prof. RNDr. Renata Veselská, Ph.D., M.Sc.p , , Ústav experimentální biologie PřF MU Á ÍGENETIKA CHOVÁNÍ 2. Lidské chování Bi6170 Genetika II 24.9.2014 FrancisFrancis GaltonGalton (1869):(1869):  Hereditary Genius: Hereditary Genius: An Inquiry into Its Law and Consequences Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 2 základní oblasti2 základní oblasti studia genetiky lidského chovánístudia genetiky lidského chování schopnosti pocity nálady inteligence studia genetiky lidského chovánístudia genetiky lidského chování  schopnosti, pocity, nálady, inteligence, osobnostní charakteristiky, komunikační h ládá í h ěschopnosti, ovládání stavu stresu a hněvu h b t l i ké t choroby a patologické stavy: mentální retardace, neurodegenerativníe tá eta dace, eu odege e at poruchy, schizofrenie, autismus, fobie, úzkosti psychóza závislosti (alkoholismusúzkosti, psychóza, závislosti (alkoholismus, kouření, drogy), změny nálady Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 Metodologie studia genetiky lidského chováníMetodologie studia genetiky lidského chováníMetodologie studia genetiky lidského chováníMetodologie studia genetiky lidského chování  Analýza mutací u jedinců s neobvyklým chováním  Asociační studie (molekulární markery) Asociační studie (molekulární markery)  Familiální výskyt určitého typu chováníý y yp (genealogická analýza) St di d jč t Studium dvojčat Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 Obsah přednáškyObsah přednášky  Vybrané metodické přístupy ke studiuVybrané metodické přístupy ke studiu Obsah přednáškyObsah přednášky y p pyy p py genetiky chování:genetiky chování: klasická analýza mutacíklasická analýza mutací studium dvojčat  Dědičnost agresivityDědičnost agresivity  Dědičnost sexuálního chováníDědičnost sexuálního chování  Dědičnost inteligenceDědičnost inteligence Dědičnost inteligenceDědičnost inteligence Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 KLASICKÁ ANALÝZA MUTACÍKLASICKÁ ANALÝZA MUTACÍ Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 ii h b ( )h b ( ) AD neurodegenerativní onemocnění HuntingtonovaHuntingtonova choroba (HD)choroba (HD) AD neurodegenerativní onemocnění  počátek příznaků mezi 35.-45. rokemrokem  mimovolní pohyby, kognitivní d fi it hi ké h ú l ádeficit, psychické poruchy, úplná závislost nemocného na okolí ů ě ě smrt v průměru během 15 let Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 NancyNancy WexlerWexler ((**1945)1945)  PhD - klinickáá psychologie (1974)  podpora výzkumu HD podpora výzkumu HD, zejména genetického testovánítestování Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 Vývoj testování na HD:Vývoj testování na HD:  19811981 -- expediceexpedice MaracaiboMaracaibo (Venezuela) (1860: Marie Conception Sota)(1860: Marie Conception Sota)  od r.1983 vazebná analýza (95od r.1983 vazebná analýza (95--98%):98%): od r.1983 vazebná analýza (95od r.1983 vazebná analýza (95 98%):98%): 4p: fragmenty A, B, C, D (lokus D4S10) USA A V l CUSA: A ; Venezuela: C od r 1993 přímá DNA diagnostika ( 100%):od r 1993 přímá DNA diagnostika ( 100%): od r.1993 přímá DNA diagnostika (~100%):od r.1993 přímá DNA diagnostika (~100%): expanze trinukleotidů 42 - 100 tripletů CAG (normálně 11 - 34) Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 i ké bi ké b ůůNumerické aberaceNumerické aberace gonosomůgonosomů:: XXY (zvýšená citlivost k sociálnímu stresu), X0 (MR) Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 STUDIUM DVOJČATSTUDIUM DVOJČATSTUDIUM