Pleiotropia (pleiotropismi): yksi geeni, useita vaikutuksia

Pleiotropia (pleiotropismi): kuinka yksi geeni aiheuttaa useita erilaisia fenotyyppisiä vaikutuksia — mekanismit, esimerkit ja merkitys kehitysgenetiikassa.

Pleiotropia (pleiotropismi) on keskeinen termi kehitysgenetiikassa. Pleiotropismissa yksi geeni vaikuttaa useisiin fenotyyppisiin ominaisuuksiin samassa organismissa. Ilmiö tarkoittaa käytännössä sitä, että yhden geenin muuttuminen voi muuttaa monta erilaista ominaisuutta — usein sellaisia, jotka näyttävät olevan riippumattomia toisistaan.

Mekanismit

Pleiotropian taustalla voi olla useita eri mekanismeja. Yleisiä ovat muun muassa:

• Sama geeni ilmaistuu useissa eri kudoksissa, jolloin sen tuottama proteiini vaikuttaa eri solutyypeissä eri tavalla.
• Geeni koodaa monifunktionaalisen proteiinin, jolla on useita biologisia rooleja eri soluissa tai kehitysvaiheissa.
• Regulaatio-vaikutukset: geeni voi olla transkriptiotekijä tai osa säätelyverkostoa, jolloin sen muutokset vaikuttavat moniin alaspäin suuntautuviin kohteisiin.
• Vaihtoehtoinen silmukointi (alternative splicing) tai eri promotoreiden käyttö voi tuottaa eri muotoja samasta geenituotteesta eri olosuhteissa.

Esimerkkejä

Tunnettuja pleiotrooppisia esimerkkejä ovat mm.:

• Sirppisoluanemia (sickle cell): Mutation aiheuttaa veren punasolujen muodonmuutoksen ja anemiaa, mutta samalla heterotsygoottisena se antaa osittaista vastustuskykyä malariaa vastaan.
• Marfanin oireyhtymä: Fibrilliini-geenin muutokset vaikuttavat skeletin, silmien ja sydän- ja verisuonijärjestelmän rakenteisiin.
• Fenylketonuria (PKU): Metabolinen virhe johtaa neurologisiin vaikutuksiin, mutta voi myös vaikuttaa iho- ja hiuspigmentaatioon sekä muihin aineenvaihdunnallisiin piirteisiin.

Merkitys evoluutiossa ja lääketieteessä

Pleiotropialla on useita tärkeitä seurauksia:

• Evoluutio: pleiotropia voi rajoittaa tai ohjata luonnonvalintaa, koska yhden geenin valinta tietyn hyödyn vuoksi voi tuoda myös haittoja toisilla ominaisuuksilla (trade-off).
• Sairauksien tutkimus: yhden geenin muuttuminen voi selittää moninaisia oireita samassa potilaassa, mikä on tärkeää diagnoosissa ja hoidossa.
• Lääkekehitys: lääkkeet jotka vaikuttavat pleiotrooppisiin geeneihin tai niiden tuotteisiin voivat aiheuttaa sekä odotettuja että odottamattomia sivuvaikutuksia.

Ero pleiomorfismiin

Termi voidaan erottaa pleiomorfismista, jossa geneettisesti yhtenäinen organismiryhmä osoittaa vaihtelevia fenotyyppejä. Pleiotropia puolestaan kuvaa yhtä geeniä, jolla on monta vaikutusta. Molemmat käsitteet liittyvät fenotyyppiseen vaihteluun, mutta ovat eri ilmiöitä ja niitä käytetään eri yhteyksissä.

Yhteenvetona: pleiotropia on yleinen ja biologisesti merkittävä ilmiö, joka yhdistää geenin toiminnan moninaisiin vaikutuksiin yksilön kehityksessä, terveydessä ja evoluutiossa.

Hae kirjaimella