GENETYKA Anna Sadakierska Chudy , Grażyna Dąbrowska str4

Rozdział 7

Mutacje

Termin mutacje wprowadził Hugo de Vries w 1901 roku w wyniku prac nad zmiennością skokową u wiesiołka Lamarcka (Oenothera lama rekiem a).

Mutacje to nagłe, trwałe, dziedziczne zmiany informacji genetycznej. Osobniki o zmienionym genotypie nazywamy mutantami. Mutacje mogą zachodzić w kodujących i niekodujących częściach genomu.

Mutacje rzadko są korzystne dla organizmu, częściej obojętne, najczęściej są subletalne lub letalne (np. mutacje zmieniające aminokwasy kodowane przez ko-dony 9 i 291 ludzkiego genu LPL lipazy lipoproteinowej obniżają poziom cholesterolu HDL, podwyższają poziom trójglicerydów i ryzyka choroby wieńcowej, zaś mutacja zmieniająca kodon 474 na kodon STOP, podwyższając poziom cholesterolu HDL, chroni przed arteriosklerozą; pod adresem: http://www.gate.net/ /~rwms/EvoEvidence.html, wybierając beneficial mulations, można znaleźć inne przykłady korzystnych mutacji. Biolodzy wykorzystują zjawisko mutacji w badaniach funkcji genów.

Powszechnie uważa się, że mutacje są jednym z motorów napędowych ewolucji (dzięki nim powstają nowe allele genów, czasami też prowadzą do powstania nowych gatunków), jednak niewiele jest na to dowodów. Schemske i Bradshaw Jr. w 1999 r. skrzyżowali w laboratorium dwa gatunki Mimulus (które w naturze się nie krzyżują), różniące się kolorem kwiatów, produkcją nektaru oraz tym, że jeden był zapylany przez owady, a drugi przez kolibry. Rosnące na polu mieszańce, różniące się barwą kwiatu od obu wyjściowych gatunków, były częściej odwiedzane przez inny organizm zapylający niż gatunek, do którego je przypisano. Otrzymanie mieszańców było więc namiastką mutacji, która przy zajściu dodatkowych wydarzeń, np. zmian klimatu czy infekcji pasożytów prowadzących do wymarcia zapylających pszczół, zapoczątkowałaby proces specjacji.

Podatność na mutacje jest różna dla różnych genów, dlatego możemy podzielić je na geny labilne i stabilne.

-    Gen czynnika VIII krzepliwości krwi jest przykładem genu labilnego. U Vi ludzi chorych na hemofilię zaobserwowano mutacje cle novo.

-    Gen pląsawicy Huntingtona należy do genów stabilnych, choroba jest efektem dziedziczenia mutacji, a nie mutacji powstających de novo. Choroba ta została opisana w IS72 roku przez Johna Huntingtona, występuje

z częstością 1:10 000 w populacji europejskiej. Choroba ujawnia się po 40 roku życia, powoduje ciężkie zaburzenia neurologiczne i prowadzi do śmierci. Przypuszcza się, źe mutacja powodująca pląsawicę pojawiła się w Europie i przez emigrantów została przeniesiona na inne kontynenty (do dziś nie stwierdzono innych ognisk początku choroby).

Częstość mutacji jest niejednakowa dla różnych loci. Mutacje spontaniczne mogą powstać z większą częstością w charakterystycznych miejscach genu zwanych gorącymi miejscami (z ang. hot spots).

W genie hemofilii A gorącymi miejscami są wyspy CpG (odcinki bogate w dinukleotydy CG).

W genie dystrofiny (DMD) związanym z dystrofią mięśniową Duchen-ne'a. odkryto dwa miejsca, w których mutacje występują zwiększą częstością.

Czynniki dziedziczne mogą wpływać na częstość mutacji somatycznych. U D. melanogaster istnieje na chromosomie 2 gen MuF, gen mutatorowy, który zwiększa podatność innych genów na mutacje. Mutacje mutatorowe zwiększa ją częstość mutacji spontanicznych różnych genów, np. u E. coli mutacja w genie dna E kodującym polimerazę DNA III zwiększa częstość mutacji spontanicznych wielu genów o 1500 razy, ponieważ obniża właściwości korektorskie polimerazy (taki enzym pow oduje jednokierunkowy transwersję AT—»CG). Działanie mutatorowe wykazują również geny polimeraz DNA I i II u E. coli. Mutacje mutatorowe u faga T4 w genie 43 kodującym polimerazę DNA powodują 1000-krotny wzrost częstości mutacji spontanicznych, enzym w budowuje niewłaściwa odmiany tautomcryczne zasad, co prowadzi do transwersji pary GC—*TA. Gen polimerazy DNA u faga T4 może rów nież ulegać mutacjom antymutatorowym, które obniżają częstość mutacji spontanicznych i indukowanych, ponieważ zwiększają właściwości korektorskie polimerazy (nie wbudow uje ona odmian tautomcrycz-nych zasad).

U organizmów jednokomórkowych (bakterie, drożdże) wszystkie nieletalne zmiany są przekazywane komórkom potomnym, u organizmów' wielokomórkowych zaś znaczenie ewolucyjne mają tylko zmiany w linii komórek płciowych. Mutacje germinalne to mutacje w komórkach rozrodczych, są dziedziczone z pokolenia na pokolenia. Mutacje somatyczne to mutacje w komórkach somatycznych, nie są dziedziczone, w zależności od etapu rozwoju zarodkowego, w' którym powstaną mogą wystąpić we wszystkich lub w części komórek, natomiast u dorosłego osobnika mogą zajść tylko w części komórek. Zazwyczaj mutacje somatyczne są indukowane przez mutageny. Mutagcn może wywołać mutacje w genach odpowiedzialnych za proliferację komórek czy naprawę DNA, prowadząc w ten sposób do transformacji nowotworowej.