MUTACJE GENOWE- SUBSTYTUCJE MUTACJE GENOWE- INSERCJE I DELECJE

Transkrypt

1 WSZYSTKIE OSOBNIKI TEGO SAMEGO GATUNKU POSIADAJĄ TE SAME GENY! NIE WSZYSTKIE OSOBNIKI DANEGO GATUNKU POSIADAJĄ TAKIE SAME GENY MIEJSCA KODUJĄCE W GENACH SĄ CHRONIONE PRZED UTRWALENIEM ZMIAN- MIEJSCA KONSERWATYWNE DLATEGO WIĘKSZOŚĆ GENÓW WYSTĘPUJE TYLKO W JEDNEJ FORMIE (BRAK JEST FORM ALTERNATYWNYCH- ALLELI) WYSTĄPIENIE ZMIANY W SEKWENCJI GENU (MUTACJI) NIE JEST JEDNOZNACZNE ZE ZMIANĄ FENOTYPOWĄ MUTACJE GENOWE- SUBSTYTUCJE Substytucja- zmiana jednego nukleotydu na inny tranzycja- zmiana jednej zasady purynowej na drugą purynową (A G), lub pirymidynowej na pirymidynową (T C) transwersja- zamiana zasady purynowej na pirymidynową lub odwrotnie (A T)/ (A C)/ (G T)/ (G C)/ AACGTACAGT TTGCA TGTCA tranzycja AACGCACAGT TTGCG TGTCA AACGTACAGT TTGCA TGTCA transwersja AACGAACAGT TTGCT TGTCA MUTACJE GENOWE- INSERCJE I DELECJE Insercja- wstawienie jednego lub kilku nukleotydów Delecja- ubytek jednego lub kilku nukleotydów AACGTACAGT TTGCATGTCA insercja AACGTTACAGT TTGCAA TGTCA AACGTACAGT TTGCATGTCA delecja AACG*ACAGT TTGC* TGTCA 1

2 PRZYCZYNY POWSTAWANIA MUTACJI Mutacje spontaniczne- często odwracalne! błędy w czasie replikacji błędy polimerazy tautomeria zasad NH 2 na =NH -CO na =C-OH Grupa ketonowa zamiena się w enolową MUTACJE SPONATNICZNE Częstość mutacji spontanicznych może się wahać od: 1 mutacji na gen na każde 10 4 replikacji do 1 mutacji na gen na każde replikacji, czyli przeciętnie: 1 mutacja na każde 10 6 replikacji Prawdopodobieństwo utrwalenia się wybranych mutacji spontanicznych, powodujących powstanie schorzenia de novo u człowieka: mukowiscydoza 7x10-3 (u 7 osób na 1000 chorych choroba nie jest skutkiem dziedziczenia lecz powstaje w wyniku utrwalenia mutacji de novo ) całkowity daltonizm 3x10-5 retinoblastoma (siatkowczak, nowotwór siatkówki) 10-5 plasawica Huntingtona 10-5 tempo nabywania oporności Escherichia Coli na faga Tl 3x10-6 PRZYCZYNY POWSTAWANIA MUTACJI Mutacje indukowane czynniki fizyczne promieniowanie jonizujące (X; α; β; γ) powoduje powstanie wolnych jonów + swobodnych elektronów promieniowanie niejonizujące (UV) hydroliza cytozyny lub tworzenie się dimerów tymin szok temperaturowy 2

3 PRZYCZYNY POWSTAWANIA MUTACJI Mutacje indukowane czynniki chemiczne kwas azotawy (HNO 2 ); dwusiarczan sodowy czynniki alkilujące (tlenki etylenu- EMS; halogenki metylu- MMS) Depurynizacja zasad- prowadzi do tranzycji barwniki akrydynowe (bromek etydyny) wbudowują się pomiędzy zasady- powodują delecje reaktywne formy tlenu (H 2 O 2 ) policykliczne węglowodory aromatyczne (dym papierosowy, spaliny samochodowe; benzopirenwęgiel drzewny) PRZYCZYNY POWSTAWANIA MUTACJI Mutacje indukowane czynniki chemiczne leki (antybiotyki; cytostatyki; psychotropowe) zaburzają cykl komórkowy i powodują śmierć komórki substancje spożywcze (produkty prolizy ów; mykotoksyny; środki konserwujące) źródło wolnych rodników! hydrazyny (grzyby pleśniowe) aflatoksyny (masło orzechowe) blokują białko p450 (cytochrom p450), katalizator utleniania ksenobiotyków MUTACJE GENOWE-SKUTKI Mutacje synonimiczne: zmiana nukleotydu w powoduje zmianę kodonu w ale nie powoduje zmiany przyłączanego u (kodon równoważny) TAC ACA AGA TAA AUG UGU UCU AUU TAC ACG AGT TAT AUG UGC UCA AUA 3