DVOJČATSTUDIUM DVOJČAT Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 DZ (dizygotní; fraternal) DZ (dizygotní; fraternal)  MZ (monozygotní; identical) Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 Konkordance díl čt á ů d jč t kt ý h k podíl počtu párů dvojčat, u kterých znak nesou obě dvojčata, z celkového počtu párů, kde znak nese alespoň jedno z obou dvojčat Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 Rozštěp rtu a patra:Rozštěp rtu a patra:Rozštěp rtu a patra:Rozštěp rtu a patra: diskordancediskordance u MZ dvojčat a genealogická analýzau MZ dvojčat a genealogická analýza Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 říkl d lý k k d d jčříkl d lý k k d d jčPříklady analýzy konkordance u dvojčat:Příklady analýzy konkordance u dvojčat: Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 OdhadOdhad heritabilityheritability -- ACE model:ACE model: A (additive genetics) C (common environment)C (common environment) E (unique environment) Korelace u MZ/DZ dvojčat: rrmzmz = A + C= A + Cmzmz CC rrdzdz = ½A + C= ½A + C  A = 2A = 2 ((rrmzmz –– rrdzdz))  C =C = rrmzmz –– A = 2A = 2 rrdzdz –– rrmzmzmzmz dzdz mzmz  E = 1E = 1 –– rrmzmz Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 genetické faktory (A)genetické faktory (A) // společné vlivy prostředí (C)společné vlivy prostředí (C) // jedinečné vlivy prostředí (E)jedinečné vlivy prostředí (E) // věkové rozdílyvěkové rozdíly Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 jedinečné vlivy prostředí (E)jedinečné vlivy prostředí (E) // věkové rozdílyvěkové rozdíly Odh dOdh d h i bilih i bili l d ý h kůl d ý h kůOdhadOdhad heritabilityheritability sledovaných znaků:sledovaných znaků: Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 Příkl d b h i ál í di d jč hPříkl d b h i ál í di d jč hPříklad behaviorální studie na dvojčatech:Příklad behaviorální studie na dvojčatech:  Saudino KJ, Carter AS, Purper-Ouakil , Gorwood P:, , p , The etiology of behavioral problems and competencies in very young twins.p y y g Journal of Abnormal Psychology 117, 48-62, 2008  1 950 párů dvojčat ve věku kojenců/batolat (průměrný věk = 23,8 měsíce)  Infant-Toddler Social and Emotional Assessment (ITSEA) (hodnoceno rodiči)( )  významná heritabilita prokázána ve všech hodnocených oblastech/doménách/  behaviorální problémy – vyšší heritabilita  behaviorální kompetence – nižší heritabilita, vyšší vliv C Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 behaviorální kompetence nižší heritabilita, vyšší vliv C ITSEA/BITSEA Response FormatITSEA/BITSEA Response Format Rodiče hodnotili chování svých dětí v popsaných situacích pomocí následující škály:pomocí následující škály: 11 == ""Rarely/Not TrueRarely/Not True"" 22 == ""SomewhatSomewhat or Sometimesor Sometimes TrueTrue""TrueTrue 33 == ""VeryVery True or OftenTrue or Often TrueTrue"" Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 ITSEA Domains, Scales & Sample ItemsITSEA Domains, Scales & Sample Items ExternalizingExternalizing  Aggression/DefianceAggression/Defiance + "Has temper tantrums"p + "Hits, bites, or kicks you (or other parent)"  Activity/ImpulsivityActivity/Impulsivity Activity/ImpulsivityActivity/Impulsivity + "Is restless and can’t sit still" + "Gets hurt so often that you can’t take your eyes off him/her"y / Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 DĚDIČNOST AGRESIVITYDĚDIČNOST AGRESIVITY Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 Season 5 Episode 20:Season 5 Episode 20:Season 5, Episode 20:Season 5, Episode 20: ""The Boy Who Knew Too MuchThe Boy Who Knew Too Much"" DrDr HibbertHibbert::Dr.Dr. HibbertHibbert:: Well, only one in two million peopleWell, only one in two million people has what we call thehas what we call the ""evil geneevil gene""..has what we call thehas what we call the evil geneevil gene .. Hitler had it, Walt Disney had it,Hitler had it, Walt Disney had it, and... Freddyand... Freddy QuimbyQuimby has it.has it. Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 Statistika zločinnosti podle pohlaví pachateleStatistika zločinnosti podle pohlaví pachatele Pozn.:Pozn.: obrácená barevná konvence!!!obrácená barevná konvence!!!  Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 MoulisováMoulisová, M., M. Vývoj trestné činnosti žen z pohledu policejní statistikyVývoj trestné činnosti žen z pohledu policejní statistiky (Kriminalistika 3/2004)(Kriminalistika 3/2004) Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 Vývoj trestné činnosti žen z pohledu policejní statistikyVývoj trestné činnosti žen z pohledu policejní statistiky (Kriminalistika 3/2004)(Kriminalistika 3/2004) Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 Syndrom XYY (syndromSyndrom XYY (syndrom JacobsovéJacobsové):):  determinace ke kriminálnímu chování? ýš á č t t é  determinace ke kriminálnímu chování?  zvýšená četnost poprvé prokázána v nápravných aří eních p o mentálnězařízeních pro mentálně retardované t dil ří á nepotvrdila se přímá souvislost s kriminálním h á íchováním  horší schopnost učení, h ř dě íporuchy soustředění, výbuchy hněvu Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 ●● kohorta:kohorta: Dánsko, 1978Dánsko, 1978 –– 20062006 934 žů XXY (934 žů XXY ( Kli f lt ůKli f lt ů d KS)d KS)934 mužů XXY (=934 mužů XXY (= KlinefelterůvKlinefelterův syndrom, KS)syndrom, KS) 161 mužů XYY161 mužů XYY6 u ů6 u ů ●● kontrola:kontrola: 88 9 9 žů ( )88 9 9 žů ( )88 979 mužů (pro XXY)88 979 mužů (pro XXY) 15 356 mužů (pro XYY)15 356 mužů (pro XYY) Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 15 356 mužů (pro XYY)15 356 mužů (pro XYY) DanishDanish CytogeneticCytogenetic CentralCentral RegisterRegister (1967/1960)(1967/1960)●● DanishDanish CytogeneticCytogenetic CentralCentral RegisterRegister (1967/1960)(1967/1960) ●● StatisticsStatistics DenmarkDenmark ●● DanishDanish CentralCentral CrimeCrime RegisterRegister (1978)(1978) 1.1. sexuálně motivované trestné činy (včetně znásilnění)sexuálně motivované trestné činy (včetně znásilnění) 2.2. zabití a vraždyzabití a vraždyyy 3.3. násilné trestné činynásilné trestné činy 44 loupežná přepadení vloupání krádeželoupežná přepadení vloupání krádeže4.4. loupežná přepadení, vloupání, krádeželoupežná přepadení, vloupání, krádeže 5.5. dopravní trestné činy a přestupkydopravní trestné činy a přestupky 66 t t é či i jí í d i ( á il é)t t é či i jí í d i ( á il é)6.6. trestné činy související s drogami (ne násilné)trestné činy související s drogami (ne násilné) 7.7. žhářstvížhářství 8.8. ostatníostatní žití/ ň t k dělá í děti dů h džití/ ň t k dělá í děti dů h d Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 ●● soužití/sňatek, vzdělání, děti, důchodsoužití/sňatek, vzdělání, děti, důchod XYYXYY díl d ý h (k ě "d ")díl d ý h (k ě "d ")XYYXYY –– podíl odsouzených (kromě "dopravy")podíl odsouzených (kromě "dopravy") Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 XYYXYY –– odsouzení dle kategoriíodsouzení dle kategorií Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 