Genetická determinace zbarvení vlasů u člověka Genetická determinace zbarvení očí u člověka - znaky polvqenní, které ale při studiu dědičnosti v rodinách vykazují jednoduchou dědičnost - výzkumem dědičnosti těchto znaků v jednotlivých rodinách je možné identifikovat jednotlivé geny zodpovědné za příslušné zbarvení. ĽORÉAL Determinace zbarvení vlasů u člověka - znak velmi komplikovaný - zatím bylo identifikováno jen velmi malé množství genů - závisí na hustotě rozložení pigmentu ve vlasovém vlákně (?podmíněno geneticky?) - a na množství a typu melaninu ve vlasech eumelanin - tmavé barvivo pheomelanin - červeno-žluté barvivo Determinace zbarvení vlasů u člověka eumelanin černé vlasy - velké množství eumelaninu, vysoká hustota ve vlasovém vlákně hnědé vlasy - velké množství eumelaninu, menší hustota eumelaninu tmavě hnědé - příměs červeno-žlutého pigmentu pheomelaninu změna poměru eumelaninu : pheomelaninu = variabilta hnědé barvy blond vlasy - velké množství eumelaninu, nízká hustota ve vlasovém vlákně špinavá blond (medová, slámová) - namísto eumelaninu převládá pheomelanin zrzavé vlasy - velké množství a vysoká hustota pheomelaninu velmi světlé (albinotické) vlasy - neschopnost tvorby pigmentu šedé vlasy - rozkladné produkty pigmentu pheomelanin Geny determinující zbarvení vlasů Hnědé zbarvení vlasů (dominantní): Blond zbarvení vlasů (recesivní): Zrzavé zbarvení vlasů (recesivní): Geny determinující zbarvení vlasů Hnědé zbarvení vlasů (dominantní): HCL3 na chromozomu č. 15 (asociace s hnědým zbarvením očí - ze 46 zkoumaných hnědookých rodičů mělo 44 také hnědé vlasy) BRHC na chromozomu č. 19 (asociace se zeleným zbarvením očí) Blond zbarvení vlasů (recesivní): Ze studia rodokmenů vyplývá, že geny jsou pravděpodobně recesivní, ale doposud nebyly identifikovány. Zrzavé zbarvení vlasů (recesivní): RHC na chromozomu č. 4 - hypostatický ke genům pro hnědé zbarvení (gen produkuje pheomelanin, který se projeví jen při nepřítomnosti eumelaninu) - dominantní ke genu pro blond zbarvení HCL3 (BRHC) > RHC > x Odvodit pravidla pro dědičnost zbarvení vlasů je velmi obtížné - různé množství a hustota pigmentů vedou v potomstvu k různým kombinacím. Pouze ve velmi zjednodušeném případě při předpokladu existence tří uvedených genů, lze zjednodušit, že: - dva zrzaví lidé mohou mít zrzavé nebo blonďaté dítě, nemohou mít však hnědovlasé nebo černovlasé dítě (neuvažujeme změny v hustotě pigmentu) -??? dva blonďatí lidé musí mít blonďaté děti (neuvažujeme změny v hustotě pigmentu) ? Ověřte ve vlastním rodokmenu ? Genetická determinace zbarvení očí u člověka je dáno množstvím barviva melaninu v duhovce oka v mnoha populacích se vyskytuje hnědá barva očí, v jiných zase převládá modrá - souvisí s geografickými rozdíly v produkci melaninu - např. světlá kůže, blond vlasy a modré oči u severských národů v jiných populacích je zase běžný výskyt všech možných typů zbarvení očí - modrá, šedá, zelená a hnědá (např. kavkazská populace) Obecně: žádný melanin = modré oči intermediární množství melaninu = zelené, šedé, světle hnědé oči vysoký obsah melaninu = hnědé a černé oči Původní 6-qenovy model zbarvení očí u člověka - navržen na základě studia rodokmenů bez znalosti genetické determinace Light blue 0 dominant alleles Blue 1 dominant allele Blue-green 2 dominant alleles hazel 3 dominant alleles Light brown 4 dominant