:niedorozwój embrionalny i śmierć zarodków w pierwszej dobie po zapłodnieniu.