12.10 : Pleiotropia

La pleiotropia è il fenomeno in cui un singolo gene ha un impatto su molteplici tratti fenotipici apparentemente non correlati. Ad esempio, i difetti nel gene SOX10 causano la Sindrome di Waardenburg Tipo 4, o WS4, che possono causare difetti nella pigmentazione, disturbi dell'udito e l'assenza di contrazioni intestinali necessarie per l'eliminazione. Questa diversità di fenotipi deriva dal modello di espressione di SOX10 nello sviluppo embrionale e fetale precoce. IL SOX10 si trova nelle cellule della cresta neurale che formano melanociti, che sono coinvolti nella pigmentazione e anche nello sviluppo precoce dell'orecchio. SOX10 è espresso anche nel tessuto nervoso che alla fine contribuisce al sistema nervoso enterico nell'intestino, che controlla le contrazioni necessarie per l'eliminazione dei rifiuti. In questo modo, SOX10 presenta effetti pleiotropici, perché influenza più fenotipi.

Effetti Pleiotropici di SOX10

La pleiotropia può sorgere attraverso diversi meccanismi. La pleiotropia genica si verifica quando un gene ha varie funzioni a causa della codifica di un prodotto che interagisce con più proteine o catalizza più reazioni. Ad esempio, nell'uomo, una copia anormale del gene SOX10, in cui una regione viene eliminata, può portare a difetti dello sviluppo che includono un ciglione bianco, iris di colore diverso (ad esempio, un blu e uno marrone) e regioni di pelle non pigmentata. Questi tratti sono tutti sintomi di un disturbo chiamato Sindrome di Waardenburg tipo 4, o WS4, un disturbo recessivo autosomico che si traduce in più difetti del pigmento. Gli effetti pleiotropici di SOX10 in WS4 si estendono verso sintomi aggiuntivi apparentemente non correlati alla pigmentazione, come la perdita dell'udito. Gli individui affetti da WS4 soffrono anche di una mancanza di contrazioni intestinali, con conseguente allargamento del colon e difficoltà ad eliminare gli scarti. Questi sintomi indicano che, oltre a influenzare la pigmentazione, SOX10 influisce anche sull'udito e contribuisce ad un fenotipo intestinale anormale.

Primi modelli di espressione durante lo sviluppo

La capacità di SOX10 di esercitare i suoi effetti pleiotropici può essere spiegata dalla sua espressione nello sviluppo embrionale e fetale precoce, durante il quale si trova nelle cellule della cresta neurale che alla fine portano alla formazione di cellule di pigmento chiamate melanociti. Oltre alla pigmentazione, i melanociti influenzano l'udito, come si trovano nell'orecchio in via di sviluppo. SOX10 è espresso anche nelle cellule gangliari del tratto terminale dell'intestino che contribuiscono alla formazione del tratto gastrointestinale e controllano le contrazioni intestinali. Questo spiega i problemi di eliminazione e i due punti allargati in alcuni individui WS4. Pertanto, SOX10 è un esempio di un gene pleiotropico, perché ha un impatto su diversi processi di sviluppo e influenza molteplici tratti fenotipici.