Vererbung

Als Vererbung wird im biologischen Bereich im Allgemeinen die Weitergabe von Genen von einer Generation auf die nächste bezeichnet. Diese Weitergabe spielt sich auf genetischer Ebene ab.

Erbgänge

Die wichtigsten Erbgänge sind:

• Autosomal-dominante Vererbung: Das betreffende Gen liegt auf einem Autosom und verhält sich dominant. Es ist ausreichend (dominant) um die Krankheit auszulösen. Ein typisches Beispiel für eine autosomal-dominante Vererbung ist die Neurofibromatosis generalisata Typ I (v. Recklinghausen). Weisen beide Eltern die Mutation auf, so liegt eine homozygote autosomal-dominante Vererbung vor. Normalerweise betreffen autosomal-dominant vererbte Krankheiten Strukturproteine. Sind > 50% eines Strukturproteins abnorm zusammengesetzt, so ist die Funktion gestört. Das Krankheitsbild wird klinisch manifest.
• Autosomal-rezessive Vererbung: Das betreffende Gen liegt auf einem Autosom und verhält sich rezessiv (nicht dominant). Bei einer rezessiv vererbten Krankheit müssen beide Eltern ein mutiertes Allel aufweisen. Sie sind somit Merkmalsträger, sind jedoch nicht erkrankt. Meistens handelt es sich um enzymatische Erkrankungen bei denen das normale Gen im heterozygoten Zustand die Funktion kompensieren kann.
• X-chromosomale Vererbung: Das betreffende Gen liegt auf dem X-Chromosom. Diese Erbgänge sind meist rezessiv. Nur sehr selten ist eine X-chromosomal dominante Vererbung. Hierbei führt die Mutation auf einem X-Allel zu einer Erkrankung.
• X-Inaktivierung: Im weiblichen Organismus wird in der frühen Embryogenese in den einzelnen Zellen zufällig entweder das väterliche oder das mütterliche X-Chromosom inaktiviert (Lyon-Effekt). Die Tochterzellen behalten dann aber ihr ursprüngliche Aktivierung.
• Y-chromosomale Vererbung: die offensichtlichste Vererbung durch das Y-Chromosom ist das männliche Geschlecht.
• Mitochondriale Vererbung: Die mitochondriale Vererbung ist eine extrachromosomale Vererbung. Die Gene befinden sich nicht auf den Chromosomen im Zellkern, sondern in den Mitochondrien. Das mitochondriale Genom besteht aus 14 Protein-kodierenden Regionen. Im Gegensatz zu der chromosomalen Vererbung werden diese Gene nicht von beiden Elternteilen, sondern nur von der Mutter weitergegeben (maternale Vererbung). Die bekannten mitochondrialen Erkrankungen beinhalten v.a muskuläre, neurologische und ophthalmologische Erkrankungen. Ewa 10% der Kinder mit mitochondrialen Erkrankungen leiden unter Haut- und Haarerkrankungen (Trichothiodystrophie, Hypertrichosen, Exantheme und Pigmentstörungen).

Tumorassoziierte Gene: Bestimmte mutierte Gene können zur Tumorentstehung prädisponieren. Es gibt 3 Hauptkategorien:

• Tumorsuppressorgene
• Onkogene  
• DNA-Reparaturgene

Die genetische Information des Menschen, deren Gesamtheit als Genom bezeichnet wird, befindet sich verschlüsselt auf der DNA (Desoxyribonukleinsäure). Die besondere Verpackungsform der DNA nennt man Chromosomen. Der Mensch besitzt 46 Chromosomen, wobei man 44 Autosomen und 2 Gonosomen (Geschlechtschromosomen) unterscheidet. Die Autosome und die Gonosomen der Frau (XX) liegen doppelt vor (2n = 46). Männer besitzen die Gonosomen XY.

Das Vorliegen eines doppelten Chromosomensatzes bezeichnet man als Diploidie.

Bestimmte Abschnitte auf der DNA, die für bestimmte Merkmale kodieren, werden als Gene bezeichnet. Meist kodieren Gene für bestimmte Proteine, die dann ganz unterschiedliche Funktionen im menschlichen Organismus übernehmen können. Die Gesamtheit der genetischen Information wird als Genom, die Gesamtheit aller Proteine als Proteom bezeichnet. Das menschliche Genom beinhaltet etwa 25.000 Gene. Ein Gen kodiert durchschnittlich für 3 Proteine, die dann verschiedene Funktionen im menschlichen Organismus übernehmen. Die besondere Gen-Ausstattung eines Individuums wird als Genotyp bezeichnet, die besondere Ausprägung der Merkmale als Phänotyp. Im Genom wurden bis heute etwa 2000 Phänotypen exakt zugeordnet.

Ein Gen desselben Genlocus (Genort) kann durch Mutationen in seiner Nukleotidsequenz verändert werden. So entstehen verschiedene Allele (Genversionen) eines Genortes. Diese führen dann zu unterschiedlichen Ausprägungen eines Merkmals bei verschiedenen Individuen.

Bei diploiden Organismen (Diploidie) liegen jeweils 2 Allele eines Gens vor, die gleich (homozygot) oder unterschiedlich (heterozygot) sein können. Bei Heterozygotie wird die Ausprägung des entsprechenden Merkmals entweder von beiden Allelen oder von nur einem Allel (dominant/rezessive Merkmalsausprägung) bestimmt.

• Die Wissenschaft, die sich mit der Vererbung beschäftigt, wird als Genetik bezeichnet. Die Humangenetik befasst sich mit der menschlichen Vererbung und mit Erbkrankheiten, die damit in Verbindung stehen.
• Die umfangreichste Quelle für Informationen zu genetischen Erkrankungen ist die online-Datenbank von Victor A McKusick (http://www.ncb.nlm.nih.gov/omim/)

1. Avogaro A et al. (2018) The pleiotropic cardiovascular effects of dipeptidyl peptidase-4 inhibitors. Br J Clin Pharmacol 84:1686-1695.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29667232
2. Itin P (2018) Grundlagen der Genetik. In: G Plewig G et al. (Hrsg) Braun-Falco`s Dermatologie, Venerologie und Allergologie. Springer Reference Medizin S 35-43
3. Lee Y et al.(2010) Ras controls melanocyte expansion during zebrafish fin stripe regeneration. Dis Model Mech 3(7-8):496-503. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20483996