A mutáció a genetikai információk ( DNS vagy RNS szekvencia ) ritka, véletlenszerű vagy indukált változása a genomban .
A genom érintett részétől függően a mutáció következményei változhatnak. A mutáció örökletesnek mondható, ha a mutált genetikai szekvenciát átadják a következő generációnak (lásd a csíravonal mutációit). Ez a biodiverzitás egyik eleme és egyike azon sok tényezőnek, amely részt vehet a faj evolúciójában .
A mutációk több típusát különböztethetjük meg.
A mutáció azt mondják, hogy a szexuális ha ez érinti a nemi kromoszóma, például X / Y a emlősök vagy W / Z madarakban. Azt mondják, hogy a mutáció autoszomális, ha a nemi kromoszómáktól eltérő kromoszómára hat .
Azt mondják, hogy a mutáció pont, amikor ugyanazon gén egy vagy több nukleotidjára hat.
Helyettesítési mutációkA beillesztések és a deléciók décalantes mutációk , és kétféle mutációnak nevezik őket : indelek vagy frame-shift . A 3-ból nem több nukleotid hozzáadása vagy törlése változást okoz a genetikai kód olvasási keretében . A fordítás idején ez leggyakrabban egy olyan fehérjét generál, amelyet egy korai stop kodon megjelenése csonkol meg.
Ez nagyszámú nukleotidra vonatkozik a DNS-ben, így a mutáció megfigyelhető a kariotípus elkészítésekor : duplikáció, transzlokáció, inverzió, deléció, inszerció.
Ez lehet a kromoszómák elvesztése vagy nyeresége is: triszómia , monoszómia , aneuploidia .
Ezek a mutációk nemzedékről nemzedékre fejlődnek, megfelelnek bizonyos triplettek fontos ismétlésének a DNS szintjén (CAG és GGG). Bizonyos genetikai betegségek ( Fragile X szindróma , Steinert myotonikus dystrophia , Huntington chorea ) megtalálhatók.
A többsejtű állatok , csíravonal mutáció lehet hárítani utódok, ellentétben a szomatikus mutációk .
A természetes mutációk véletlenszerűek, de előfordulásuk gyakoriságát mutagének növelhetik, amelyeket néha mutagén szereknek vagy tényezőknek is neveznek . Ezek a szerek lehetnek fizikai ( ionizáló sugárzás ) vagy kémiai ( alkilezőszerek , reaktív oxigénszármazékok stb.).
Ma a módszerek lehetővé teszik nem véletlenszerű és kontrollált mutációk kiváltását (a mutáció típusa és jellege). Ezeket a módszereket különösen széles körben alkalmazzák az élő szervezetek tanulmányozásában, például egy gén funkcióinak megértésére.
A mutációt hagyományosan a genetikai információ módosításaként definiálják, amelyet egy vagy több karakter szintjén bekövetkező hirtelen és örökletes változás észlel.
A DNS mint genetikai információ kémiai közegének bemutatása és az egyes kromoszómákra jellemző nukleotidszekvencia pontos ismeretéhez való hozzáférés lehetősége új definícióhoz vezetett: a nukleotidok szekvenciáját érintő bármilyen változás mutáció.
Ezenkívül a populációgenetika szintjén a mutációt az örökletes üzenet következetes reprodukciójának hibájaként definiálják. Az egyik allélt átalakítja egy másiká, újvá vagy már jelen a populációban. A mutáció szerepe az evolúcióban elengedhetetlen, mivel ez az egyetlen új génforrás. De ha mutációval megjelent egy új gén, akkor sem ez határozza meg jövőjét: ha az új allél kedvezőtlen, vagy ha kedvezőbb, mint a régiek, akkor főleg a szelekció határozza meg a későbbi evolúciót annak gyakorisága.