í ý ěí ý ěXXYXXY –– podíl odsouzených (kromě "dopravy")podíl odsouzených (kromě "dopravy") Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 XXYXXY d í dl k t iíd í dl k t iíXXYXXY –– odsouzení dle kategoriíodsouzení dle kategorií Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 ý ý í á íý ý í á íAnalýza rodiny s výskytem agresivního chování:Analýza rodiny s výskytem agresivního chování: ●● familiálnífamiliální výskytvýskyt XX--vázané mentální retardacevázané mentální retardace bezbez dysmorfiídysmorfií v kombinaci s agresivitou a násilnýmv kombinaci s agresivitou a násilným chovánímchovánímdysmorfiídysmorfií v kombinaci s agresivitou a násilnýmv kombinaci s agresivitou a násilným chovánímchováním ●● analýza polymorfismů na chromosomu Xanalýza polymorfismů na chromosomu X ●● biochemické analýzybiochemické analýzy●● biochemické analýzybiochemické analýzy ●● monoaminoxidázamonoaminoxidáza A (MAOA): nízké hladinyA (MAOA): nízké hladiny monoaminoxidázamonoaminoxidáza B (MAOB): normální hladinyB (MAOB): normální hladiny Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 monoaminoxidázamonoaminoxidáza B (MAOB): normální hladinyB (MAOB): normální hladiny Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 Xp11 3Xp11 3Xp11.3Xp11.3 Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 ("(" ii ")")Mutace v genu MAOA ("Mutace v genu MAOA ("warriorwarrior gene"):gene"): ● monoaminoxidáza A: odbourávání neurotransmitterů (serotonin, dopamin) ● CAG (glutamin) → bodová mutace → TAG (terminační kodon)(g ) ( ) ● 'low-activity 3-repeat allele‘ (gengen MAOAMAOA--LL) Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 MAOAMAOA L lič í ží á í b íL lič í ží á í b í Beaver KM DeLisi M Vaughn MG Barnes JC: MAOAMAOA--L: pouliční gangy a používání zbraníL: pouliční gangy a používání zbraní Beaver KM, DeLisi M, Vaughn MG, Barnes JC: Monoamine oxidase A genotype is associated with gang membership and weapon usewith gang membership and weapon use. Comprehensive Psychiatry 51, 130-134, 2010. KevinKevin M.M. BeaverBeaver FloridaFlorida StateState UniversityUniversity Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 FloridaFlorida StateState UniversityUniversity MAOAMAOA--L: debet na kreditní kartěL: debet na kreditní kartě De Neve J-E, Fowler JH (2010): MAOAMAOA L: debet na kreditní kartěL: debet na kreditní kartě The MAOA Gene Predicts Credit Card Debt http://ssrn.com/abstract=1457224http://ssrn.com/abstract 1457224 Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 MAOAMAOA--L:L: správné rozhodovánísprávné rozhodovánípp Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 INTERAKCE MEZIINTERAKCE MEZI MAOAMAOA LL A PROSTŘEDÍMA PROSTŘEDÍMINTERAKCE MEZIINTERAKCE MEZI MAOAMAOA--LL A PROSTŘEDÍMA PROSTŘEDÍM Peter J.Peter J. TaylorTaylor UniversityUniversity ofofU e s tyU e s ty oo MassachusettsMassachusetts BostonBoston (2009)(2009) Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 DĚDIČNOST HOMOSEXUALITYDĚDIČNOST HOMOSEXUALITYDĚDIČNOST HOMOSEXUALITYDĚDIČNOST HOMOSEXUALITY Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 Genetická determinace pohlavíGenetická determinace pohlaví  biologické pohlaví dál í hl ígonadální pohlaví somatické pohlaví  pohlavní identifikace transsexualitatranssexualita  pohlavní orientace heterosexualita homosexualita (1-5%, 2-10%, 4%)homosexualita (1 5%, 2 10%, 4%) bisexualita Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 Alfred Kinsey, Wardell Pomeroy et al.:  Sexual Behavior in the