อัลลีลอันตราย
อัลลีล ที่ ทำให้ถึงแก่ความตาย หรือที่รู้จักกันในชื่ออัลลีลที่ทำให้ถึงแก่ความตายคืออัลลีล ที่ทำให้สิ่งมีชีวิตที่มียีนนั้นตาย โดยปกติแล้วอัลลีลเหล่านี้มักเป็นผลมาจากการกลายพันธุ์ในยีนที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตหรือการพัฒนา [ 1 ]อัลลีลที่ทำให้ถึงแก่ความตายอาจเป็นแบบด้อย แบบเด่น แบบมีเงื่อนไข แบบปริกำเนิด หรือแบบหลังคลอดหลังจากช่วงเวลาการพัฒนาที่ดูเหมือนปกติเป็นเวลานาน ขึ้นอยู่กับยีนหรือยีนที่เกี่ยวข้อง
อัลลีลที่ทำให้เกิดการตาย อาจหมายถึงอัลลีลที่ทำให้ตัวอ่อนตาย ซึ่งจะทำให้ทารกในครรภ์ไม่สามารถมีชีวิตรอดจนครบกำหนดคลอดได้ อัลลีลเหล่านี้เป็นสาเหตุของรูปแบบการถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่ไม่เป็นไปตามกฎ ของ เมนเดลเช่น การพบลักษณะต่างๆ ในอัตราส่วน 2:1
ประวัติศาสตร์

อัลลีลที่ทำให้เกิดการตายถูกค้นพบครั้งแรกโดยLucien Cuénotในปี 1905 ขณะศึกษาการถ่ายทอดลักษณะสีขนในหนู ยีนอะกูติในหนูมีบทบาทสำคัญในการกำหนดสีขน อัลลีลแบบปกติจะสร้างเม็ดสีสีเหลืองและดำผสมกันในเส้นขนแต่ละเส้นของหนู การผสมสีเหลืองและดำนี้อาจเรียกว่าสี 'อะกูติ' [ 3 ]อัลลีลกลายพันธุ์หนึ่งของ ยีน อะกูติส่งผลให้หนูมีสีเหลืองอ่อนกว่ามาก เมื่อหนูสีเหลืองเหล่านี้ถูกผสมพันธุ์กับ หนู แบบปกติที่เป็นโฮโม ไซกั ส จะได้ลูกหลานสีเหลืองและสีเทาเข้มในอัตราส่วน 1:1 ซึ่งบ่งชี้ว่าการกลายพันธุ์สีเหลืองเป็นลักษณะเด่น และหนูสีเหลืองที่เป็นพ่อแม่ทั้งหมดเป็นเฮเทอโรไซกัสสำหรับอัลลีลกลายพันธุ์
จากการผสมพันธุ์หนูสีเหลืองสองตัว คูเอโนต์คาดว่าจะสังเกตเห็นอัตราส่วนเมนเดลปกติ 1:2:1 ของหนูที่มีอัลลีลอะกูติแบบโฮโมไซกัส ต่อหนูที่มีอัลลีลสีเหลืองแบบเฮเทโรไซกัส ต่อหนูที่มีอัลลีลสีเหลืองแบบโฮโมไซกัส แต่สิ่งที่เขาพบกลับเป็นอัตราส่วน 1:2 ของหนูอะกูติ ต่อหนูสีเหลืองเสมอ เขาไม่สามารถผลิตหนูที่มีอัลลีลอะกูติสีเหลืองแบบโฮโมไซกัสได้เลย
จนกระทั่งปี 1910 ดับเบิลยู.อี. คาสเซิลและซี.ซี. ลิตเติลได้ยืนยันงานวิจัยของคูเอโนต์ โดยแสดงให้เห็นเพิ่มเติมว่าลูกหลานหนึ่งในสี่เสียชีวิตระหว่างการพัฒนาของตัวอ่อน นี่เป็นตัวอย่างแรกที่มีการบันทึกไว้ของอัลลีลด้อยที่ทำให้เกิดการตายในระยะตัวอ่อน