A populáció szintjén a növekedés nem jelent problémát a mutáció szempontjából, hanem segíti a populációkat, éppen ellenkezőleg ... A perzisztencia általában a genetikai információk fenntartásától függ. Ehhez az organizmusok megpróbálják csökkenteni a mutációk sebességét és korlátozni a káros mutációkat. Az új helyzetekhez való alkalmazkodáshoz azonban bizonyos szintű genetikai variációkra van szükség a ritka előnyös mutációk biztosításához. A populációban keletkező mutációk számát a mérete, valamint az azt alkotó organizmusok mutációs sebessége határozza meg. Ezért bármely adott életképes populációméretnél egy organizmusnak ki kell dolgoznia egy olyan mutációs rátát, amely optimalizálja az egyensúlyt a gyakori káros mutációk és a ritkább mutációk között, amelyek növelik a hosszú távú alkalmasságot (a túlélési esélyeket). A költségek és az előnyök optimális aránya várhatóan megváltozik a körülmények és az életmód függvényében. A magas mutációs ráta drágább lehet egy jól alkalmazkodó, állandó környezetben élő organizmus számára, mint egy rosszul alkalmazkodó organizmus számára egy nagyon változó környezetben.
A mutáció sebességét azonban szelekcióval szabályozzuk és minimalizáljuk . Elméleti és kísérleti érvek azt mutatják, hogy a mutátorok pozitívan választhatók ki, ha bizonyos táptalajokban növekednek - amikor a szelekcióhoz ismételt ritka mutációkra van szükség, és a rendelkezésre álló variabilitás korlátozott. Ez akkor fordul elő, amikor a populáció kicsi, és a ritka mutánsok szelektív előnyt (például antibiotikum-rezisztenciát ) kínálhatnak, mint az erőnlét szelektív költségei.
Például a HIV- 1 vírus esetében a véletlenszerű mutációk a vírusreplikáció egyes ciklusaiban fordulnak elő a fordított transzkriptáz alacsony hűsége miatt a transzkripció során. Ezen mutációk egy részét a vad típusú epitópokra specifikus CTL-ek (citotoxikus T-limfociták) által kifejtett nyomás választja ki . Úgy tűnik azonban, hogy a korai citotoxikus válaszok hatékonyabb antivirális aktivitással bírnak, és ennek a válasznak a elkerülése magyarázhatja a vírus progresszióját.
Néhány betegség (genetikai betegség) vagy bizonyos abortusz a genetikai örökség káros vagy végzetes mutációihoz kapcsolódik. Az emberi faj mutációjának sebessége nem ismert. A természetes mutációk és / vagy az antropogén eredetű mutagén termékek expozíciója az emberi fajokat is érinti; Bizonyos radioaktív termékeknek (nukleáris tesztek, balesetek összefüggései) és különféle mutagén vegyi anyagoknak való kitettség növelhette a fajon belüli mutációk arányát. Számos értékelés tárgyát képezte, többek között a közelmúltban a genitológiailag jól ismert hutteriták populációjának autozigozitásának mérésével annak érdekében, hogy ezen populáción belül megbecsülhessék az emberi genetikai szekvenciák mutációinak sebességét több generáción keresztül. Két szülőből és egy gyermekből álló 5 trió teljes genomjának szekvenálása lehetővé tette az autozigozitás által érintett 44 szegmens azonosítását. Ennek alapján és a nukleotid polimorfizmus alapján a kutatók bázispáronként és generációnként 1,20 × 10 -8 mutációjú „SNV ( egy nukleotid variánsok )” mutációs sebességet kaptak. A CpG dinukleotidok bázisainak mutációs aránya (9,72 × 10 -8 ) 9,5-szerese volt a nem CpG bázisokéinak, és ezek a mutációk az apai eredet 85% -át teszik ki. A mutációk nem egyenletes eloszlása "mutációs forró pontokra" vagy más hosszú távú génkonverziós helyek létezésére utal.
