12.10: Plejotropia

Plejotropia to zjawisko, w którym pojedynczy gen wpływa na wiele, pozornie niepowiązanych ze sobą cech fenotypowych. Na przykład defekty genu SOX10 powodują zespół Waardenburga typu 4 lub WS4, który może powodować defekty pigmentacji, upośledzenie słuchu i brak skurczów jelit niezbędnych do eliminacji. Ta różnorodność fenotypów wynika z wzorca ekspresji SOX10 we wczesnym rozwoju embrionalnym i płodowym. SOX10 znajduje się w komórkach grzebienia nerwowego, które tworzą melanocyty, które biorą udział w pigmentacji, a także we wczesnym rozwoju ucha. SOX10 ulega również ekspresji w tkance nerwowej, która ostatecznie przyczynia się do jelitowego układu nerwowego w jelitach, który kontroluje skurcze niezbędne do eliminacji odpadów. W ten sposób SOX10 wykazuje działanie plejotropowe, ponieważ wpływa na wiele fenotypów.

Plejotropowe efekty SOX10

Plejotropia może powstać poprzez kilka mechanizmów. Plejotropia genowa występuje, gdy gen pełni różne funkcje ze względu na kodowanie produktu, który oddziałuje z wieloma białkami lub katalizuje wiele reakcji. Na przykład u ludzi nieprawidłowa kopia genu SOX10, w której region jest usunięty, może prowadzić do wad rozwojowych, które obejmują białą grzywkę, różnokolorowe tęczówki (np. jedną niebieską i jedną brązową) oraz obszary niepigmentowanej skóry. Wszystkie te cechy są objawami zaburzenia zwanego zespołem Waardenburga typu 4 lub WS4, choroby dziedziczonej autosomalnie recesywnie, która powoduje liczne defekty pigmentu. Plejotropowe działanie SOX10 w WS4 rozciąga się w kierunku dodatkowych objawów pozornie niezwiązanych z pigmentacją, takich jak utrata słuchu. Osoby z WS4 cierpią również na brak skurczów jelit, co skutkuje powiększeniem jelita grubego i trudnościami w eliminacji odpadów. Objawy te wskazują, że oprócz wpływu na pigmentację, SOX10 wpływa również na słuch i przyczynia się do nieprawidłowego fenotypu jelit.

Wzorce ekspresji we wczesnym rozwoju

Zdolność SOX10 do wywierania efektów plejotropowych można wytłumaczyć jego ekspresją we wczesnym rozwoju embrionalnym i płodowym, podczas którego znajduje się w komórkach grzebienia nerwowego, które ostatecznie prowadzą do powstania komórek barwnikowych zwanych melanocytami. Oprócz pigmentacji, melanocyty wpływają na słuch, ponieważ znajdują się w rozwijającym się uchu. SOX10 ulega również ekspresji w komórkach zwojowych końcowego jelita grubego, które przyczyniają się do tworzenia przewodu pokarmowego i kontrolują skurcze jelit. To wyjaśnia problemy z eliminacją i powiększenie okrężnicy u niektórych osób z WS4. Dlatego SOX10 jest przykładem genu plejotropowego, ponieważ ma wpływ na kilka procesów rozwojowych i wpływa na wiele cech fenotypowych.