Pleiotropie

Pleiotropie is het fenomeen waarbij een enkel gen invloed heeft op meerdere, schijnbaar ongerelateerde fenotypische eigenschappen. Defecten in het SOX10- gen veroorzaken bijvoorbeeld Waardenburg Syndroom Type 4 ofwel WS4, dat defecten in pigmentatie, gehoorstoornissen en een vertraagde darmbeweging kan veroorzaken. Deze diversiteit aan fenotypes is het resultaat van het expressiepatroon van SOX10 in de vroege embryonale en foetale ontwikkeling. SOX10 wordt aangetroffen in neurale topcellen die melanocyten vormen, die betrokken zijn bij pigmentatie en ook bij de vroege ontwikkeling van het oor. SOX10 komt ook tot uiting in zenuwweefsel dat uiteindelijk bijdraagt aan het enterische zenuwstelsel in de darmen, dat de darmbeweging controleert die nodig zijn voor de afvoer van afvalstoffen. Op deze manier vertoont SOX10 pleiotropische effecten, omdat het meerdere fenotypes beïnvloedt.

Pleiotropische effecten van SOX10

Pleiotropie kan ontstaan via verschillende mechanismen. Gen pleiotropie treedt op wanneer een gen verschillende functies heeft. Het codeert voor een product dat een interactie aangaat met meerdere eiwitten of meerdere reacties katalyseert. Bij mensen kan bijvoorbeeld een abnormale kopie van het SOX10- gen leiden tot ontwikkelingsstoornissen zoals een witte kuif, irissen met verschillende kleuren (bijvoorbeeld een blauwe en een bruine) en gebieden met ongepigmenteerde huid. Deze eigenschappen zijn allemaal symptomen van een aandoening genaamd Waardenburg Syndroom Type 4, of WS4, een autosomaal recessieve aandoening die resulteert in meerdere pigmentdefecten. De pleiotropische effecten van SOX10 in WS4 veroorzaken symptomen die schijnbaar geen verband houden met pigmentatie, zoals gehoorverlies. Personen met WS4 lijden ook aan een gebrek aan darmcontracties, wat resulteert in een vergrote dikke darm en moeilijkheden bij het afvoeren van afvalstoffen. Deze symptomen geven aan dat SOX10 niet alleen de pigmentatie beïnvloedt, maar ook het gehoor beïnvloedt en bijdraagt aan een abnormale darmfunctie.

Expressiepatronen in de vroege ontwikkeling

Het vermogen van SOX10 om zijn pleiotropische effecten uit te oefenen, kan worden verklaard door zijn expressie in de vroege embryonale en foetale ontwikkeling, waarbij het wordt aangetroffen in neurale topcellen die uiteindelijk leiden tot de vorming van pigmentcellen die melanocyten worden genoemd. Naast pigmentatie beïnvloeden melanocyten het gehoor, omdat ze in het ontwikkelende oor worden aangetroffen. SOX10 wordt ook tot expressie gebracht in ganglioncellen van de darm die bijdragen aan de vorming van het maagdarmkanaal en de darmcontracties beheersen. Dit verklaart waarom WS4-individuen problemen hebben met het afvoeren van afvalstoffen een vergrote dikke darm hebben. SOX10 is daarom een voorbeeld van een pleiotroop gen, omdat het invloed heeft op verschillende ontwikkelingsprocessen en meerdere fenotypische eigenschappen beïnvloedt.