Többféle mutáció megzavarhatja a CMHI molekulák megjelenését. Az epi-csúcsok határoló régióinak szintjén mutációk megzavarják a vírusfehérjék proteaszóma általi hasításának képességét vagy az intracelluláris transzport képességét. Hasonlóképpen, az epi-topokban előforduló mutációk csökkentik a CTL-ek által adott specifikus citotoxikus választ. Ha ezek a mutációk a lehorgonyzó maradványokra vonatkoznak, akkor valószínűleg teljes gátlást okoznak a peptid kötődésében a CMHI molekuláival.
Végül, az epi-topokban lévő horgonymaradékokat kísérő aminosavakat érintő mutációk konformációs okokból módosíthatják a peptid és a CMHI-molekula kölcsönhatását is. Ha a CMHI-peptid kötés nem stabil, akkor a komplex disszociálódik, mielőtt találkozna a TCR-rel (T-sejt-receptor), és a vírusos peptid felismerése a CTL által nem történhet meg.
A HIV-t háromféle nyomásnak vetik alá: strukturális, funkcionális és szelekció, amelyet a specifikus immunválasz gyakorol az immunogén régiókban. Így a vírus állandóan egyensúlyba kényszerül az epi-topok mutációi között, amelyek lehetővé teszik a felismerés elkerülését ezen specifikus immunválasz révén, de ezek a mutációk funkcionális költségeket okozhatnak a vírus számára, például kapacitásának csökkenését. replikációjának vagy fertőző erejének. Ezenkívül a CTL válasz esetén kimutatták, hogy a funkcionálisan fontos régiókban előforduló mutációk a mutánsok életképtelenségéhez vezetnek. Például a Gag p-24-et kódoló régióban a menekülési mutációk jelentősen csökkentik a fitneszet, másrészt az Env gp 120 régiók mutációi nincsenek hatással a vírus fitneszre.
Ha egy mutáció a megtermékenyítésben részt vevő csírasejtet érinti , akkor az a megtermékenyítés eredményeként továbbjut az egyén számára, és minden sejtjében jelen lesz. Ez a mutáció szelektív előnyt nyújthat, vagy éppen ellenkezőleg, káros, sőt halálos lehet. Ez az evolúció folyamatának alapja . Elfogadott azonban, hogy a legtöbb mutáció gének között , intronokban vagy olyan helyeken fordul elő , ahol a hatásuk minimális ( szinonim mutációk ); a mutációk többsége tehát valószínűleg semleges, és csak véletlenül ( genetikai sodródás ) tartja őket meg (vagy szünteti meg ).
Másrészt, mint a legtöbb véletlenszerű (besugárzás vagy kémiai anyag által okozott) mutáció esetében, ha a szomatikus sejteket érinti , a mutáció nem terjed át, és ezért csak azt az egyént fogja érinteni, aki közvetlenül átesett rajta. Ha a sejtek aktívan osztódnak, fennáll annak a lehetősége, hogy daganat alakuljon ki, amely rákká fejlődhet . Ezzel szemben, ha nincs megosztottság, a hatás elhanyagolható.
A mutációk fenotípusos következményeik szerint osztályozhatók :
A mutációk magyarázzák a gének közötti változatosság létét. Azokat a mutációkat, amelyek a legkevésbé kedvezőek (károsak) az őket hordozó egyén túlélésére, a természetes szelekció játéka szünteti meg , míg az előnyös, sokkal ritkább mutációk általában felhalmozódnak. A legtöbb mutációról azt mondják, hogy semleges, nem befolyásolja a szelektív értéket, és rögzíthető vagy eltűnik a genetikai sodródás játékával . A spontán mutációk , általában ritkák és véletlenszerűek, tehát a genetikai sokféleség fő forrása , az evolúció mozgatórugói . A spontán mutációk okai nem ismertek.
Például a csernobili baleset során a 137. cézium ( 137 Cs ) által generált hirtelen mutációknak nincs jótékony és tartós hatása egy faj, itt az ember genomjára. De a 137 Cs hatása csak a szennyezett alany utódaira (szívhibák, csontmineralizációs rendellenességek, agyi rendellenességek) figyelemreméltó nagy dózisú expozíció esetén
A mutáció kimutatásának különböző technikái: