Постзиготная мутация - Postzygotic mutation
Postzygotic мутации (или postzygotic мутации ) является изменение организма геном , который приобретается в процессе его продолжительности жизни, вместо того , чтобы унаследовал от своего родителя (ей) через слияния двух гаплоидных половых клеток . Мутации, которые происходят после формирования зиготы, могут быть вызваны множеством источников, которые подпадают под два класса: спонтанные мутации и индуцированные мутации. Насколько вредна мутация для организма, зависит от того, что это за мутация, где она произошла в геноме и когда она произошла.
Причины
Постзиготические изменения в геноме могут быть вызваны небольшими мутациями, которые влияют на одну пару оснований, или большими мутациями, которые влияют на целые хромосомы и делятся на два класса: спонтанные мутации и индуцированные мутации.
Спонтанные мутации
Большинство спонтанных мутаций являются результатом естественных повреждений ДНК и ошибок во время репликации ДНК без прямого воздействия агента. Вот несколько распространенных спонтанных мутаций:
- Депуринизация - потеря пуринового (A или G) основания с образованием апуринового сайта. Апуриновый сайт, также известный как AP-сайт, представляет собой участок в генетической последовательности, не содержащий пуринового основания. Во время репликации пораженная двухцепочечная ДНК будет производить одну двухцепочечную дочернюю структуру, содержащую отсутствующий пурин, в результате чего последовательность останется неизменной. Другая нить даст более короткую нить без пурина и его комплементарного основания.
- Дезаминирование - аминогруппа основания заменена на кетогруппу . Это приводит к замене цитозина на урацил и замену аденина на гипоксантин, что может привести к неправильной репликации и репарации ДНК.
- Таутомеризация - Атом водорода на нуклеотидном основании перемещается, вызывая измененный образец водородных связей и неправильное спаривание оснований во время репликации. Например, кето- таутомер тимина обычно соединяется с аденином, однако енольный таутомер тимина может связываться с гуанином. Это приводит к неправильному совпадению пары оснований. Точно так же существуют амино- и имино- таутомеры цитозина и аденина, которые могут вызывать неправильное спаривание оснований с другими нуклеотидами.
Индуцированные мутации
Индуцированные мутации - это любые повреждения ДНК, вызванные агентом или мутагеном. Мутагены часто демонстрируют мутационную специфичность, что означает, что они вызывают предсказуемые изменения в последовательности ДНК. Вот несколько распространенных мутагенов, вызывающих мутации:
- Ультрафиолетовый свет (УФ) - вызывает ковалентное соединение нуклеотидных оснований пиримидина (Т или С) на одной цепи с образованием димера пиримидина. Димеры тимина-тимина - наиболее частая мутация, вызываемая УФ-светом. Поскольку димеры вызывают деструктивный излом в структуре ДНК, полимеразы часто имеют проблемы с чтением области, замедляя репликацию ДНК.
- Аналоги оснований - химические соединения, которые достаточно похожи по структуре и химическому составу на азотистые основания ДНК, так что они могут быть включены в последовательность. Эти аналоги не обладают такими же свойствами спаривания, как нормальные основания, поэтому они могут неправильно спариваться с нуклеотидами во время репликации. 5-бромурацил (5-BU) является обычным аналогом тимина, однако енольная форма 5-BU все еще способна связываться с аденином. Ионизированная форма, с другой стороны, соединяется с гуанином.
- Интеркалирующие агенты - химические соединения, которые помещаются между сложенными азотистыми основаниями в ДНК, вызывая мутацию сдвига рамки считывания. Некоторые интеркалирующие агенты, такие как даунорубицин , способны блокировать репликацию и транскрипцию, что делает их невероятно токсичными для пролиферирующих клеток.
- Реактивные формы кислорода (АФК) - высокореактивные кислородсодержащие молекулы, которые способны вызывать разрывы цепей ДНК и многие повреждающие эффекты на клеточные компоненты.
- Алкилирующие агенты - соединения, которые присоединяют алкильную группу к четырем основаниям. Когда к гуанину добавляется алкильная группа, это может привести к неправильному спариванию с тимином и нарушить точность репликации.
Последствия
Важным фактором, определяющим серьезность последствий постзиготных мутаций, является то, когда и где они происходят. В результате последствия могут варьироваться от незначительных до невероятно пагубных.
Мозаицизм
Когда человек унаследовал аномалию, она обычно присутствует во всех его клетках. Однако некоторые мутации, такие как изменение кода ДНК, эпигенетические изменения и хромосомные аномалии, могут возникать на более позднем этапе развития. Это приведет к тому, что одна клеточная линия потомства будет нормальной, а другая клеточная линия (и) будет аномальной. В результате человек считается мозаикой нормальных и аномальных клеток.
Мозаицизм - это наличие двух или более линий клеток с разными генотипами у одного человека. Он отличается от химеризма, который представляет собой слияние двух зигот, в результате чего образуется новая единственная зигота с двумя генотипами.
Потеря хромосомы Y
Потеря хромосомы Y (LOY) в клетках крови - наиболее распространенная постзиготическая мутация человека. Он тесно связан с возрастом и обнаруживается по крайней мере в 10% клеток крови у 14% и 57% мужчин в возрасте 70 и 94 лет соответственно. Мужчины с LOY имеют более высокую смертность от всех причин и смертность от рака по сравнению с здоровыми мужчинами. Кроме того, LOY связан с повышенным риском болезни Альцгеймера и сердечно-сосудистых заболеваний. Курение увеличивает риск индукции LOY более чем в три раза и имеет дозозависимый эффект на LOY-статус.
Трисомия 21 Мозаицизм
Трисомия 21 ( синдром Дауна ) - одна из наиболее распространенных хромосомных аномалий среди живорожденных. Из всех беременностей с трисомией 21 примерно 80% заканчиваются самопроизвольным абортом или мертворождением. 1-5% людей, у которых диагностирован синдром Дауна, на самом деле представляют собой мозаику с трисомией 21 «полноценной» степени. Остальные мозаики трисомии 21 помечены как мозаики «низкого качества», что означает, что хромосомная мутация происходит менее чем в 3-5% соответствующей ткани. В то время как мозаика с трисомией 21 высокого уровня демонстрирует сходные черты с полным синдромом Дауна, мозаика низкого уровня имеет тенденцию проявлять более мягкие черты, однако эффекты весьма различны в зависимости от распределения трисомных клеток.
Соматические мутации
Соматические мутации - это результат изменения генетической структуры после оплодотворения. Этот тип мутации также затрагивает клетки вне репродуктивной группы и, таким образом, не передается будущим потомкам.
Мутации зародышевой линии
Мутации зародышевой линии являются результатом изменения генетической структуры половых клеток . Эти мутации могут передаваться потомству и вызывать конституциональную мутацию. Конституционные мутации - это мутации, которые, когда они присутствуют в одной клетке, также присутствуют во всех других клетках, связанных с организмом.