從分子水平理解基因的顯性和隱性

王 燕 阮緒芝 孫曉東 龔 堅(jiān)

湖北醫(yī)藥學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所，湖北省十堰市 442000

1 顯、隱性基因的提出

早在基因的本質(zhì)認(rèn)識(shí)之前，就提出了基因的顯性和隱性概念，孟德爾在其豌豆雜交實(shí)驗(yàn)中提出遺傳因子有顯性因子和隱性因子，當(dāng)二者共存于一個(gè)植株時(shí)，表現(xiàn)出顯性性狀，當(dāng)兩個(gè)因子均為顯性因子時(shí)，也表現(xiàn)出顯性性狀，只有兩個(gè)因子都為隱性因子時(shí)，才表現(xiàn)出隱性性狀。后來，隨著對(duì)遺傳現(xiàn)象的廣泛觀察和研究，又發(fā)現(xiàn)了共顯性，不完全顯性等現(xiàn)象。已經(jīng)知道，性狀由基因決定，基因是表達(dá)一定功能產(chǎn)物的DNA堿基序列，其中儲(chǔ)存著遺傳信息，經(jīng)過轉(zhuǎn)錄和翻譯表達(dá)（RNA和蛋白質(zhì)），而表現(xiàn)出相應(yīng)的性狀。同是DNA序列，為什么有的表現(xiàn)為顯性遺傳，有的表現(xiàn)為隱性遺傳，即如何理解基因的顯性和隱性。

2 分子水平的顯、隱性基因

首先必須明確基因的顯性和隱性是對(duì)二倍體生物而言，人等二倍體生物的基因成對(duì)存在，由于突變形成不同的基因型，基因型決定表現(xiàn)型即性狀。問題就轉(zhuǎn)化為不同的基因型如何表現(xiàn)出不同的性狀。一般來說，一個(gè)基因的性狀表現(xiàn)關(guān)鍵看它能否正常表達(dá)（量）及表達(dá)的產(chǎn)物是否正常（質(zhì)）。一個(gè)基因突變后如果產(chǎn)物減少，無產(chǎn)物表達(dá)或產(chǎn)物無正常生物活性，那么該基因一般表現(xiàn)為隱性遺傳，因?yàn)閷?duì)于二倍體生物而言一個(gè)基因的功能喪失或減弱，其等位基因正常即雜合子時(shí)，這對(duì)基因的作用可由正常的那個(gè)基因行使，整體看該性狀是正常的，即只能看到其正常等位基因的作用，突變基因的作用未表現(xiàn)出來即“隱性”。當(dāng)兩基因功能都喪失或減弱時(shí)，其異常性狀就會(huì)表現(xiàn)出來，所以隱性基因只有純合時(shí)才表現(xiàn)出性狀。如鐮狀細(xì)胞貧血（sickle cell anemia）是常染色體隱性遺傳病，其分子基礎(chǔ)是血紅蛋白的β鏈基因突變?yōu)棣聅，形成異常產(chǎn)物HbS，當(dāng)雜合子（βAβB）時(shí)，正常的β鏈基因βA可產(chǎn)生正常血紅蛋白（HbA），而βs導(dǎo)致異常血紅蛋白（HbS）形成，體內(nèi)雖有HbA和HbS，但由于βA的產(chǎn)物HbA的存在可維持機(jī)體血紅蛋白正常的功能，只“看到”正常性狀，即認(rèn)為βA表現(xiàn)為“顯性”，而βs的產(chǎn)物功能未看到，即認(rèn)為βs表現(xiàn)為“隱性”，所以說突變的基因無正常生物特性時(shí)，該基因隱性。從這里可以看出顯性或隱性是從機(jī)體整體性狀來講的，而不是指基因的直接產(chǎn)物是否出現(xiàn)。一些先天性代謝病為常染色體隱性遺傳病，其分子基礎(chǔ)通常是某代謝酶的基因突變導(dǎo)致機(jī)體缺乏某種酶而引起代謝異常，如苯丙酮尿癥等，雜合子時(shí)，由于正常等位基因的存在而不表現(xiàn)異常，即突變基因隱性。

基因突變的結(jié)果多樣，突變的基因并非都是隱性，如果某基因突變后表達(dá)增強(qiáng)，則表現(xiàn)為顯性遺傳，如多指（軸后型）是常染色體顯性遺傳病，其分子基礎(chǔ)是相關(guān)基因13q31－q34重復(fù)，致使其產(chǎn)物增多，導(dǎo)致顯性。共顯性現(xiàn)象是等位基因的兩個(gè)不同形式基因，都可表達(dá)，且表達(dá)產(chǎn)物在機(jī)體有同等存在機(jī)會(huì)，有同等發(fā)生作用的機(jī)會(huì)，不存在正常與異常性狀區(qū)別，不存在顯性與隱性的差別，這也是基因突變的一種結(jié)果。這種情況機(jī)體中很多，如MN、ABO血型遺傳、多基因遺傳等。

不完全顯性是指雜合體（Dd）的表現(xiàn)介于顯性純合體（DD）與隱性純合體（dd）的表現(xiàn)型之間。這種情況其分子基礎(chǔ)與常染色體隱性遺傳一致，不同之處在于這類遺傳性狀（表現(xiàn)型）可以定量。實(shí)際上由于基因（d）突變后無功能產(chǎn)物，只有基因（D）表達(dá)正常產(chǎn)物，定量分析結(jié)果當(dāng)然有dd＜Dd＜DD。如家族性高膽固醇血癥屬于這類遺傳，雜合子患者血清中膽固醇為300～400mg／dl，正常人的血清膽固醇含量為150～250mg／dl，純合子患者血清膽固醇含量為600mg／dl以上。實(shí)際上如果仔細(xì)分析鐮形細(xì)胞貧血癥，雖然是常染色體隱性遺傳，但雜合子患者體內(nèi)有HbAHbS，缺氧時(shí)也會(huì)有輕微癥狀，癥狀介于正常人（HbAHbS）與患者（HbAHbS）之間。只在一般情況下（無缺氧時(shí)），雜合子表現(xiàn)正常而已。

3 基因突變

基因突變的形式多樣，突變的結(jié)果也是多種多樣，同一基因可發(fā)生多種突變，血紅蛋白的α鏈基因和β鏈基因有幾百種突變，在群體中表現(xiàn)出不同的結(jié)果，所以同一種病可表現(xiàn)出不同的遺傳方式。由此可見，基因的顯性和隱性是由于基因突變引起基因表達(dá)產(chǎn)物在質(zhì)和量上發(fā)生改變，導(dǎo)致其相應(yīng)的功能表現(xiàn)不同。當(dāng)然基因的作用是很復(fù)雜的，而不是簡單的顯隱性差異，由于復(fù)雜的遺傳背景的作用及基因的多效性和遺傳的異質(zhì)性等，使基因的遺傳方式表現(xiàn)多樣，所以具體問題具體分析。