HERÈNCIA NO MENDELIANA: PATRONS I EXEMPLES - BIOLOGIA - 2025

Amb " herència no mendeliana " ens referim a qualsevol patró d'herència en el qual els caràcters heretats no segreguin d'acord amb l'estipulat per les lleis de Mendel.

En 1865, Gregor Mendel, considerat com el "pare de la genètica", va realitzar una sèrie de creus experimentals amb plantes de pèsols, els resultats el van conduir a proposar uns postulats (les lleis de Mendel) que buscaven donar una explicació lògica a l'herència dels caràcters entre pares i fills.

Herència no mendeliana en creus de ratolins silvestres i mutants per al fenotip de potes i cua blanca (Font: Reinhard Liebers, Minoo Rassoulzadegan, Frank Lyko via Wikimedia Commons)

Aquest astut monjo austríac va observar acuradament la segregació dels gens parentals i la seva aparició en la descendència com caràcters dominants i recessius. A més, va determinar els patrons matemàtics que descrivien l'herència d'una generació a una altra i aquestes troballes van ser "ordenats" en forma de 3 lleis fonamentals:

- La llei de la dominància

- La llei de la segregació dels caràcters i

- La llei de la distribució independent.

Els encerts i les deduccions de Mendel van estar ocults durant molts anys, fins al seu redescobriment al començament de segle XX.

Gregor Mendel, considerat el pare de la Genètica. Font: By Bateson, William (Mendel 's Principles of Heredity: A Defence), via Wikimedia Commons

Per aquest llavors, però, la comunitat científica va conservar una posició una mica escèptica respecte a aquestes lleis, ja que no semblaven explicar els patrons d'heretabilitat en qualsevol espècie animal o vegetal, especialment en aquells caràcters determinats per més d'un locus.

A causa d'això, els primers genetistes van classificar els patrons hereditaris observats com "mendelians" (aquells que poguessin ser explicats a través de la segregació d'al·lels simples, dominants o recessius, pertanyents a un mateix locus) i "no mendelians" (aquells que no poguessin ser explicats tan fàcilment).

Patrons de l'herència no mendeliana

L'herència mendeliana es refereix a un patró hereditari que compleix amb les lleis de la segregació i de la distribució independent, segons les quals un gen heretat de qualsevol parental segrega en els gàmetes amb una freqüència equivalent o, millor dit, amb la mateixa probabilitat.

Els principals patrons d'herència mendeliana que han estat descrits per a algunes malalties són: autosòmic recessiu, autosòmic dominant i lligat a l'cromosoma X, que se sumen als patrons de dominància i recessivitat descrits per Mendel.

No obstant això, aquests van ser postulats respecte a trets visibles i no a gens (cal tenir en compte que alguns al·lels poden codificar trets que segreguen com a dominants, mentre que altres poden codificar els mateixos trets, però aquests segreguen com gens recessius).

De l'anterior es dedueix que l'herència no mendeliana consisteix, senzillament, en qualsevol patró hereditari que no compleixi amb la norma en la qual un gen heretat de qualsevol parental segregui en les cèl·lules de la línia germinal amb les mateixes probabilitats i entre aquests s'inclouen:

- Herència mitocondrial

- "Imprinting"

- Disomia uniparental

- Dominància incompleta

- codominància

- Al·lels múltiples

- pleiotropía

- Al·lels letals

- Trets poligènics

- Herència lligada a l'sexe

L'ocurrència d'aquestes variacions en els patrons hereditaris pot atribuir a les diverses interaccions que tenen els gens amb altres components cel·lulars, a més del fet que cada un està subjecte a regulació i variació en qualsevol de les etapes de transcripció, tall i entroncament, traducció, plegament de proteïnes, oligomerització, translocació i compartimentació dins de la cèl·lula i per a la seva exportació.

En altres paraules, hi ha nombroses influències epigenètiques que poden modificar els patrons hereditaris de qualsevol tret, el que resulta en una "desviació" de les lleis de Mendel.

herència mitocondrial

L'ADN mitocondrial també transmet informació d'una generació a una altra, tal com ho fa el que està contingut en el nucli de totes les cèl·lules eucariotes. El genoma codificat en aquest ADN inclou els gens necessaris per a la síntesi de 13 polipèptids que formen part de les subunitats de la cadena respiratòria mitocondrial, essencials per als organismes amb metabolisme aeròbic.

Patrons d'herència mitocondrial on qualsevol dels dos parentals pot estar afectat (Font: File: autosomal Dominant - en.svg: Domaina, Angelito7 and SUM1Derivative work: SUM1 via Wikimedia Commons)

Aquells trets que resulten de mutacions en el genoma mitocondrial exhibeixen un patró de segregació específica que ha estat anomenat "herència mitocondrial", que usualment passa a través de la línia materna, ja que l'òvul aporta el complement total de l'ADN mitocondrial i cap mitocòndria és aportada per l'esperma.

"

L'empremta genòmica consisteix en una sèrie de "marques" epigenètiques que caracteritzen certs gens o regions genòmiques completes i que resulten de l'trànsit genòmic de l'mascle o de la femella pel procés de la gametogènesi.

Hi agrupaments d'empremta gènica, els quals consisteixen entre 3 i 12 gens distribuïts entre 20 i 3700 quilo bases d'ADN. Cada agrupació posseeix una regió coneguda com a regió de control de l'empremta, que exhibeix modificacions epigenètiques específiques provinents de cada parental entre les que s'inclouen:

- Metilació de l'ADN sobre al·lels específics en els residus de citocina de parells CpG

- Modificació postraduccional de les histones relacionades amb la cromatina (metilació, acetilació, fosforilació, etc., de les cues aminoacídiques d'aquestes proteïnes).

Tots dos tipus de "marques" modulen permanentment l'expressió dels gens sobre els quals es troben, modificant els seus patrons de transmissió a la següent generació.

Als patrons d'herència en els quals l'expressió d'una malaltia depèn dels al·lels específics que són heretats de qualsevol dels dos pares se li coneix com l'efecte d'origen parental.

heterodisomia

Aquest fenomen és una excepció a la primera llei de Mendel, que estableix que només un dels dos al·lels presents en cada parental és transmès a la descendència i, segons les lleis cromosòmiques de l'herència, només un dels cromosomes homòlegs parentals pot ser transmès a la següent generació.

Es tracta d'una excepció a la regla ja que la heterodisomia es tracta de l'herència de les dues còpies d'un cromosoma homòleg d'un dels parentals. Aquest tipus de patró hereditari no sempre mostra defectes fenotípics, en vista que manté les característiques numèriques i estructurals dels cromosomes diploides.

dominància incompleta

Aquest patró hereditari consisteix, fenotípicament parlant, en una barreja dels trets codificats per al·lels que es combinen. En els casos de dominància incompleta, aquells individus que són heterozigots mostren una barreja dels trets provinents dels dos al·lels que els controlen, el que implica que la relació entre els fenotips es modifica.

codominància

Descriu els patrons hereditaris en els quals els dos al·lels que són transmesos des dels pares cap als seus fills s'expressen simultàniament en aquells que posseeixen fenotip heterozigot, de manera que tots dos es consideren "dominants".

Exemple de codominància en el sistema ABO dels grups sanguinis (Font: GYassineMrabetTalk✉ This W3C-unspecified vector image was created with Inkscape. Via Wikimedia Commons)

En altres paraules, l'al·lel recessiu no és "emmascarat" per l'expressió de l'al·lel dominant en la parella al·lèlica, sinó que tots dos s'expressen i s'observa, en el fenotip, una barreja dels dos trets.

al·lels múltiples

Els al·lels d'un gen (Font: Thomas Splettstoesser via Wikimedia Commons)

Potser una de les principals debilitats de l'herència mendeliana està representada pels trets que són codificats per més d'un al · lel, cosa que és bastant comú en els humans i en molts altres éssers vius.

