Pleiotropie

Als Pleiotropie (von griech. pleion, "mehr", und tropos, "Weg") bezeichnet man in der Humangenetik das Phänomen, das dann auftritt wenn ein Gen (pleiotropes Gen/polyphänes Gen) mehrere, scheinbar nicht verwandte phänotypische Merkmale (Merkmalsausprägung/Phänotyp) gleichzeitig beeinflusst.

Als pleiotrop bezeichnet man beispielsweise auch Effekte von Zytokinen auf mehrere unterschiedliche Zielzellen/Zielgewebe (Avogaro A et al. 2018). 

Ein typisches Beispiel für eine pleiotropes Gen ist das Gen für Phenylketonurie. Phänotypisch ist v.a. eine Entwicklungsverzögerung. Die Blockade der biochemischen Leistung bewirkt jedoch andere Merkmalsveränderungen: helles Haar, Hautprobleme, Krämpfe u.a.   

Eine Mutation in einem pleiotropen Gen kann Auswirkungen auf unterschiedliche Organen bedingen. Beispielsweise führt eine Mutation im patched-Gen beim Nävoiden Basalzellkarzinom-Syndrom zu zahlreichen Veränderungen wie Kieferzysten, Hypertelorismus, Grübchen an Handtellern und Fußsohlen usw.

Ein weiteres Beispiel für Pleiotropie ist die Phenylketonurie (PKU). Diese Krankheit führt zu geistiger Behinderung und verminderter Pigmentierung von Haaren und Haut. Sie kann durch eine Vielzahl von Mutationen in einem Gen auf Chromosom 12 verursacht werden, das für das Enzym Phenylalaninhydroxylase kodiert.

Die Phenylalaninhydroxylase wandelt die Aminosäure Phenylalanin in Tyrosin um. Nicht umgesetztes Phenylalanin reichert sich im Blutkreislauf an und kann zu Konzentrationen führen, die für das sich entwickelnde Nervensystem von Neugeborenen und Kleinkindern toxisch sind. Da der Organismus Tyrosin zur Herstellung von Melanin  verwendet, kann die Nichtumwandlung normaler Phenylalanin-Spiegel in Tyrosin zu hellem Haar und heller Haut führen.

1. Avogaro A et al. (2018) The pleiotropic cardiovascular effects of dipeptidyl peptidase-4 inhibitors. Br J Clin Pharmacol 84:1686-1695.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29667232
2. Itin P (2018) Grundlagen der Genetik. In: G Plewig G et al. (Hrsg) Braun-Falco`s Dermatologie, Venerologie und Allergologie. Springer Reference Medizin S 35-43