Human Male (1948) Sexual Behavior in the Human Male (1948)  Sexual Behavior in the Human Female (1953) Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 %% Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 S di i ké d i h liS di i ké d i h liStudium genetické determinace homosexuality:Studium genetické determinace homosexuality:  Hamer DH, Hu S, Magnuson VL, Hu N, Pattatucci AM:, , g , , A linkage between DNA markers on the X chromosome and male sexual orientation.chromosome and male sexual orientation. Science 261, 321-327, 1993.  114 rodin homosexuálních mužů lý d k ů b á lý analýza rodokmenů, vazebná analýza  zvýšený výskyt homosexuality u strýců aýše ý ýs y o ose ua y u s ýců a bratranců z matčiny strany, ale ne u příbuzných z otcovy stranyz otcovy strany  X-vázaný typ dědičnosti Bi6170 Genetika II / 24.9.2014  40 vybraných rodin (2 homosexuální bratři žádné známky nematernálníhobratři, žádné známky nematernálního přenosu) k l i h lit korelace mezi homosexualitou a dědičností polymorfních markerů na X chromosomu u 64% rodin  marker na Xq28 marker na Xq28 Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 DeanDean H HamerH Hamer Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 DeanDean H. HamerH. Hamer DĚDIČNOST INTELIGENCEDĚDIČNOST INTELIGENCEDĚDIČNOST INTELIGENCEDĚDIČNOST INTELIGENCE Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 Složky celkové inteligenceSložky celkové inteligence  Apercepční (rychle chápe, dobrý postřeh)  Reprodukční (rychle a snadno se učí) Reprodukční (rychle a snadno se učí)  Iniciativní (má hodně podnětů a nápadů, vše zařídí)  Mnestická (velmi dobrá paměť) í á ř í š í Expresní (vyjádření myšlenky slovem a písmem, rychlé reakce, dobří řečníci a diskutéři)  Sociální (dobré jednání s lidmi) Ab t kt í ( ží á í á b l ) Abstraktní (používání a práce se symboly)  Praktická (manipulace s různými věcmi) Bi6170 Genetika II / 24.9.2014  Praktická (manipulace s různými věcmi) genetické faktory (A)genetické faktory (A) // společné vlivy prostředí (C)společné vlivy prostředí (C) // jedinečné vlivy prostředí (E)jedinečné vlivy prostředí (E) // věkové rozdílyvěkové rozdíly Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 jedinečné vlivy prostředí (E)jedinečné vlivy prostředí (E) // věkové rozdílyvěkové rozdíly Studium genetické determinace inteligence:Studium genetické determinace inteligence:Studium genetické determinace inteligence:Studium genetické determinace inteligence:  Bouchard TJ Jr. Genetic and environmental influences on adult intelligence and special mental abilities. Human Biology 70, 257-279, 1998. Korelační koeficienty pro výsledky IQ testů u MZ a DZ Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 y p ý y dvojčat vychovávaných společně (S) a odděleně (O) Studium genetické determinace inteligence:Studium genetické determinace inteligence:Studium genetické determinace inteligence:Studium genetické determinace inteligence:  Davies G, Tenesa A, Payton A et al.: Genome-wide association studies establish that human intelligence is highly heritable and polygenic. Molecular Psychiatry 16, 996-1005, 2011.  3 500 dospělých (18-90 let) – UK, Norsko IQ t t ( l í á b hl t ř š í IQ testy (slovní zásoba, rychlost řešení, deduktivní schopnosti)  malý efekt stovek až tisíců genů (50% podíl)  analýza cca 500 000 SNP polymorfismů  osoby analýza cca 500 000 SNP polymorfismů  osoby s vyšší inteligencí si byly "geneticky podobnější" Bi6170 Genetika II / 24.9.2014 Bi6170 Genetika II / 24.9.2014