Choroby sprzężone z płcią są determinowane przez obecność alleli na chromosomie X. Przy chorobach recesywnie dziedziczonych, aby choroba ujawniła się u kobiety, oba chromosomy X muszą posiadać recesywny allel (kobieta musi być homozygotą, heterozygotyczna kobieta jest nosicielką), natomiast choroba ujawni się u mężczyzn gdyż posiadają oni tylko jeden chromosom X (samiec jest hemizygotą). Czasem u kobiet heterozygot obserwuje się wystąpienie takiej choroby bez pełnych objawów klinicznych ze względu na lionizację czyli losową inaktywację jednej kopii chromosomu X. Istnieją także choroby sprzężone z płcią o dziedziczeniu dominującym, do nich należy np. zespół Retta.
Allel recesywny – allel, którego działanie ujawnia się fenotypowo jedynie w przypadku homozygoty recesywnej.
Homozygota – organizm posiadający identyczne allele danego genu (np. aa lub AA) w chromosomach. Homozygoty wytwarzają zawsze gamety jednakowego typu – identyczne pod względem materiału genetycznego (danej cechy). Homozygotyczność może dotyczyć jednego, kilku lub nawet wszystkich genów w organizmie.
Wyróżnia się dwa rodzaje homozygot:
homozygota dominująca – sytuacja, gdy oba allele danego genu są dominujące (zapis np. AA); osobnik może być homozygotą dominującą względem większej liczby genów, np. AABBCCDD (poczwórna homozygota dominująca);
homozygota recesywna – sytuacja, gdy oba allele danego genu są recesywne (zapis np. aa); osobnik może być homozygotą recesywną względem większej liczby genów, np. aabbccdd (poczwórna homozygota recesywna), czyli Sternatus.
Heterozygota – organizm posiadający zróżnicowane allele tego samego genu (np. Aa), w tym samym locus w chromosomach homologicznych. Gamety osobnika heterozygotycznego mogą być różne, tzn. mogą zawierać zupełnie odmienny materiał genetyczny.
Określenie "heterozygota" implikuje, że dany gen może występować w co najmniej dwóch postaciach. Kombinacja Aa oznacza, że jeden allel genu ma charakter dominujący (A) nad drugim (a), to znaczy, że w fenotypie osobnika heterozygotycznego będzie on w jakiś sposób brał przewagę nad allelem recesywnym.
Niektóre choroby genetyczne są uwarunkowane obecnością allelu recesywnego, a zatem ujawniają się w osobnikach homozygotycznych, a nie ujawniają w heterozygotach. Niektóre choroby uwarunkowane są zaś obecnością allelu dominującego, więc ujawniają się u heterozygot i homozygot dominujących, zaś nie u homozygot recesywnych.
Hemizygota – termin w genetyce określający osobnika płci męskiej posiadającego jedynie jeden allel danego genu związany z chromosomem X. Drugi chromosom "homologiczny" dopełniający diploidalność jest płciowym chromosomem Y.
Hemizygoty zatem mogą posiadać jedynie dwa genotypy: XaY (recesywny) oraz XAY (dominujący).
W przypadku ptaków, oraz niektórych płazów, gadów, ryb, hemizygotą jest osobnik płci żeńskiej. Samce mają dwa chromosomy Z, samice zaś chromosomy Z i W (chromosom W jest dopełniającym i nie może być nośnikiem allelu).
Hemizygotyczność a choroby genetyczne:
Hemizygotyczność w linii męskiej ma ważne znaczenie w chorobach genetycznych związanych z chromosomami płciowymi, gdyż posiadanie jednego allela wyklucza możliwość bezpiecznego nosicielstwa w postaci heterozygoty.
Stąd osobniki płci męskiej albo chorują albo są zupełnie zdrowi, jeżeli rozpatrywać choroby genetyczne przenoszone na chromosomach płciowych – choroby sprzężone z płcią.
Typowym przykładem jest hemofilia, w której to chorują mężczyźni z genem recesywnym (XaY). Mężczyźni z genem dominującym (XAY) są zupełnie zdrowi.
Locus (l. mnoga loci) – określony obszar chromosomu zajmowany przez gen. W obrębie chromosomu znajduje się wiele różnych loci, stanowią one rodzaj logicznych pojemników na samodzielne, ustrukturalizowane fragmenty informacji genetycznej, nazywane genami. W określonym locus mogą się znaleźć różne warianty związanego z nim genu (różniące się sekwencją nukleotydów w DNA); warianty te są nazywane allelami.
