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Expresividad (genética)

En genética , la expresividad es el grado en que un fenotipo es expresado por individuos que tienen un genotipo particular . Alternativamente, puede referirse a la expresión de un gen particular por parte de individuos que tienen un fenotipo determinado. La expresividad está relacionada con la intensidad de un fenotipo determinado; se diferencia de la penetrancia , que se refiere a la proporción de individuos con un genotipo particular que comparten el mismo fenotipo. [1]

expresividad variable

La expresividad variable se refiere al fenómeno por el cual los individuos con un genotipo compartido exhiben fenotipos variables. [2] Esto puede describirse además como un espectro de rasgos asociados que pueden variar en tamaño, color, intensidad, etc. Se puede observar una expresividad variable en plantas y animales, como diferencias en el color del pelo, el tamaño de las hojas y la gravedad de las enfermedades.

Mecanismos que influyen en la expresividad.

Figura 1. Esta figura ilustra algunos factores que influyen en la expresividad genética, incluidos elementos reguladores cis, factores de acción trans, factores ambientales y modificación del ADN. Acreditado con Biorender.com.

Esta variación en la expresión puede verse afectada por genes modificadores , factores epigenéticos o el medio ambiente. [3]

  1. Los genes modificadores pueden alterar la expresión de otros genes de forma aditiva o multiplicativa. [3] Lo que significa que el fenotipo que se observa puede ser el resultado de la suma o multiplicación de dos alelos diferentes (variantes genéticas). Sin embargo, también puede producirse una reducción de la expresión en la que el locus primario , donde se encuentra el gen, se ve afectado. [4]
  2. Los factores epigenéticos son cambios hereditarios en la accesibilidad de la cromatina que afectan la expresión genética. [5] Los factores epigenéticos pueden incluir:
    1. Elementos reguladores cis , que son regiones de ADN no codificante que regulan la transcripción de genes, como promotores o potenciadores . [6]
    2. Elementos transreguladores , que son proteínas reguladoras, como los factores de transcripción (TF) que se unen al ADN para regular la expresión genética. [7]
    3. Modificaciones de histonas , que regulan la accesibilidad de la cromatina para la transcripción de genes. [8]
    4. Variantes de cromatina , que son diferentes estados de la cromatina. [9]
    5. Impresión genómica , que determina si se expresan algunos genes heredados de la madre y el padre. [10]
  3. La expresividad de un gen puede verse influenciada por las condiciones ambientales. [11] Por ejemplo, la pigmentación del pelaje de los conejos del Himalaya está determinada por el gen C , cuya actividad depende de la temperatura. [12] Durante la cría de conejos genéticamente idénticos, si el pelaje de un conejo alcanza una temperatura superior a 35 o C, el pelaje se volverá blanco. Si el pelaje de un conejo permanece a una temperatura entre 15 y 25 o C, el pelaje se volverá negro.

Expresividad variable en plantas y animales.

Plantas

La expresividad se observa comúnmente en las plantas y puede regularse mediante interacciones complejas entre el medio ambiente, la señalización hormonal y la genética. Un ejemplo de expresividad en plantas causada por un gen raro es la variación en el número de ramas . Identificado inicialmente en plantas de sorgo , este gen raro se llama mutante ramificado axilar de sorgo bicolor (SbABM). [13] Durante varios años de estudios sobre SbABM en la planta de sorgo rabi , los investigadores encontraron que la progenie de las plantas variaba entre 0 y 33 ramas, a pesar de que todas tenían el mismo genotipo SbABM . [13]

animales

Un ejemplo bien conocido es la polidactilia en los gatos de Hemingway, que es la presencia de dedos adicionales. La cantidad de dedos adicionales puede diferir entre gatos, debido a la expresividad variable del gen ZRS en el cromosoma A2 felino. ZRS mejora la actividad del gen SHH , que participa en el desarrollo de las extremidades, y se ha demostrado que esto provoca dedos adicionales. Aunque la polidactilia es causada por un alelo autosómico dominante , la expresividad variable (número de dedos) de la polidactilia en los gatos puede estar influenciada por los tejidos que rodean la región que se convertiría en los dedos. [14]

Aplicacion clinica

Figura 3. Ejemplo de labio hendido visto como resultado del síndrome de Van der Woude.
Figura 2. Las personas con síndrome de Marfan suelen tener dedos más largos que los que no padecen el síndrome. La extrema diferencia en la longitud de los dedos es el resultado de una expresividad variable.

Algunos síndromes comunes que involucran variabilidad fenotípica debido a la expresividad incluyen: síndrome de Marfan , síndrome de Van der Woude y neurofibromatosis .