ประเภทของอัลลีลที่ทำให้เกิดการตาย
อัลลีลที่ร้ายแรงยังอาจหมายถึงอัลลีลใดๆ ก็ตามที่อาจส่งผลให้เกิดภาวะที่เป็นอันตรายถึงชีวิตได้
ยีนด้อยที่ทำให้ตายได้
อัลลีลคู่ที่เหมือนกันซึ่งมีอยู่ในสิ่งมีชีวิตและส่งผลให้สิ่งมีชีวิตนั้นตายในที่สุด เรียกว่า อัลลีลที่ทำให้ตายแบบด้อย แม้ว่าอัลลีลที่ทำให้ตายแบบด้อยอาจเข้ารหัส ลักษณะ เด่นหรือ ลักษณะ ด้อยแต่จะเป็นอันตรายถึงชีวิตเฉพาะในสภาวะโฮโมไซกัสเท่านั้น เฮเทอโรไซกัสบางครั้งจะแสดงฟีโนไทป์ของโรคในรูปแบบอื่นนอกเหนือจากฟีโนไทป์เด่นที่เห็นได้ชัด เช่น หนูสีเหลืองมีความอ่อนไหวต่อโรคเบาหวานและโรคอ้วนเป็นพิเศษ[ 4 ]
ตัวอย่างของอัลลีลที่ทำให้เกิดการเสียชีวิตในมนุษย์คือการกลายพันธุ์ของยีน BRCA การได้รับอัลลีล BRCA ที่บกพร่องเพียงหนึ่งอัลลีลส่งผลให้ความเสี่ยงต่อมะเร็งเต้านมและมะเร็งรังไข่ เพิ่มขึ้นอย่างมาก ในขณะที่การได้รับอัลลีลที่บกพร่องทั้งสองอัลลีลจะทำให้เสียชีวิตในระยะตัวอ่อนในเกือบทุกกรณี[ 5 ]สำหรับกรณีที่ยังมีชีวิตอยู่ การได้รับการกลายพันธุ์ทั้งสองอัลลีลนำไปสู่การพยากรณ์โรคที่ร้ายแรง ซึ่งการมีชีวิตรอดแทบจะไม่เกินวัยเด็ก[ 6 ] ทั้งนี้เนื่องจากการกลายพันธุ์ของยีน BRCA ยังส่งผลให้เกิด โรคโลหิตจางแฟนโคนีชนิดรุนแรง(FA-S สำหรับ BRCA1, FA-D1 สำหรับ BRCA2) ซึ่งเป็นภาวะทางการแพทย์ที่หายากมาก
อีกตัวอย่างหนึ่งของอัลลีลด้อยที่ทำให้ถึงแก่ชีวิตเกิดขึ้นในแมวแมนซ์แมวแมนซ์มีการกลายพันธุ์แบบเฮเทอโรไซกัสส่งผลให้หางสั้นลงหรือหายไป การผสมพันธุ์ระหว่างแมวแมนซ์เฮเทอโรไซกัสสองตัวส่งผลให้ลูกหลานที่รอดชีวิตสองในสามแสดงลักษณะหางสั้นแบบเฮเทอโรไซกัส และลูกหลานที่รอดชีวิตหนึ่งในสามมีความยาวหางปกติซึ่งเป็นโฮโมไซกัสสำหรับอัลลีลปกติ ลูกหลานโฮโมไซกัสสำหรับอัลลีลกลายพันธุ์ไม่สามารถมีชีวิตรอดตั้งแต่แรกเกิดได้ ดังนั้นจึงไม่พบในการผสมพันธุ์เหล่านี้[ 7 ]