Inaktywacja chromosomu X, lionizacja – inaktywacja jednego z dwóch chromosomów X zachodząca w komórkach samic ssaków. Proces ten wyrównuje poziom ekspresji genów położonych na chromosomie X u osobników męskich i żeńskich (samce ssaków mają jeden chromosom X). Inaktywacja chromosomu X zachodzi zasadniczo raz w danej komórce zarodka, na określonym, wczesnym etapie embriogenezy i chromosom ten jest przekazywany dalej w stanie nieaktywnym komórkom potomnym (dziedziczenie mitotyczne). U ssaków łożyskowych inaktywacja chromosomu X ma charakter losowy, natomiast u torbaczy inaktywacji zawsze ulega chromosom X pochodzący od ojca.
Skondensowany chromosom jest widoczny w komórkach jako tzw. chromatyna płciowa, zwana ciałkiem Barra, leżąca na obrzeżu jądra komórkowego.
W przypadku osobników z nadmierną liczbą chromosomów X (osoby z trisomią chromosomu X o kariotypie 47, XXX oraz z zespołem Klinefeltera o kariotypie 48, XXXY i 49, XXXXY) inaktywacji ulegają wszystkie dodatkowe chromosomy X (aktywny pozostaje tylko jeden chromosom).
Hipoteza inaktywacji chromosomu X została po raz pierwszy sformułowana w 1961 przez angielską genetyk Mary Lyon. Obecnie znana jest jako "prawo Lyon" - stąd też pochodzi określenie "lionizacja".
Mechanizm
Kluczową rolę w inaktywacji chromosomu X odgrywają długie niekodujące RNA Xist oraz Tsix. Sekwencje kodujące Xist oraz Tsix leżą na chromosomie X naprzeciwko siebie na komplementarnych niciach, tak że blokują nawzajem swoją transkrypcję. Na chromosomie X, który ma ulec inaktywacji zachodzi ekspresja Xist, który "opłaszcza" chromosom, co wywołuje szereg procesów prowadzących do kondensacji opłaszczonego chromosomu X w nieaktywną transkrypcyjnie heterochromatynę. Na chromosomie, który nie ulega inaktywacji zachodzi ekspresja Tsix.
Do chorób sprzężonych z chromosomem X należą, między innymi:
dystrofia mięśniowa Duchenne'a
choroba Menkesa
adrenoleukodystrofia
zespół Alporta
zespół niewrażliwości na androgeny
zespół Bartha
dystrofia mięśniowa Beckera
choroba Charcota-Mariego-Tootha
zespół Coffina-Lowry'ego
ślepota barw
choroba Fabry'ego
zespół łamliwego chromosomu X
hemofilia A
hemofilia B (choroba Christmasa)
zespół Huntera
zespół Kabuki
choroba Kennedy'ego
zespół Lescha-Nyhana
niedobór transkarbamylazy ornityny
zespół Retta
zespół Simpsona-Golabiego-Behmela
zespół Wiskotta-Aldricha
agammaglobulinemia sprzężona z chromosomem X (XLA)
rybia łuska sprzężona z chromosomem X
zespół SCID sprzężony z chromosomem X (SCID)
niedokrwistość syderoblastyczna sprzężona z chromosomem X
Choroba Christmasa, hemofilia B (ang. Christmas disease, haemophilia B) – choroba z grupy hemofilii spowodowana genetycznie uwarunkowanym niedoborem IX czynnika krzepnięcia krwi. Eponimiczna nazwa choroby pochodzi od nazwiska pierwszego pacjenta u którego ją rozpoznano, pięcioletniego Stephena Christmasa (1947-1993). Ponadto, opis choroby znalazł się w świątecznym wydaniu British Medical Journal.
Choroba Duchenne'a, dystrofia mięśniowa Duchenne'a/Beckera (łac. dystrophia progressiva pseudohypertrophica, DMD/BMD) – choroba genetyczna powodująca postępującą i nieodwracalną dystrofię (zanik) mięśni. Jest to najczęściej spotykana forma dystrofii mięśniowej. Po raz pierwszy została opisana przez francuskiego neurologa Guillaume’a Benjamina Amanda Duchenne’a w roku 1861.