alleles Brown 5 dominant alleles Dark brown / black 6 dominant alleles Geny determinující zbarvení očí Gen_Fenotyp_Chromozom EYCL1 = GEY Zelené zbarvení 19 (lipochrom) EYCL2 = BEY1 Středně hnědá (oříšková) asi 15 EYCL3 = BEY2 Hnědé zbarvení 15 (melanin) Location Symbol Title MIM# Disorder 15qll-ql5 EYCL3 Eye color 3, brown 227220 [Eye color, brown] (2) 15qll-ql5 HCL3 Hair color 3, brown 601800 [Hair color, brown] (2) 15q11-q15 SGNE1 Secretory granule, neuroendocrine protein-1; 7B2 protein 173120 14q11.2 2 ADPRTL2, ADPRT2, PARP2 ADP-ribosyltransferase-like 2 607725 15q11-q22 MIC 12 Antigen identified by monoclonal antibody 30.2A8 107254 15qll-qter HCVS Human coronavirus sensitivity 122460 15qll.l EHD4 EH domain-containing 4 605892 15qll.l SPG6 Spastic paraplegia-6 600363 Spastic paraplegia-6 (2) 15qll.2 PWCR1 Prader-Willi critical region 1 605436 15qll.2-ql2 GABRB3 Gamma-aminobutyric acid (GABA) A receptor, beta-3 137192 ?Insomnia (3) 15qll.2-ql2 GABRA5 Gamma-aminobutyric acid (GABA) A receptor, alpha-5 137142 15qll.2-ql2 GABRG3 Gamma-aminobutyric acid (GABA) A receptor, gamma-3 600233 15qll.2-ql2 OCA2, P, PED, D15S12, BOCA Pink-eye dilution, murine, homolog of (oculocutaneous albinism II) 203200 Albinism, oculocutaneous, type II (3); Albinism, ocular, autosomalrecessive (3); Albinism, brown oculocutaneous, (3) 15qll.2-ql3.1 HTGS Hypertriglyceridemia, familial 145750 {Hypertriglyceridemia, susceptibility to} (2) 15ql2 SNRPN Small nuclear ribonucleoprotein polypeptide N 182279 Prader-Willi syndrome, 176270 (3) 15ql2-ql5 NN02 Nanophthalmos 2 605738 Nanophthalmos 2 (2) 15ql3 TJP1 Tight junction protein 1 (zona occludens 1) 601009 15ql3-ql4 FMN, LD Formin (limb deformity) 136535 15ql3-ql4 SLC12A6, KCC3A, KCC3B, KCC3, ACCPN Solute carrier family 12 (potassium/chloride transporters), member 6 604878 Agenesis of the corpus callosum with peripheral neuropathy, 218000(3) 15ql3-ql4 TRPM1, MLSN1 Transient receptor potential cation channel, subfamily M, member 1 (melastatin) 603576 Geny determinující zbarvení očí Gen_Fenotyp_Chromozom EYCL1 = GEY Zelené zbarvení 19 (lipochrom) EYCL2 = BEY1 Středně hnědá (oříšková) asi 15 EYCL3 = BEY2 Hnědé zbarvení 15 (melanin) ?? MC1R = gen pro melanocortinový receptor na 16. chromozomu, (zrzavé zbarvení vlasů) ?? 2. gen pro zelené zbarvení - modroocí rodiče mají zelenooké děti ?? Další geny = rozložení barviva v duhovce Determinace černého, šedého a světle hnědého zbarvení není doposud vysvětlena - možná souvisí s distribucí barviva v duhovce Pro vysvětlení dědičnosti zbarvení očí se používá dvou-genový model - EYCL1 a EYCL3 - vysvětluje hnědé, zelené a modré zbarvení 2 geny - H (EYCL3) pro hnědé zbarvení a gen Z (EYCL1) pro zelené zbarvení H - hnědé h - žádné barvivo (modrá barva) Z - zelené z - žádné barvivo (modrá barva) Vztah dominantní epistáze, kde H dominuje nad Z (H>Z) = je-li přítomna dominantní alela H - hnědé zbarvení = chybí-li H a je přítomna alela Z - zelené zbarvení = všechny alely recesivní - modré zbarvení HHZZ hhZZ hhzz HHZz hhZz HHzz HhZZ HhZz Hhzz H_Z_ hhZ_ hhzz 12 3 1 Z uvedeného modelu vyplývá, že: - dva modroocí rodiče mohou mít pouze modrooké potomky - dva hnědoocí rodiče mohou mít modrooké potomky - dva hnědooocí rodiče mohou mít zelonooké potomky - dva zelonoocí rodiče mohou mít modrooké potomky Hhzz HhZz hhZz hhZz ? Ověřte ve vlastním rodokmenu ?