从分子水平理解基因的显性和隐性

王 燕 阮绪芝 孙晓东 龚 坚

湖北医药学院基础医学研究所，湖北省十堰市 442000

1 显、隐性基因的提出

早在基因的本质认识之前，就提出了基因的显性和隐性概念，孟德尔在其豌豆杂交实验中提出遗传因子有显性因子和隐性因子，当二者共存于一个植株时，表现出显性性状，当两个因子均为显性因子时，也表现出显性性状，只有两个因子都为隐性因子时，才表现出隐性性状。后来，随着对遗传现象的广泛观察和研究，又发现了共显性，不完全显性等现象。已经知道，性状由基因决定，基因是表达一定功能产物的DNA碱基序列，其中储存着遗传信息，经过转录和翻译表达（RNA和蛋白质），而表现出相应的性状。同是DNA序列，为什么有的表现为显性遗传，有的表现为隐性遗传，即如何理解基因的显性和隐性。

2 分子水平的显、隐性基因

首先必须明确基因的显性和隐性是对二倍体生物而言，人等二倍体生物的基因成对存在，由于突变形成不同的基因型，基因型决定表现型即性状。问题就转化为不同的基因型如何表现出不同的性状。一般来说，一个基因的性状表现关键看它能否正常表达（量）及表达的产物是否正常（质）。一个基因突变后如果产物减少，无产物表达或产物无正常生物活性，那么该基因一般表现为隐性遗传，因为对于二倍体生物而言一个基因的功能丧失或减弱，其等位基因正常即杂合子时，这对基因的作用可由正常的那个基因行使，整体看该性状是正常的，即只能看到其正常等位基因的作用，突变基因的作用未表现出来即“隐性”。当两基因功能都丧失或减弱时，其异常性状就会表现出来，所以隐性基因只有纯合时才表现出性状。如镰状细胞贫血（sickle cell anemia）是常染色体隐性遗传病，其分子基础是血红蛋白的β链基因突变为βs，形成异常产物HbS，当杂合子（βAβB）时，正常的β链基因βA可产生正常血红蛋白（HbA），而βs导致异常血红蛋白（HbS）形成，体内虽有HbA和HbS，但由于βA的产物HbA的存在可维持机体血红蛋白正常的功能，只“看到”正常性状，即认为βA表现为“显性”，而βs的产物功能未看到，即认为βs表现为“隐性”，所以说突变的基因无正常生物特性时，该基因隐性。从这里可以看出显性或隐性是从机体整体性状来讲的，而不是指基因的直接产物是否出现。一些先天性代谢病为常染色体隐性遗传病，其分子基础通常是某代谢酶的基因突变导致机体缺乏某种酶而引起代谢异常，如苯丙酮尿症等，杂合子时，由于正常等位基因的存在而不表现异常，即突变基因隐性。

基因突变的结果多样，突变的基因并非都是隐性，如果某基因突变后表达增强，则表现为显性遗传，如多指（轴后型）是常染色体显性遗传病，其分子基础是相关基因13q31－q34重复，致使其产物增多，导致显性。共显性现象是等位基因的两个不同形式基因，都可表达，且表达产物在机体有同等存在机会，有同等发生作用的机会，不存在正常与异常性状区别，不存在显性与隐性的差别，这也是基因突变的一种结果。这种情况机体中很多，如MN、ABO血型遗传、多基因遗传等。

不完全显性是指杂合体（Dd）的表现介于显性纯合体（DD）与隐性纯合体（dd）的表现型之间。这种情况其分子基础与常染色体隐性遗传一致，不同之处在于这类遗传性状（表现型）可以定量。实际上由于基因（d）突变后无功能产物，只有基因（D）表达正常产物，定量分析结果当然有dd＜Dd＜DD。如家族性高胆固醇血症属于这类遗传，杂合子患者血清中胆固醇为300～400mg／dl，正常人的血清胆固醇含量为150～250mg／dl，纯合子患者血清胆固醇含量为600mg／dl以上。实际上如果仔细分析镰形细胞贫血症，虽然是常染色体隐性遗传，但杂合子患者体内有HbAHbS，缺氧时也会有轻微症状，症状介于正常人（HbAHbS）与患者（HbAHbS）之间。只在一般情况下（无缺氧时），杂合子表现正常而已。

3 基因突变

基因突变的形式多样，突变的结果也是多种多样，同一基因可发生多种突变，血红蛋白的α链基因和β链基因有几百种突变，在群体中表现出不同的结果，所以同一种病可表现出不同的遗传方式。由此可见，基因的显性和隐性是由于基因突变引起基因表达产物在质和量上发生改变，导致其相应的功能表现不同。当然基因的作用是很复杂的，而不是简单的显隐性差异，由于复杂的遗传背景的作用及基因的多效性和遗传的异质性等，使基因的遗传方式表现多样，所以具体问题具体分析。