• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Naukowcy odkryli nowe fakty na temat mutacji genetycznych

    14.09.2009. 15:11
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Międzynarodowej grupie naukowców udało się dokonać pierwszego bezpośredniego pomiaru ogólnej częstości mutacji genetycznych u ludzi. Odkrycia zostały opublikowane w czasopiśmie Current Biology, a metoda opracowana przez badaczy przyczyni się do zrozumienia częstości mutacji i może ułatwić próby zmniejszenia liczby ich występowania.

    Według brytyjskich i chińskich naukowców mutacje są źródłem zmienności genetycznej, która może powodować różne choroby, np. raka, oraz stanowią ďż˝zegar molekularnyďż˝ służący do pomiaru okresów ewolucyjnych. Poszerzenie wiedzy na temat częstości mutacji bezpośrednio przyczyniłoby się do rozwoju badań medycznych i pomogłoby w zrozumieniu ewolucji człowieka. Dzięki udoskonalonym środkom pomiaru częstości mutacji ďż˝kalibracja molekularnego zegara ewolucyjnegoďż˝ byłaby bardziej efektywna.

    Historyczne szacunkowe wielkości częstości mutacji były pozyskiwane na podstawie obserwacji genotypowej i porównywania sekwencji homologicznych wśród blisko spokrewnionych gatunków.

    W ramach tych badań naukowcy przeprowadzili sekwencjonowanie tego samego odcinka DNA (ponad 10 milionów symboli (nukleotydów) z chromosomu Y) dwojga Chińczyków, których dzieliło trzynaście pokoleń, a następnie zliczyli liczbę różnic. Mężczyźni ci należeli do rodziny żyjącej w tej samej wiosce przez wieki, a ich wspólny przodek żył 200 lat temu.

    Badacze zauważyli, że chromosom Y posiada rzadkie mutacje i jest przekazywany w niezmiennym stanie z ojca na syna. Na przestrzeni pokoleń mutacje kumulują się w bardzo powolnym tempie.

    Zespół naukowców potwierdził dwanaście mutacji, z czego osiem nastąpiło w drodze in vitro, a cztery in vivo (tj. w naturalny sposób na przestrzeni pokoleń). Badania wykazały, że dwa chromosomy Y były identyczne w przypadku 10 149 073 na 10 149 085 zbadanych symboli.

    ďż˝Dzięki tym czterem mutacjom otrzymaliśmy spodziewaną dokładną częstość mutacji - 1 z 30 milionów nukleotydów w każdym pokoleniuďż˝ - stwierdził kierownik projektu dr Chris Tyler-Smith z instytutu Wellcome Trust Sanger.

    ďż˝Rozwiało to nasze obawy, ponieważ użyte metody (technologia sekwencjonowania nowej generacji) nigdy przedtem nie były testowane w tego rodzaju badaniach. Nowe mutacje są odpowiedzialne za szereg chorób genetycznychďż˝ - dodał. ďż˝Możliwość niezawodnego pomiaru częstości mutacji DNA oznacza, że możemy teraz zacząć badać, w jaki sposób częstości mutacji są zróżnicowane w różnych częściach genomu oraz być może pomiędzy różnymi osobnikamiďż˝.

    Naukowcy stwierdzili, że w ludzkim DNA występuje od 100 do 200 nowych mutacji (pojedynczych zmian zasad w sekwencji DNA odróżniających się od sekwencji odziedziczonej po rodzicach), dodając przy tym, że odpowiada to jednej mutacji w każdej grupie zawierającej od 15 do 30 milionów nukleotydów. Należy także odnotować fakt, iż większość tych mutacji jest nieszkodliwa i nie wpływa na życie codzienne czy wygląd.

    ďż˝Ilość wygenerowanych danych jeszcze kilka lat temu byłaby niewyobrażalnaďż˝ - wyjaśnił dr Yali Xue z instytutu Wellcome Trust Sanger w Wielkiej Brytanii, główny autor badania. ďż˝Jednakże znalezienie tej mikroskopijnej liczby mutacji było trudniejsze niż znalezienie igły w stogu sianaďż˝.