อัลลีลที่ทำให้ถึงแก่ชีวิตอาจหมายถึงอัลลีลใดๆ ที่เข้ารหัสโรคซึ่งส่งผลให้เกิดภาวะสุดท้ายเฉพาะในสภาวะโฮโมไซกัสหรือไบอัลลีลิกเท่านั้น ฟีโนไทป์แบบเฮเทอโรไซกัสและโฮโมไซกัสยังคงแสดงออกในกรณีส่วนใหญ่หากมีอัลลีลที่ก่อให้เกิดโรคที่แตกต่างกันสองชนิดอยู่ โรคอะคอนโดรพลาเซียเป็นความผิดปกติของระบบโครงกระดูกที่เกิดจากอัลลีลด้อยซึ่งยังคงส่งผลให้คลอดมีชีวิตได้ในสภาวะโฮโมไซกัส[ 8 ]อัลลีลกลายพันธุ์หนึ่งตัวสำหรับโรคอะคอนโดรพลาเซียสามารถทนได้ แต่การมีสองตัวจะส่งผลให้เสียชีวิต ในกรณีของโรคอะคอนโดรพลาเซียแบบโฮโมไซกัส การเสียชีวิตมักเกิดขึ้นก่อนคลอดหรือในช่วงปริกำเนิด ไม่ใช่ว่าเฮเทอโรไซกัสทั้งหมดสำหรับอัลลีลด้อยที่ทำให้ถึงแก่ชีวิตจะแสดงฟีโนไทป์ กลายพันธุ์ เช่นเดียวกับกรณีของผู้ที่เป็นพาหะของโรคซิสติกไฟโบรซิ ส หากผู้ที่มียีนพาหะของโรคซิสติกไฟโบรซิสสองคนมีบุตรด้วยกัน พวกเขาจะมีโอกาส 25 เปอร์เซ็นต์ที่จะให้กำเนิดบุตรที่มีอัลลีลสองชุด ซึ่งในที่สุดจะส่งผลให้บุตรเสียชีวิตหากไม่ได้รับการรักษาอย่างเข้มข้น[ 9 ]
การโจมตีที่รุนแรง
อัลลีลที่จำเป็นต้องมีอยู่เพียงหนึ่งสำเนาในสิ่งมีชีวิตก็สามารถทำให้ถึงแก่ความตายได้ เรียกว่า อัลลีลเด่นที่ทำให้ถึงแก่ความตาย อัลลีลเหล่านี้ไม่ค่อยพบในประชากร เนื่องจากโดยปกติแล้วจะทำให้สิ่งมีชีวิตตายก่อนที่จะสามารถถ่ายทอดอัลลีลที่ทำให้ถึงแก่ความตายไปยังลูกหลานได้ ดังนั้นจึงมีการบันทึกอัลลีลเด่นที่ทำให้ถึงแก่ความตายในระยะตัวอ่อนไว้น้อยมาก เนื่องจากอัลลีลเหล่านั้นจะไม่ปรากฏในประชากรเลย
[ 8 ]ตัวอย่างในมนุษย์ของอัลลีลที่ทำให้เกิดการตายแบบเด่นคือโรคฮันติงตัน ซึ่งเป็นโรคความเสื่อมของระบบประสาทที่หายากและส่งผลให้เสียชีวิตก่อนวัยอันควร อย่างไรก็ตาม เนื่องจากโรคนี้มักเริ่มแสดงอาการช้า (เช่น มักเกิดขึ้นหลังจากที่ผู้ป่วยมีความสามารถในการสืบพันธุ์) จึงสามารถคงอยู่ในประชากรได้ บุคคลจะแสดงอาการของโรคฮันติงตันเมื่อพวกเขามีฮันติงตันที่ขยายตัวซ้ำ บนโครโมโซม 4 [ 10 ]
อันตรายถึงชีวิตแบบมีเงื่อนไข
อัลลีลที่จะเป็นอันตรายถึงชีวิตเฉพาะเมื่อตอบสนองต่อปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมบางอย่างเรียกว่าอัลลีลที่ทำให้ถึงแก่ชีวิตได้แบบมีเงื่อนไข ตัวอย่างหนึ่งของอัลลีลที่ทำให้ถึงแก่ชีวิตได้แบบมีเงื่อนไขคือโรคฟาฟิซึมซึ่งเป็นโรคทางพันธุกรรมที่เชื่อมโยงกับเพศที่ทำให้ผู้ที่เป็นพาหะเกิดภาวะโลหิตจางจากเม็ดเลือดแดงแตกเมื่อพวกเขากินถั่วฟาว่า[ 8 ]