Las características del síndrome de Marfan varían ampliamente entre los individuos. El síndrome afecta el tejido conectivo del cuerpo y tiene un espectro de síntomas que van desde afectación leve de huesos y articulaciones hasta formas graves en recién nacidos y enfermedades cardiovasculares. [15] Esta diversidad de síntomas es el resultado de la expresividad variable del gen FBN1 que se encuentra en el cromosoma 15 (ver figura 2). [16] El producto genético participa en el ensamblaje adecuado de las microfibrillas , que son estructuras que se encuentran en los tejidos conectivos para proporcionar soporte y elasticidad. [16] En pacientes con Marfan, se observaron diferentes niveles de ARNm de FBN1 y niveles de expresión de FBN1. [17] Estos niveles variables no se asociaron ni con el sexo ni con la edad. Los niveles más bajos de expresión de ARNm se asociaron con un mayor riesgo de ectopia lentis , el desplazamiento del cristalino del ojo y deformidad del pectus, una anomalía del músculo pectoral, lo que indica que la variación en la expresión podría deberse a los niveles de expresividad y no genotipo. [17]

El síndrome de Van der Woude es una afección que afecta el desarrollo de la cara, específicamente el labio leporino, el paladar hendido o ambos (ver Figura 3). [18] Los portadores del alelo raro también pueden tener hoyos cerca del centro del labio inferior que pueden parecer húmedos debido a la presencia de glándulas salivales . [18] Los fenotipos resultantes expresados ​​varían significativamente entre los individuos. Esta variación puede ser tan amplia que un estudio publicado por el Departamento de Ortodoncia de la Universidad de Atenas demostró que algunos individuos no sabían que poseían el genotipo de esta afección hasta que se les hizo la prueba. [19]

La neurofibromatosis (NF1), también conocida como enfermedad de Von Recklinghausen, es un trastorno genético causado por una rara mutación en el gen de la neurofibromina (NF1) en el cromosoma 17. [20] Esta mutación de pérdida de función en el gen supresor de tumores puede causar tumores. en los nervios llamados neurofibromas . [21] Aparecen como pequeñas protuberancias debajo de la piel. Se estipula que la variación fenotípica es resultado de modificadores genéticos. [21]

Algunas hemoglobinopatías (enfermedades de la sangre), como la anemia falciforme, existen en un espectro. La anemia de células falciformes es una enfermedad mendeliana monogénica prototípica, autosómica recesiva , lo que significa que la enfermedad sigue la herencia mendeliana y se remonta a un solo gen. Las personas con anemia falciforme presentan diferentes grados de síntomas. Se cree que la concentración de hemoglobina fetal (HbF) y la presencia de alfa-talasemia , una enfermedad genética de la sangre en la que la subunidad alfa globina de la proteína hemoglobina está subproducida, son los principales contribuyentes a la modificación genética que conduce a la expresividad variable de la hemólisis (destrucción). de glóbulos rojos) y aumentando la gravedad de la enfermedad. [22]

Ver también

Referencias

  1. ^ Miko I (2008). "Variabilidad del fenotipo: penetrancia y expresividad". Educación en la Naturaleza . 1 (1): 137.
  2. ^ Burgués, P (1 de junio de 1998). "La expresividad variable y la penetrancia incompleta del fenotipo de ratón heterocigoto de torsión nula se parecen a las del síndrome de Saethre-Chotzen humano". Genética Molecular Humana . 7 (6): 945–957. doi : 10.1093/hmg/7.6.945 . ISSN  1460-2083.
  3. ^ ab Marian AJ, Roberts R (abril de 2001). "La base genética molecular de la miocardiopatía hipertrófica". Revista de Cardiología Molecular y Celular . 33 (4): 655–70. doi :10.1006/jmcc.2001.1340. PMC 2901497 . PMID  11273720. 
  4. ^ Slavotinek A, Biesecker LG (abril de 2003). "Modificadores genéticos en el desarrollo humano y síndromes de malformaciones, incluidas las proteínas chaperonas". Genética Molecular Humana . 12 Especificación nº 1 (suplemento_1): R45-50. doi : 10.1093/hmg/ddg099 . PMID  12668596.
  5. ^ Peaston AE, Whitelaw E (mayo de 2006). "Epigenética y variación fenotípica en mamíferos". Genoma de mamíferos . 17 (5): 365–74. doi :10.1007/s00335-005-0180-2. PMC 3906716 . PMID  16688527. 
  6. ^ Wittkopp, Patricia J.; Kalay, Gizem (6 de diciembre de 2011). "Elementos reguladores cis: mecanismos moleculares y procesos evolutivos que subyacen a la divergencia". Naturaleza Reseñas Genética . 13 (1): 59–69. doi :10.1038/nrg3095. ISSN  1471-0056.
  7. ^ Metzger, Brian PH; Duveau, Fabien; Yuan, David C.; Tryban, Stephen; Yang, Bing; Wittkopp, Patricia J. (18 de enero de 2016). "Frecuencias y efectos contrastantes de las mutaciones reguladoras cis y trans que afectan la expresión genética". Biología Molecular y Evolución . 33 (5): 1131-1146. doi : 10.1093/molbev/msw011 . ISSN  0737-4038. PMC 4909133 . 
  8. ^ Peterson, Craig L; Laniel, Marc-André (2004). "Histonas y modificaciones de histonas". Biología actual . 14 (14): R546–R551. doi : 10.1016/j.cub.2004.07.007 . ISSN  0960-9822.
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  14. ^ Hamelín, Alexia; Conchou, Fabrice; Fusellier, Marion; Duchenij, Bettina; Vieira, Isabelle; Filhol, Emilie; Dufaure de Citres, Caroline; Tiret, Laurent; Gache, Vicente; Abitbol, ​​Marie (18 de febrero de 2020). "Heterogeneidad genética de la polidactilia en gatos Maine Coon". Revista de Medicina y Cirugía Felina . 22 (12): 1103–1113. doi :10.1177/1098612x20905061. ISSN  1098-612X.
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  18. ^ ab "Síndrome de Van der Woude". Referencia del hogar de genética . Consultado el 9 de octubre de 2019 .
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Otras lecturas