    Źródło: CORDIS

    Więcej informacji:

    Current Biology:
    http://www.cell.com/current-biology/

    Instytut Wellcome Trust Sanger:
    http://www.sanger.ac.uk/

    Źródło danych: Instytut Wellcome Trust Sanger, Current Biology
    Referencje dokumentu: Xue Y. et al. (2009) Human Y chromosome base-substitution mutation rate measured by direct sequencing in a deep-rooting pedigree (Pomiar częstości mutacji ludzkiego chromosomu Y na drodze zmiany zasad za pomocą bezpośred

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Mutacja cicha – mutacja sekwencji nukleotydowych, która nie ma wpływu na funkcjonowanie genomu. Są to mutacje w pozagenowym DNA, w niekodujących fragmentach genów i mutacje synonimiczne. Ok. 95,5% ludzkiego genomu może ulec mutacji bez znaczących zmian. Mutacja założycielska – jest to specyficzny typ mutacji charakteryzującej się identyczną sekwencją odcinka DNA u wszystkich osób dotkniętych daną mutacją. Osoby obarczone konkretną mutacją założycielską posiadają wspólnego przodka, u którego wystąpiła ona po raz pierwszy. Na podstawie badania długości fragmentów DNA zawierających mutację, można w przybliżeniu określić czas jej powstania. Dane o rozprzestrzenieniu konkretnej mutacji umożliwiają zrekonstruowanie procesów migracji osobników konkretnej populacji. Tranzycja – zmiana prawidłowych nukleotydów w DNA na inne w ramach jednej grupy zasad azotowych (puryn lub pirymidyn) - adeniny na guaninę, a cytozyny na tyminę (i na odwrót). Jeden z rodzajów mutacji genowych. Zarówno tranzycja jak i transwersja należą do typu mutacji jakim są substytucje.

    Nowotwór (łac. neoplasma, skrót npl – z greckiego neoplasia) – grupa chorób, w których komórki organizmu dzielą się w sposób niekontrolowany przez organizm, a nowo powstałe komórki nowotworowe nie różnicują się w typowe komórki tkanki. Utrata kontroli nad podziałami jest związana z mutacjami genów kodujących białka uczestniczące w cyklu komórkowym: protoonkogenów i antyonkogenów. Mutacje te powodują, że komórka wcale lub niewłaściwie reaguje na sygnały z organizmu. Powstanie nowotworu złośliwego wymaga kilku mutacji, stąd długi, ale najczęściej bezobjawowy okres rozwoju choroby. U osób z rodzinną skłonnością do nowotworów część tych mutacji jest dziedziczona. STK11IP – ludzki gen, znany też pod nazwami LIP1, KIAA1898, LKB1IP, STK11IP1, kodujący białko STK11IP. Białko STK11P wiąże się z białkiem kinazy LKB1 (STK11). Gen STK11P znajduje się w locus 2q36 i ma 25 eksonów. W przeszłości był genem kandydackim zespołu Peutza-Jeghersa (PJS), ale badania genetyczne u pacjentów z PJS u których nie wykryto mutacji w genie LKB1 nie wykazały również mutacji genu STK11P.

    Hipermutacje to takie mutacje, których częstotliwość jest większa, niż innych mutacji w organizmie, przynajmniej o jeden rząd wielkości, a zwykle jeszcze częściej. Hipermutacje zachodzą w określonych miejscach genomu i przyczyniają się do drastycznego zwiększenia zmienności tych miejsc. Przykładem mogą być mutacje zachodzące w tzw. regionach hiperzmiennych genów kodujących przeciwciała, dzięki czemu dochodzi do zwiększenia wariantów przeciwciał u danego osobnika. Konsekwencją tego zjawiska jest możliwość bardziej swoistego dopasowania się przeciwciała do antygenu. Replikator – w niektórych ujęciach teorii ewolucji to samopowielająca się struktura, dążąca do osiągnięcia jak największej liczby własnych kopii. Replikatorem może być np. ogień, który replikuje się poprzez przenoszenie się z obiektu na obiekt. Jednak istotnymi dla ewolucji replikatorami są te, które podlegają selekcji, a także mutacji i są dziedziczone przez kolejne pokolenia ich nośników. Struktury te muszą być też względnie trwałe, aby mogło występować duże prawdopodobieństwo ich dziedziczenia bez mutacji. W biologii replikatorami są geny. Natomiast w świecie kultury, analogicznie do genów, Richard Dawkins postuluje uznanie tzw. memów.

