Genetisk variasjon: alleler

   

Figuren viser to alleler i ABO-genet på kromosom 9, - det genet som koder for ABO-galactosaminyltransferase, et enzym som setter bestemte sukkergrupper på proteiner på overflaten av blodcellene. Øverst er vist et tilfelle hvor allelet fra far har tripletten CTG som koder for aminosyren Leucin i posisjon 266 i enzymet. Allelet fra mor har sekvensen ATG og koder for en Metionin i samme posisjon. De to proteinene har ulik evne til å koble sukkergrupper til proteinene og gir henholdsvis blodtype A og B. Siden de to allelene er kodominante, vil denne personen ha blodtype AB. Ca. 4% av den norske befolkning har denne blodtypen. Et individ som har to alleler som gir defekt enzym har blodtype O.
Merk: i realiteten er det mange flere alleler for dette genet som kan gi A-, B- og O-fenotype.

Alle cellene våre, unntatt kjønnscellene (egg og sperm), har to sett kromosomer - de er diploide. Ett sett kromosomer er arvet fra mor og ett sett fra far. Kjønnscellene er derimot haploide.

Selv om genomene fra far og mor er så godt som identiske, er det litt variasjon i DNA-sekvensene. Hos mennesker er denne variasjonen ca. en promille; - dvs. vi finner én nukleotidforskjell pr. ca.1000 nukleotider. Med vel 3 milliarder nukleotider i genomet, er det altså ca. 3 millioner nukleotidforskjeller mellom to tilfeldig utvalgte mennesker! Til sammenligning er det ca. 2% genetisk forskjell mellom mennesker og sjimpanser, - altså ca. 60 millioner nukleotidforskjeller.

Posisjoner på DNA hvor det er to ulike nukleotider på de to kromosomene sies å være polymorfe og de to variantene kalles alleler eller enkeltnukleotidpolymorfismer (eng.: single nucleotide polymorphism, SNP). Vi sier at et individ (eller en celle) er heterozygot med hensyn på denne posisjonen. Når det er samme nukleotid på begge kromosomene er individet homozygot for denne posisjonen.

Ordet 'allel' har kun mening dersom det finnes minst to varianter av et gen. Ett allel relateter alltid til (minst) ett annet allel. Tilsvarende har ordet 'bror' kun mening dersom det finnes minst ett annet menneske å være bror til.

Mesteparten av denne genetiske variasjonen har ingen påviselig effekt, - den er fenotypisk nøytral. Dette kan skyldes at forskjellene finnes på steder i DNA som ikke er knyttet til en bestemt funksjon (f.eks. på steder mellom genene). En annen grunn kan være at, når forskjellene opptrer i DNA som koder for et protein, så endrer ikke nukleotidforskjellen den aminosyren som kodes. Grunnen til dette er at mange av de 20 aminosyrene kodes av flere av de 61 mulige kodon (se den genetiske koden).

En liten del av den genetiske variasjonen har imidlertid påviselig effekt, - enten fordi det kodede proteinet får forskjellige aminosyrer eller fordi genet reguleres forskjellig. Denne genetiske variasjonen bidrar til at alle individene i en populasjon er forskjellige.

En ørliten del av den genetiske variasjonen er knyttet til sykdom eller sykdomsrisiko. En aminosyreforskjell i et protein kan gjøre proteinet defekt og derved føre til sykdom. Alternativt kan endring i regulering av et gen føre til at et ellers normalt protein produseres i feil celler, i feil mengder eller til feil tid.

Noen alleler er svært sjeldne i en populasjon mens andre er mer vanlige. Den genetiske variasjon som ligger til grunn for de ulike blodtypene (A, B og 0) er et eksempel på hyppig forekommende alleler. De tre ulike blodtypene skyldes at genet som koder for et enzym som fester bestemte sukkermolekyler på overflaten av blodcellene kommer i tre varianter - alleler: I(A), I(B) og i (se figuren). I den norske populasjonen er frekvensen av de tre blodtypene A, B, og 0, henholdsvis 50%, 8% og 35% [merk: I(A)- og I(B)-allelene koder for enzymer med ulik egenskap, mens i-allelet koder for et defekt enzym].

Etter at det humane genomet ble sekvensbestemt i 2000, har forskere brukt store ressurser på å kartlegge den genetiske variasjon hos mennesker, - både den nøytrale variasjon og den variasjon som er knyttet til sykdom.

Et viktig resultat av kartleggingen av genetisk variasjon er at det er like mye variasjon mellom individer innen en populasjon som mellom individer fra forskjellige populasjoner.

Hvordan oppstår genetisk variasjon? - Det er tema for en egen GENside!

Om språkbruk: I norsk dagligtale brukes dessverre begrepene gen og allel om hverandre og bidrar til å skape forvirring. Et eksempel er historien om brystkreftgenet fra Svartedauden [se f.eks. Aftenposten 8.7.07] hvor tittelen er: "Gen fra Svartedauden kan gi arvelig kreft". Vi får inntrykk av at et gen som fantes hos tre overlevende etter Svartedauden gir øket risiko for bryst- og eggstokkreft, - som om de som ikke nedstammer fra disse tre mangler dette genet. Når vi leser selve artikkelen [som forøvrig er meget god!] går det imidlertid fram at det handler om nedarving av en variant av et gen (BRCA1) som har en feil, - altså et allel av BRCA1-genet. Naturligvis har vi alle BRCA1-genet. Forskerne har bl.a. funnet at de hyppigst forekommende allelene av BRCA1 som er knyttet til kreft i Norge kan spores tilbake til de tre overlevende fra Svartedauden. Det hyppigste forekommende allelet kalles 1675delA - og skyldes tap en et Adenin-nukleotid i posisjon 1675. Denne mutasjonen fører til at genets lesereamme endres etter kodon 519 og det lages et defekt (og for kort) protein.

 


Les mer:

Tidsskriftet National Geographic har tatt initiativ til et spennende prosjekt for å kartlegge genetisk variasjon i ulike befolkninggrupper i den hensikt å benytte dette til å kartlegge hvordan menneskene har forflyttet seg på kloden gjennom tidene. Les mer om dette Genografiske prosjektet her og på wikipedia her.

HapMap er et av de største internasjonale prosjektene som kartlegger genetisk variasjon hos mennesker i den hensikt å benytte dette til å finne årsak til sykdom. Les mer om HapMap her og på wikipedia.


Rein Aasland © 14-JUL-2007
Sist endret av Rein Aasland 15-JUL-2007