Allele sind alternative Formen eines Gens und für Unterschiede in der phänotypischen Expression eines bestimmten Merkmals verantwortlich (z. B. braune Augen gegenüber grünen Augen). Ein Gen, für das mindestens zwei Allele existieren, soll polymorph sein. Fälle, in denen ein bestimmtes Gen in drei oder mehr Allelformen existieren kann, werden als multiple Allelbedingungen bezeichnet. Es ist wichtig anzumerken, dass, während mehrere Allele innerhalb einer Population auftreten und aufrechterhalten werden, jedes Individuum nur zwei solche Allele besitzt (an äquivalenten Loci auf homologen Chromosomen).,
Beispiele für Multiple Allele
Zwei menschliche Beispiele für Multiple-Allel-Gene sind das Gen des ABO-Blutgruppensystems und die human-Leukozyten-assoziierten Antigen (HLA) – Gene.
Das ABO-System beim Menschen wird durch drei Allele gesteuert, die üblicherweise als IA, IB und IO bezeichnet werden (das“ I “ steht für Isohämagglutinin). IA und IB sind codominant und produzieren Typ-A-und Typ-B-Antigene, die an die Oberfläche der roten Blutkörperchen wandern, während IO das rezessive Allel ist und kein Antigen produziert., Die Blutgruppen, die sich aus den verschiedenen möglichen Genotypen ergeben, sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst.,=“1″ colspan=“1″>IA IO
HLA-Gene kodieren für Proteinantigene, die in den meisten menschlichen Zelltypen exprimiert werden und eine wichtige Rolle bei Immunantworten spielen., Diese Antigene sind auch die Hauptklasse von Molekülen, die für Organabstoßungen nach Transplantationen verantwortlich sind—daher ihr alternativer Name: Major Histocompatibility Complex (MHC) Gene.
Das auffälligste Merkmal von HLA-Genen ist ihr hoher Polymorphismusgrad —an einem einzigen Ort können bis zu hundert verschiedene Allele vorhanden sein., Wenn man auch bedenkt, dass eine Person fünf oder mehr HLA-Loci besitzt, wird deutlich, warum Spender-Empfänger-Übereinstimmungen für Organtransplantationen so selten sind (je weniger HLA-Antigene Spender und Empfänger gemeinsam haben, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit einer Abstoßung).
Polymorphismus in nichtcodierender DNA
Es muss erkannt werden, dass die oben genannten beiden gültigen Beispiele sind, die meisten Gene jedoch nicht allelisch multiplizieren, sondern nur in einer oder zwei Formen innerhalb einer Population existieren., Die meisten DNA-Sequenzvariationen zwischen Individuen entstehen nicht aufgrund von Unterschieden in den Genen, sondern aufgrund von Unterschieden in der nicht codierenden DNA, die zwischen Genen gefunden wird.
Ein Beispiel für eine nicht kodierende DNA-Sequenz, die beim Menschen extrem häufig vorkommt, ist die sogenannte Mikrosatelliten-DNA. Mikrosatellitensequenzen bestehen aus einer kleinen Anzahl von Nukleotiden, die bis zu zwanzig oder dreißig Mal wiederholt werden.Zum Beispiel ist der Mikrosatellit, der aus dem Dinukleotid AC besteht, sehr häufig und erscheint etwa hunderttausend Mal im gesamten menschlichen Genom.,
Das Interessante an Mikrosatelliten ist, dass sie für die Anzahl der Wiederholungslängen sehr polymorph sind. Für Beispiel, eine bestimmte Person, möglicherweise besitzen die Mikrosatelliten-Sequenz ACACACACAC an einem bestimmten locus auf einem Chromosom, und die Folge ACACACACACACACACAC am gleichen genort auf der anderen homologen Chromosom.
Verwendung polymorpher DNA
Multiple Allele und nicht kodierende polymorphe DNA sind von erheblicher Bedeutung für die Genkartierung—Identifizierung der relativen Positionen genetischer Loci auf Chromosomen., Genkarten werden mithilfe der Frequenz des Übergangs erstellt, um den Abstand zwischen einem Loci-Paar zu schätzen. Um eine gute Schätzung zu erhalten, muss eine große Anzahl von Nachkommen aus einem einzigen Kreuz analysiert werden. In Labororganismen wie der Fruchtfliege Drosophila können programmierte Kreuze durchgeführt werden, so dass es möglich ist, Genloci zu verwenden, um eine zuverlässige genetische Karte zu erstellen. Beim Menschen ist dies nicht der Fall. Aus diesem Grund sind die stärker variablen nichtcodierenden Regionen von erheblicher Bedeutung für die menschliche genetische Kartierung.,
siehe auch Blutgruppe; Genetik des Immunsystems; Mapping; Polymorphismen; Transplantation.
Andrea Bernasconi
Bibliographie
Alberts, Bruce, et al. Molekularbiologie der Zelle, 4.Aufl. New York: Garland, 2002.
Strachan, Tom, und Andrew P. Read. Menschliche Molekulargenetik. New York: Bios Scientific Publishers, 1996.