Herdabilidade e Interação Gene-Ambiente

A herdabilidade é uma estatística populacional que expressa a proporção da variação de um traço, dentro de uma população e ambiente específicos, que pode ser atribuída a diferenças genéticas entre os indivíduos. A interação gene-ambiente refere-se à forma como o efeito de uma variante genética num traço pode depender do ambiente, e vice-versa. Juntos, eles enquadram como a genética divide a variação de um traço, ao mesmo tempo que alertam contra a superinterpretação do que essa divisão significa para qualquer pessoa individual.

Definition

Herdabilidade é a fração da variância fenotípica numa população definida atribuível à variância genética; a herdabilidade em sentido restrito contabiliza apenas a variância genética aditiva, enquanto a herdabilidade em sentido amplo contabiliza toda a variância genética. A interação gene-ambiente ocorre quando o efeito do genótipo no fenótipo difere entre ambientes.

Scope

A entrada abrange a definição e estimativa da herdabilidade (incluindo em sentido restrito e amplo), o significado e as interpretações erróneas comuns da estatística, a interação e correlação gene-ambiente, e como os métodos genómicos estimam a herdabilidade a partir de dados genéticos. É um tópico conceptual e metodológico, não uma orientação clínica.

Core questions

• O que exatamente mede uma estimativa de herdabilidade e a que população se aplica?
• Por que a herdabilidade não diz nada direto sobre um indivíduo ou sobre se um traço pode ser alterado?
• Como a interação gene-ambiente e a correlação gene-ambiente complicam a partição da variância?
• Como a herdabilidade é estimada a partir de dados familiares versus dados genéticos de todo o genoma?

Key concepts

• Herdabilidade em sentido restrito (aditiva)
• Herdabilidade em sentido amplo
• Partição da variância fenotípica
• Herdabilidade baseada em SNP
• Interação gene-ambiente
• Correlação gene-ambiente
• Estimativa específica da população e do ambiente

Key theories

Partição da variância

O quadro de Fisher decompõe a variância fenotípica em componentes genéticos e ambientais, fornecendo a base formal para definir a herdabilidade como a razão da variância genética para a variância fenotípica total e para separar os efeitos genéticos aditivos dos não aditivos.

Mechanisms

A herdabilidade é calculada dividindo a variância de um traço entre indivíduos em componentes genéticos e ambientais; a parcela genética, em relação ao total, define a herdabilidade. Desenhos de família e de gémeos inferem isso da semelhança de parentes, enquanto os métodos genómicos estimam-na a partir da similaridade genética medida em muitas variantes. Por ser uma razão de variâncias, a herdabilidade depende das frequências alélicas e da gama de ambientes presentes na população estudada, e pode mudar se qualquer um deles se alterar. A interação gene-ambiente significa que o efeito aparente de uma variante pode diferir entre ambientes, e a correlação gene-ambiente significa que os genótipos podem ser distribuídos de forma não aleatória entre ambientes; ambos devem ser considerados ao interpretar os componentes da variância.

Clinical relevance

A herdabilidade e a interação gene-ambiente informam como a evidência genética sobre traços e doenças comuns é interpretada, incluindo por que uma alta herdabilidade não implica que fatores ambientais ou comportamentais sejam sem importância ou fixos. O material é apresentado para apoiar a leitura crítica da evidência genética ao nível populacional e não é uma base para previsão ou cuidado individual.

Epidemiology

Estimativas de herdabilidade foram produzidas para uma vasta gama de traços humanos e doenças comuns, tipicamente através de estudos de gémeos e famílias e, mais recentemente, dados genéticos de todo o genoma; as estimativas variam por traço, população e ambiente, o que é em si um ponto interpretativo importante.

History

O conceito deriva do quadro de partição de variância de Fisher de 1918 e foi desenvolvido para estimativa prática por geneticistas quantitativos como Falconer. Na era da genómica, métodos que estimam a herdabilidade diretamente a partir de variantes de todo o genoma — aplicados primeiro a traços como a altura humana — quantificaram a parcela genética capturada por variantes comuns e acentuaram o debate sobre a lacuna entre esta e a herdabilidade baseada em famílias.

Debates

O que a herdabilidade nos diz e o que não nos diz?

A herdabilidade é frequentemente mal interpretada como uma medida de quão 'genético' um traço é num indivíduo ou como fixo em diferentes contextos; na verdade, é uma razão de variâncias específica da população e do ambiente, e os seus limites são um tema recorrente na literatura.

Por que a herdabilidade baseada em famílias é frequentemente maior do que a herdabilidade capturada por variantes medidas?

As estimativas genómicas de variantes comuns frequentemente ficam aquém da herdabilidade baseada em famílias, com razões propostas incluindo variantes não detetadas, variação rara, interações e possível sobrestimação por desenhos familiares.

Key figures

• Ronald A. Fisher
• Douglas Falconer
• Peter Visscher
• Jian Yang

Seminal works

• fisher-1918
• visscher-2008
• yang-2010

Frequently asked questions

Uma herdabilidade de 80% significa que um traço é 80% genético em mim?

Não. A herdabilidade descreve a parcela da variação entre as pessoas numa população que acompanha as diferenças genéticas num dado ambiente; não divide a causa dentro de qualquer indivíduo singular.

O que é interação gene-ambiente?

É quando o efeito de uma variante genética num traço depende do ambiente — por exemplo, uma variante pode aumentar o risco apenas sob uma exposição particular — de modo que o genótipo e o ambiente nem sempre podem ser tratados como simplesmente aditivos.