Aquest fenomen hereditari incrementa la diversitat dels trets que són codificats per un gen i, addicionalment, aquests gens també poden experimentar patrons de dominància incompleta i codominància a més de la dominància simple o completa.

pleiotropía

Una altra de les "pedres a la sabata" o de les "potes fluixes" de les teories hereditàries de Mendel té a veure amb aquells gens que controlen l'aparició de més d'un fenotip o característica visible, com és el cas dels gens pleiotrópicos.

al·lels letals

En els seus treballs, Mendel tampoc va considerar l'herència de certs al·lels que pot impedir la supervivència de la descendència quan es troba en la forma homozigòtica o heterozigota; aquests són els al·lels letals.

Els al·lels letals usualment es relacionen amb mutacions o defectes en gens que són estrictament necessàries per a la supervivència, que quan són transmeses a la següent generació (aquestes mutacions), depenent de la homozigosi o la heterocigosis dels individus, resulten letals.

Trets o herència poligènica

Hi característiques que estan controlades per més d'un gen (amb els seus al·lels) i que, a més, són fortament controlades per l'ambient. En els éssers humans això és summament comú i és el cas de trets com l'estatura, el color dels ulls, de cabells i de la pell, així com el risc de patir certes malalties.

Herència lligada a l'sexe

En els éssers humans i molts animals també hi trets que es troben en algun dels dos cromosomes sexuals i que són transmesos a través de la reproducció sexual. Molts d'aquests trets es consideren "lligats a el sexe" quan són evidenciats en un de sol dels sexes, encara que els dos són físicament capaços d'heretar aquests trets.

La major part dels trets lligats a el sexe estan associats amb algunes malalties i desordres recessius.

Exemples d'herència no mendeliana

Hi ha un desordre genètic en els humans conegut com la síndrome de Marfan, que és causat per una mutació en un sol gen que afecta simultàniament el creixement i el desenvolupament (alçada, visió i funció cardíaca, entre d'altres).

Es tracta d'un cas considerat com un excel·lent exemple de el patró d'herència no mendeliana anomenat pleiotropía, en el qual un sol gen controla diverses característiques.

Exemple d'herència mitocondrial

Els desordres genètics que resulten de mutacions en l'ADN mitocondrial presenten un sens fi de variacions fenotípiques clíniques ja que passa el que es coneix com heteroplàsmia, on diferents teixits tenen un percentatge diferent de genoma mitocondrial mutant i, per tant, presenten fenotips diferents.

Entre aquests desordres estan les síndromes de "esgotament" de mitocondris, que són un grup de desordres autosòmics recessius que es caracteritzen per una reducció important de l'contingut d'ADN mitocondrial, el que acaba amb sistemes de producció energètica deficients en aquells òrgans i teixits més afectats.

Aquests síndromes poden ser degut a mutacions en el genoma nuclear que afecten els gens nuclears involucrats en la síntesi de nucleòtids mitocondrials o en la replicació de l'ADN mitocondrial. Els efectes poden ser evidenciats com miopaties, encefalopaties, defectes hepato-cerebrals o neuro-gastrointestinals.

referències

1. Gardner, JE, Simmons, JE, & Snustad, DP (1991). Inici of Genetic. 8 ' "Edition. Jhon Wiley and Sons.
2. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). An introduction to genetic analysis. Macmillan.
3. Harel, T., Pehlivan, D., Caskey, CT, & Lupski, JR (2015). Mendelian, Non-Mendelian, Multigenic Inheritance, and Epigenetics. In Rosenberg s Molecular and Genetic Basis of Neurological and Psychiatric Disease (pp. 3-27). Academic Press.
4. Silver, L. (2001). Non-Mendelian Inheritance.
5. van Heyningen, V., & Yeyati, PL (2004). Mechanisms of non-Mendelian inheritance in genetic disease. Human molecular genetics, 13 (suppl_2), R225-R233.