    Tyrozynemia, dawniej tyrozynoza – choroba genetyczna będąca skutkiem recesywnej mutacji autosomalnej. Istnieją 2 postacie choroby: tyrozynemia I w której efektem tej mutacji jest brak enzymu hydroksylazy fumaryloacetooctanowej (FAH) oraz tyrozynemia II (zespół Richnera-Hanharta) z niedoborem aminotransferazy tyrozynowej. Ewolucja molekularna – proces ewolucji dokonujący się na szczeblu DNA, RNA i białek. Niektórzy naukowcy, jak Motoo Kimura, sugerują, że główną przyczyną zmian ewolucyjnych na poziomie molekularnym są raczej losowe fiksacje selekcyjnie obojętnych lub niemal obojętnych mutacji, niż pozytywny dobór naturalny. Ta neutralistyczna teoria ewolucji molekularnej, jak nazwał ją Kimura, była niekiedy przeciwstawiana teorii doboru naturalnego Darwina, jednak sam Kimura twierdził, że nie stoją one w sprzeczności, lecz że teoria neutralistyczna kładzie większy nacisk na rolę mutacji i losowego dryfu genetycznego na poziomie molekularnym.

    Zegar molekularny – metoda pozwalająca oszacować kolejność i czas oddzielania się różnych linii ewolucyjnych na podstawie liczby mutacji nagromadzonych u poszczególnych współczesnych form. Według hipotezy zegara molekularnego istnieje statystyczna proporcjonalność pomiędzy czasem, który upłynął od ostatniego wspólnego przodka dwóch homologicznych łańcuchów białek, a liczbą aminokwasów różniących się pomiędzy ich sekwencjami.

    Monosomia – utrata jednego chromosomu z pary homologicznej, która wtedy zawiera tylko jeden chromosom zamiast dwóch. Rodzaj aneuploidalnej mutacji chromosomowej. Wszystkie tego typu mutacje wśród autosomów są śmiertelne. Natomiast mutacja chromosomów płci, czyli obecność tylko jednego chromosomu X, objawia się jako zespół Turnera.

    HAART (ang. highly active antiretroviral therapy) – terapia antyretrowirusowa stosowana w przypadku zakażenia HIV, w której podstawową zasadą jest stosowanie mieszanki co najmniej trzech leków przeciwretrowirusowych w kombinacji zalecanej przez światowych ekspertów (schemat podstawowy: dwa nukleozydowe inhibitory odwrotnej transkryptazy plus jeden nienukleozydowy inhibitor odwrotnej transkryptazy albo dwa nukleozydowe inhibitory odwrotnej transkryptazy plus jeden inhibitor proteazy). Celem terapii jest długofalowe zahamowanie replikacji wirusa HIV. Wirusa HIV cechuje zdolność do szybkiego wytwarzania mutacji, prowadzących do oporności na stosowane leki antyretrowirusowe. Wobec czego monoterapia szybko staje się nieskuteczna – bardzo szybko zostają wyselekcjonowane zmutowane wirusy, które wskutek mutacji są oporne na stosowany lek. W przypadku pierwszego, skutecznego leku, zydowudyny, po około roku stosowania obserwowano pojawienie się populacji wirusa HIV opornego na ten lek i utratę skuteczności terapeutycznej tego preparatu. Stosując równocześnie trzy leki antyretrowirusowe zmniejsza się szansę, że w wyniku mutacji powstanie rodzina wirusów równocześnie oporna na trzy jednocześnie stosowane leki. Podobne podejście współcześnie stosuje się w terapii gruźlicy. Tu też obowiązuje terapia wielolekowa.

    Dodano: 14.09.2009. 15:11  


    Najnowsze