Overerving van DNA; het doorgeven van het erfelijk materiaal

De erfelijke basis van ieder mens ligt in de genen. Hoe worden deze eigenlijk doorgegeven aan het nageslacht? Hier een beknopt overzicht van de overerving van eigenschappen, en ziektes in het bijzonder.

De geslachtscellen

Het erfelijk materiaal wordt doorgeven aan het nageslacht. Mannen en vrouwen produceren geslachtscellen in de respectievelijk de teelballen en de eierstokken. In deze organen worden haploïde geslachtscellen geproduceerd. Dit houdt in dat er van elk van de chromosomen maar één exemplaar aanwezig is, er zijn dus geen homologe chromosomen aanwezig. De andere lichaamscellen met 46 chromosomen heten diploïd. In elke eicel bevinden zich dus 22 autosomen en 1 X-chromosoom, in elke spermacel bevinden zich 22 autosomen en 1 X-chromosoom of 1 Y-chromosoom. Het uiteindelijke geslacht van het kind is dus afhankelijk van welk geslachtschromosoom aanwezig was in de spermacel die de eicel had bevrucht. Bij de meiose, de celdeling waarbij een diploïde cel zich deelt in vier haploïde cellen, worden de chromosomen steeds geheel willekeurig verspreid. Dit leidt tot een enorme diversiteit onder de geslachtscellen, omdat bijna nergens dezelfde combinatie chromosomen aanwezig is. Om de diversiteit zelfs nog te vergroten, wordt er bij de meiose voor gezorgd dat er extra veel overkruisingen plaats vinden. Een overkruising kan plaatsvinden wanneer bij de celdeling de homologe chromosomen in paring zitten, klaar om naar de ene dochtercel of naar de andere dochtercel getrokken te worden. Hierbij kan een deel van een arm van een chromosoom worden omgewisseld met het homologe chromosoom. Dit geeft weer een andere combinatie van genen op het chromosoom die nog niet eerder voorgekomen is.

Overerving van ziektes

Als een gemuteerd gen in een haploïde geslachtscel terechtkomt, kan de mutatie worden doorgegeven aan het nageslacht. Soms kan een mutatie de oorzaak zijn van een ziekte, het mutante allel komt alleen bij verschillende ziekten op een andere manier tot uiting. Er moet bij de overerving onderscheid gemaakt worden tussen autosomale overerving en geslachtsgebonden overerving. Bij autosomale overerving bevindt het allel waar het om gaat zich op een autosoom, bij geslachtsgebonden overerving op een geslachtschromosoom. Bij autosomale overerving is er altijd een ander allel aanwezig op dezelfde locus van het homologe chromosoom. Vaak wordt de eiwitproductie overgenomen door het gezonde allel afkomstig van de andere ouder, soms is het echter zo dat het organisme al bij de aanwezigheid van een allel. We noemen dit allel dominant, het mutante allel dat in aanwezigheid van een gezond allel op dezelfde locus geen ziekte veroorzaakt wordt recessief genoemd. Bij de aanwezigheid van twee dezelfde allelen op dezelfde locus is de cel homozygoot, bij verschillende allelen is de cel heterozygoot. Een recessieve ziekte komt dus alleen tot uiting als het mutante allel in homozygote toestand aanwezig is, een dominant allel zowel in homozygote als in heterozygote toestand. Deze tweedeling is echter niet strikt; soms oefenen beide allelen hun invloed uit op het fenotype. Bij bijvoorbeeld de overerving van de huidskleur is er sprake van incomplete dominantie; er ontstaat simpelweg een mengvorm van de kleur die de verschillende allelen in homozygote toestand teweeg zouden brengen. Veel ziekten die recessief worden genoemd zijn eigenlijk incompleet dominant, als bijvoorbeeld iemand drager is van het gen dat in homozygote toestand sikkelcelanemie zou veroorzaken, wordt er 50% minder van het goede eiwit aangemaakt. Pas als dit eiwit (vrijwel) niet meer wordt geproduceerd wordt de persoon ziek genoemd, hoewel het allel in heterozygote toestand dus ook zijn stempel op het fenotype drukt.

Y- of X-gebonden overerving

Ziekten kunnen ook veroorzaakt worden door een mutatie op het X- of het Y-chromosoom. In beide gevallen is het mannelijke geslacht in het nadeel. Een ziekte op het Y-chromosoom kan natuurlijk in elk geval niet worden overgedragen aan de vrouw, omdat de aanwezigheid van dit chromosoom een mannelijk individu geeft. Bij X-gebonden overerving is de man ook in het nadeel, aangezien hij geen homoloog chromosoom heeft om de weggevallen eiwitproductie die door het mutante X-chromosoom veroorzaakt wordt op te vangen. Wanneer het een recessieve aandoening betreft krijgt de vrouw alleen de ziekte wanneer zij van zowel de (noodzakelijk zieke) vader als van de dragende moeder het zieke allel krijgt, tenzij er een nieuwe mutatie ontstaat bij het individu.