Przyczyna:
Obie postacie choroby uwarunkowane są uszkodzeniem w allelu recesywnym położonym na chromosomie X (prążek Xp21). Są to różne mutacje genu DMD kodującego białko dystrofinę. U chorych zazwyczaj stwierdza się delecje jednego lub więcej egzonu (60%), duplikacje (5-10%) i mutacje punktowe (30-35%). Dystrofina wraz z kompleksem innych białek łączy włókna aktynowe z błoną komórkową, a także bierze udział w przekazywaniu sygnałów w komórkach. Jej brak powoduje uszkodzenia błony komórkowej i nekrozę komórek mięśniowych. W DMD mutacje powodują przesunięcie ramki odczytu i całkowity brak dystrofiny w mięśniach, natomiast w BMD występuje skrócona wersja dystrofiny, dzięki czemu choroba ma lżejszy przebieg.
Ślepota barw – zwana też zaburzeniem rozpoznawania barw (często ogólnie nazywana daltonizmem), u ludzi jest niezdolnością do spostrzegania różnic pomiędzy niektórymi lub wszystkimi barwami, które normalnie są dostrzegane przez inne osoby. Ślepota barw jest zazwyczaj wadą wrodzoną, uwarunkowaną genetycznie, dziedziczoną recesywnie w sprzężeniu z chromosomem X. Z tego też powodu znacznie częściej dotyczy mężczyzn (ok. 1,5%) niż kobiet (ok. 0,5%). Ponieważ mężczyźni nie przekazują swojego chromosomu X swoim męskim potomkom, zatem mężczyzna ze ślepotą barw nie przekaże jej swojemu synowi. Kobieta, mając dwa chromosomy X może być nosicielką genu ślepoty barw nawet o tym nie wiedząc. Jeżeli po stronie rodziny matki jest mężczyzna, który ma ślepotę barw, to jest duża szansa, że jej dziecko odziedziczy jego gen. Przyczyni się to do ślepoty barw zazwyczaj w przypadku, gdy dziecko będzie płci męskiej. W bardzo rzadkich przypadkach matka sama będzie miała tę wadę. Oznaczać to będzie, że posiada dwa „ślepe na barwy” chromosomy X. Fakt, że gen ślepoty barw jest w chromosomie X, jest przyczyną, że prawdopodobieństwo wystąpienia tej choroby u mężczyzn jest od 10 do 20 razy większe niż u kobiet.
Zaburzenie rozpoznawania barw może być także wynikiem uszkodzenia dróg wzrokowych począwszy od siatkówki po korę mózgu. Może być również efektem ubocznego działania leków lub związków chemicznych. Ślepota barw zwana jest też potocznie daltonizmem (który tak naprawdę jest wadą polegająca na nierozpoznawaniu barwy czerwonej i zielonej) – nazwa ta pochodzi od angielskiego chemika Johna Daltona, który w 1794 roku na własnym przypadku opublikował jej opis.
Różne rodzaje zaburzeń rozpoznawania barw wynikają z wadliwego lub całkowitego braku funkcjonowania czopków. Wynikiem wadliwego działania jednego rodzaju czopków jest dichromatyzm. Najczęstsza forma ludzkiej ślepoty barw wynika z problemów z czułością czopków na barwy o średniej lub długiej długości fali (np. zielona, pomarańczowa, żółta) i pociąga za sobą problemy w odróżnianiu barw czerwonych, żółtych i zielonych od innych barw. Łącznie problemy te określa się jako „ślepotę czerwono-zieloną” (tzw. daltonizm), chociaż jest to nazwa uproszczona i nieco mylna. Występują też rzadsze formy zaburzeń związanych z rozpoznawaniem barw takie jak nierozróżnianie niebieskiego od żółtego, a także najrzadsze z zaburzeń polegające na całkowitej ślepocie barw lub monochromacji, które polega na nierozróżnianiu jakichkolwiek barw (osoba taka widzi jak w czarno-białym filmie).
Praktycznie wszystkie substancje psychoaktywne mają wpływ na percepcję barw, a w szczególności środki psychodeliczne z grupy fenyloetyloamin. Na przykład pod wpływem MDMA następuje drastyczne przesunięcie spektrum w stronę zieleni, zaś po 2C-B, dimetylotryptaminie i psylocybinie świat postrzegany jest w ciepłych odcieniach żółci i pomarańczowego. Podobnie działa tujon – alkaloid zawarty w absyncie – jego duże dawki wywołują ksantopsję, czyli przesunięcie widma w kierunku koloru żółtego.