การติดเชื้อของเซลล์เจ้าบ้านE. coli โดย แบคทีริโอเฟจ (ฟาจ) T4กลายพันธุ์ที่ไวต่ออุณหภูมิ (ts) ที่ทำให้เกิดการตายแบบมีเงื่อนไขที่อุณหภูมิสูงจะนำไปสู่การขาดการผลิตฟาจที่มีชีวิต อย่างไรก็ตาม การเจริญเติบโตของกลายพันธุ์ดังกล่าวสามารถเกิดขึ้นได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่า กลายพันธุ์ ts ที่ทำให้เกิดการตายแบบมีเงื่อนไขดังกล่าวถูกนำมาใช้เพื่อระบุและกำหนดลักษณะการทำงานของยีนของฟาจจำนวนมาก[ 11 ]ดังนั้น ยีนที่ใช้ในการซ่อมแซมความเสียหายของ DNAจึงถูกระบุโดยใช้กลายพันธุ์ ts [ 12 ] [ 13 ]เช่นเดียวกับยีนที่ส่งผลต่อการรวมตัวทางพันธุกรรม[ 14 ] [ 15 ] ตัวอย่างเช่น การเจริญเติบโตของกลายพันธุ์ซ่อมแซม DNA ts ที่อุณหภูมิปานกลางจะทำให้สามารถผลิตฟาจลูกหลานได้บางส่วน อย่างไรก็ตาม หากกลายพันธุ์ ts นั้นถูกฉายรังสีด้วยแสง UV การอยู่รอดของมันจะลดลงอย่างมากเมื่อเทียบกับการลดลงของการอยู่รอดของฟาจ T4 ชนิดป่าที่ถูกฉายรังสี นอกจากนี้ ยังมีการแยกมิวแทนต์ที่ไวต่อความเย็นซึ่งตายได้แบบมีเงื่อนไขในฟาจ T4 ซึ่งสามารถเจริญเติบโตได้ที่อุณหภูมิสูง แต่ไม่สามารถเจริญเติบโตได้ที่อุณหภูมิต่ำ[ 16 ] มิวแทนต์ที่ไวต่อความเย็นซึ่งตายได้แบบมีเงื่อนไขเหล่านี้ยังกำหนดชุดของยีนฟาจอีกด้วย มิวแทนต์ฟาจ T4 ที่ตายได้แบบมีเงื่อนไขอีกประเภทหนึ่ง เรียกว่ามิวแทนต์แอมเบอร์สามารถเจริญเติบโตได้ในE. coli บางสายพันธุ์ แต่ไม่สามารถเจริญเติบโตได้ในสายพันธุ์อื่น[ 11 ] [ 17 ] [ 18 ] มิวแทนต์เหล่านี้ยังถูกนำมาใช้ในการระบุและจำแนกลักษณะของยีน ฟาจ T4 จำนวนมากในเบื้องต้น รวมถึงยีนที่มีโปรตีนที่เข้ารหัสซึ่งทำหน้าที่ในการซ่อมแซม DNAการรวมตัวทางพันธุกรรม การจำลองแบบDNA และการสร้างรูปร่างโมเลกุลนอกจากนี้ยังพบว่าการกลายพันธุ์แอมเบอร์ทำให้เกิด "โคดอนไร้ความหมาย" ภายในยีนที่ทำให้เกิดการสิ้นสุดของสายโพลีเปปไทด์ระหว่างการแปล การค้นพบนี้ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับแง่มุมที่สำคัญของรหัสพันธุกรรม