RODZAJE GENÓW

Transkrypt

1 MUTACJE spontaniczne indukowane germinalne somatyczne genomowe chromosomowe genowe euploidie aneuploidie - delecje substytucje - nullisomie - duplikacje -monosomie - trisomie - tetrasomie - inwersje -translokacje -chr. Koliste insercje delecje -izochromosomy 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- PENETRACJA GENU RODZAJE GENÓW Geny strukturalne (ang.: structural genes)- ich mutacje powodują zmianę struktury kodowanego przez nie białka; budują organizm Geny regulatorowe (ang.: regulatory genes)- ich mutacje powodują zmianę ilości białka produkowanego przez geny strukturalne; wpływają na ekspresję genów strukturalnych Geny cytohomeostatyczne (ang.: houskeeping genes)- ich mutacje powodują brak produkcji białka; ulegają stałej i niezmiennej ekspresji we wszystkich tkankach (mają stałą penetrację) Pseudogeny- geny, które w procesie ewolucji straciły zdolność do ekspresji 1

2 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 Mutacje somatyczne vs germinalne Mutacja Populacja komórek zmutowanych Komórka somatyczna somatyczna mitoza Komórka germinalna Mutacja germinalna Rozmnażanie płciowe Wszystkie komórki są zmutowane Żadna komórka nie jest zmutowana 2

3 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 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 Tempo mutacji spontanicznych u człowieka: mukowiscydoza 7x10-3 całkowity daltonizm 3x10-5 retinoblastoma (siatkowczak, nowotwór siatkówki) 10-5 plasawica Huntingtona 10-5 tempo nabywania oporności Escherichia Coli na faga Tl 3x10-6 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 3

4 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) 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 4

5 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

6 -binding peptides U człowieka występują zazwyczaj : 3 typy of I (A, B, C) i 3 typy of II (DR, DP,DQ) Liczba różnych receptorów w limfocytach T oscyluje w granicach 1,000,000,000,000,000 Każdy z nich potencjalnie rozpoznaje inny typ białka! Jak 6 wariantów molekuł jest w stanie związać do 1,000,000,000,000,000 różnych peptydów? Zróżnicowany a populacja Patogen nie rozpoznawany przez typy X ale i Y rozpoznawany przez X R i Y R XX YY XY XX XX R XY R YX R YY R YY X R X R 2 typy każdy po 2 warianty alleliczne to 10 różnych genotypów! Y R Y R X R Y R XY YY R XX R Każdy gen chce jak najlepiej. dla siebie samego gen- patogen organizm- obrona rozpoznanie i podjęcie działań: - zniszczenie komórek - odpowiedź immunologiczna 144 kombinacje 6

7 ..aby utrzymać się w tym samym miejscu, trzeba biec ile sił!! L. Carroll, 1871 silna konkurencja wymusza stałe zmiany ewolucyjne o charakterze kierunkowym L.Van Valen, 1973 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 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 7

8 Kto wybiera a kto jest wybierany? Monogamia Wspólnoty rodzinne Poligamia Promiskuityzm 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 Co w tym czasie robią myszy? - Niestety istnieje zjawisko imprintingu rodzinnego upośledzającego odnajdywanie różnego hipotezy na powiązanie zapachu z genami : 1. różne cząsteczki same wydzielają różne zapachy 2. różne cząsteczki mogą kodować jednocześnie wydzielanie różnego zapachu 3. białka wiążące w mogą determinować różny zapach 4. geny mogą wpływać na woń okrężną drogą przez kształtowanie szczególnej mikroflory 8

9 Czy tylko zapach? - Płetwa tłuszczowa u łososia atlantyckiego Salmo salar - Wielkość ostróg u bażanta Phasianus colchicus -Poroże u jelenia wirginijskiego Odocoileus virginianus - Barwa łusek na głowie u Ctenophorus pictus 9