4 MUTACJE GENOWE-SKUTKI Mutacje typu nonsens: zmiana nukleotydu w powoduje powstanie kodonu STOP i zakończenie translacji TAC ACA AGA TAA AUG UGU UCU AUU TAC ACT AGA TAA AUG UGA UCU AUU START-STOP MUTACJE GENOWE-SKUTKI Mutacje typu zmiany sensu: zmiana nukleotydu w powoduje zmianę kodonu w i zmianę przyłączanego u TAC ACA AGA TAA AUG UGU UCU AUU TAC ACC GGA AAA AUG UGG CCU UUU START- trp - pro- phe MUTACJE GENOWE-SKUTKI Mutacje zmiany ramki odczytu: zmiana nukleotydu w powoduje zmianę pozycji kodonu START w i zmianę liczby ów TAC ACA AGA TAA AUG UGU UCU AUU TA T AC AAG ATA A AU AUG UUC UAU U START- phe- tyr

5 Alternatywny splicing Tranzycja T C umaszczenie czarne umaszczenie kruczoczarne epistatyczne względem innych genów warunkujących kolory np. podpalanie Mutacja w eksonie 2, genu miostatyny transwersja C A (466) i tranzycja G A (490) MUTACJE DYNAMICZNE Wielokrotne powielenie sekwencji CGG w części telomerowej chromosomu X- z. Łamliwego Chromosomu X Wielokrotne powielenie sekwencji CAG w chromosomie 6 Pląsawica Huntingtona 5

6 POLIMORFIZM POLIMORFIZM GENÓW JEST ZAWSZE OGRANICZONY - w populacji będzie zawsze zbyt mała liczba różnych form GENÓW aby móc tylko na ich podstawie odróżnić poszczególne osobniki MIEJSCA NIEKODUJĄCE MUTUJĄ W TYM SAMYM TEMPIE, CO GENY ALE RZADZIEJ SĄ NAPRAWIANE - miejsca niekodujące wybrane do odróżniania poszczególnych osobników charakteryzują się średnio dziesięcioma różnymi formami POLIMORFIZM - Przeciętnie geny posiadają 2 allele, co pozwala na utworzenie 3 możliwych kombinacji w populacji -8 alleli (form genetycznych) odpowiedzialnych za powstanie antygenów pozwala na utworzenie 36 różnych kombinacji w populacji - 10 różnych form powstałych w miejscu niekodującym pozwala utworzyć 55 różnych kombinacji w populacji - połączenie jednoczesnej analizy dwunastu takich miejsc pozwala uzyskać 7260 kombinacji LICZBA OSOBNIKÓW O IDENTYCZNYM GENOTYPIE 1000 niespokrewnionych psów: 333 spokrewnionych*

7 Allele wielokrotne Antygeny głównego układu zgodności tkankowej- zespół białek, odpowiedzialnych za prezentację antygenów limfocytom T w zależności od funkcji wyróżnia się trzy klasy : - klasy I znajdują się na wszystkich jądrzastych komórkach organizmu i uczestniczą w obronie przed patogenami wewnątrzkomórkowymi - klasy II występują na specjalnej komórkach prezentujących antygen - klasy III stanowią różne cząsteczki, związane z procesem prezentacji antygenu Zróżnicowany a populacja XX XX XX R XY R YX R YY R YY X R X R Patogen nie rozpoznawany przez typy X i Y ale rozpoznawany przez X R i Y R YY XY 2 typy każdy po 2 warianty alleliczne to 10 różnych genotypów! Y R Y R X R Y R XY YY R XX R 7

8 Strategie przetrwania- czyli w co lepiej inwestować? Skończona liczba różnych peptydów wiązanych przez cząsteczkę sprawia, że: - heterozygota ma od początku zwiększone szanse na odpowiedź immunologiczną niż homozygota - selekcja może iść w kierunku utrwalania mniejszej liczby alleli ale za to cenniejszych, z punktu widzenia ich oryginalności Każdy gen chce jak najlepiej. dla siebie samego gen- patogen organizm- obrona rozpoznanie i podjęcie działań: - zniszczenie komórek - odpowiedź immunologiczna 144 kombinacje Czy wszyscy musimy bać się patogenów? -organizmy niemigrujące muszą reagować na mutacje patogenów, ponieważ te mutują szybciej - organizmy migrujące muszą reagować na różne patogeny w różnych miejscach 8

9 Mister spoconego podkoszulka - U ssaków identyfikacja odbywa się głównie na podstawie wydzielanego zapachu. Dowiedziono również istnienia różnic w wyborze konkretnych nut zapachowych (a co za tym idzie i perfum) w zależności od profilu STAN WIEDZY Z DNIA pies bydło kot świnia koń owca kura koza królik cecha mono-genowa zdiagnozowana molekularnie