Fattori che influenzano l'espressione genica

La penetranza è definita come la percentuale di persone che hanno l'alele e che sviluppano il fenotipo corrispondente (vedi Penetranza ed espressività). Un allele con una penetranza incompleta (bassa) può non essere espresso anche quando il carattere è dominante o quando è recessivo e il gene responsabile di tale carattere è presente su entrambi i cromosomi. La penetranza dello stesso gene può variare da persona a persona e può dipendere dall'età di una persona. Anche quando un allele anomalo non si esprime (nessuna penetranza), il portatore sano dell'allele anomalo è capace di passarlo ai suoi figli, che possono avere anomalie cliniche. In questi casi, l'albero genealogico sembra saltare una generazione. Tuttavia, alcuni casi di non penetranza visibile sono dovuti alla scarsa dimestichezza dell'esaminatore e alla sua incapacità nel riconoscere le manifestazioni minori della patologia. I casi con espressione minima sono, talvolta, definiti "forme fruste" della malattia.

L'espressività è l'entità con cui si esprime un gene in una persona. Essa può essere indicata da una percentuale; p. es., quando un gene ha il 50% di espressività, solo la metà delle caratteristiche sono presenti o la gravità è solo la metà di ciò che potrebbe verificarsi con la piena espressione. L'espressività può essere influenzata dall'ambiente e da altri geni cosicché soggetti con lo stesso gene possono variare nel fenotipo. L'espressività può variare anche tra i membri della stessa famiglia.

Penetranza ed espressività

Quanto il genotipo si traduca in fenotipo dipende dalla penetranza e dall'espressività. La penetranza fa riferimento al fatto se il gene è espresso o meno. Cioè, esso si riferisce a quante persone con il gene hanno il carattere associato al gene. La penetranza può essere completa (100%) o incompleta (p. es., il 50% quando solo la metà delle persone ha il carattere). L'espressività determina quanto il carattere incida o quante caratteristiche del tratto appaiono nella persona. Varia da completa a minima, o può non essere presente. Vari fattori, tra cui il corredo genetico, l'esposizione a sostanze nocive, altri fattori ambientali e l'età, possono influenzare l'espressività. Sia la penetranza che l'espressività possono variare: persone con il gene possono o meno avere il carattere e, persone con tale carattere, possono esprimerlo in modo diverso.

Un carattere che compare soltanto in un sesso si definisce limitato al sesso. L'ereditarietà limitata al sesso si distingue dall'ereditarietà legata al cromosoma X, che si riferisce ai caratteri trasportati sul cromosoma X. L'ereditarietà limitata al sesso, forse più correttamente denominata ereditarietà influenzata dal sesso, si riferisce a casi particolari in cui gli ormoni sessuali e altre differenze fisiologiche fra uomini e donne modificano l'espressività e la penetranza di un gene. Per esempio, la calvizie prematura (conosciuta come calvizie androgenetica) è un carattere autosomico dominante ma tale calvizie raramente è espressa nelle femmine e, in quel caso, solitamente solo dopo la menopausa.

L'imprinting genomico è l'espressione diversa del materiale genetico, a seconda che esso sia stato ereditato dal padre o dalla madre. Per la maggior parte degli autosomi, entrambi gli alleli paterno e materno sono espressi. Tuttavia, in < 1% di alleli, l'espressione è possibile solo per l'allele paterno o materno. Per esempio, l'espressione del gene per il fattore di crescita insulina-simile 2 è normalmente solo dell'allele paterno.

L'imprinting genomico è solitamente determinato da effetti che si verificano normalmente nello sviluppo di gameti. Le modifiche, come la metilazione del DNA, possono determinare che alcuni alleli materni o paterni vengano espressi in modo diverso. Una malattia può sembrare che salti una generazione se l'imprinting genomico impedisce che l'allele responsabile venga espresso. Difetti dell'imprinting, come l'attivazione anormale o il silenziamento di alleli, possono causare malattie cliniche (p. es., sindrome di Prader-Willi, sindrome di Angelman).

Gli alleli codominanti sono entrambi espressi. Dunque, il fenotipo degli eterozigoti si può distinguere da quello degli omozigoti. Per esempio, se una persona ha un allele che codifica per il gruppo sanguigno di tipo A e un allele che codifica per il gruppo sanguigno di tipo B, la persona avrà entrambi i tipi di sangue (gruppo sanguigno di tipo AB).

(Vedi anche Ipotesi di Lyon [inattivazione dell'X].)

Nelle femmine, che hanno 2 (o con anomalie dei cromosomi sessuali > 2) cromosomi X (tranne che negli ovociti), tutti tranne uno dei cromosomi X vengono inattivati; ossia, la maggior parte degli alleli su quel cromosoma non viene espressa. L'inattivazione del cromosoma è casuale ed avviene individualmente in ogni cellula nei primi anni di vita fetale; a volte è la X di origine materna che è inattivata, e talvolta è la X di origine paterna. A volte la maggior parte dell'inattivazione del cromosoma X proviene da un solo genitore, la cosiddetta inattivazione preferenziale della X. In entrambi i casi, una volta che l'inattivazione ha avuto luogo in una cellula, tutti i discendenti di quella cellula avranno l'inattivazione della stessa X.

Tuttavia, alcuni alleli sul cromosoma X inattivo possono essere espressi. Molti di questi alleli sono localizzati sulle regioni cromosomiche corrispondenti alle regioni dei cromosomi Y (e sono quindi chiamate regioni pseudoautosomiche, perché sia i maschi che le femmine hanno 2 copie di queste regioni).