Mutazio

Biologian, mutazioa izaki bizidun, birus edo kromosoma-kanpoko DNA edo edozelako material genetikoaren nukleotido sekuentziaren alterazio permanentea da[1].

Genetika
Osagai nagusiak
Ikerketa
Adarrak
  • Genetikaren adarrak
Medikuntza pertsonalizatua

Medikuntza pertsonalizatua
Argazkian Drosophila melanogaster euliaren mutante batzuk, begien eta gorputzaren kolorea aldatuta dutenak

Mutazioak DNAren erreplikazioan, bereziki meiosian, ematen diren akatsen ondorio dira, baina izan daitezke ere DNA kaltetzen duten bestelako kanpo faktoreen ondorioz, adibidez erradiazioaren edo karzinogenoen ondorioz. Akats hauek konpon daitezke (bereziki muturren bateratze mediatua mikrohomologia bidez[2]), edo beste akats bat sortu konpontzeko bidean ari direla[3][4]. Baliteke ere mutazio horiek erreplikazioan ematen diren akatsak izatea (translesio sintesia). Mutazioak DNA segmentuen insertzio edo ezabaketaren bideez ere gerta daitezke, elementu mugikor genetikoen ondorioz[5][6][7]. Mutazioek ez dute zertan aldaketa ikusgarririk egin behatu daitezkeen ezaugarrietan (fenotipoan). Mutazioek paper normala eta anormala dute prozesu biologiko askotan, hala nola eboluzioan, minbizian eta immunitate-sistemaren garapenean.

Mutazioak zelula somatikoetan edo ugalketa-zeluletan (gametoetan) gerta daitezke. Lehenengo kasuan ez dira mutazioa jasan duen organismoaren ondorengoetara transmitituko, baina gametoetan gertatzen direnean ondorengo guztiek heredatuko dituzte. Mutazioek aldaketak eragiten dituzte bizidunengan eta bizidunen populazioetan, gene-multzoen oreka apurtuz. Garrantzi handia dute, beraz, eboluzio biologikoaren prozesuan.

Laburpena

Mutazioek DNAren sekzio handiak bikoiztea ekar dezakete birkonbinazio genetikoaren bidez. Bikoizketa horiek gene berrien eboluziorako lehengai iturri garrantzitsuak dira, izan ere, milioi bat urtez behin hamarnaka eta ehunka gene duplikatzen dira animali genometan Gene[8] gehienak gene familia handitan biltzen dira, zeinak arbaso beretik datozen, eta sekuentzia-homologia dela-eta antzeman daitezke[9]. Gene berriak hainbat metodoren bidez sortzen dira. Eskuarki, antzinako gene baten bikoizketa eta mutazioaren bidez, edo gene ezberdinen zatiak birkonbinatuz, funtzio berriekin konbinazio berriak osatzeko[10][11]

Kasu horretan, domeinu proteikoek modulu bezala jarduten dute, bakoitzak funtzio berezi eta independente batekin, eta nahas daitezkeenak, propietate berriak dituzten proteina berriak kodifikatzen dituzten geneak sortzeko[9] Adibidez, giza begiak lau gene erabiltzen ditu argia hautematen duten egiturak egiteko: hiru kono zelularako edo kolorearen ikusmenerako, eta beste bat bastoi zelularako edo gaueko ikusmenerako. Laurak antzinako gene bakar batetik sortu ziren[12] Gene baten (edo genoma osoaren) bikoizketaren beste abantaila bat da ingeniaritzako erredundantzia handitzen duela. Horrek pareko gene batek funtzio berri bat hartzea ahalbidetzen du, beste kopiak jatorrizko funtzioa betetzen duen bitartean[13][14] . Beste mutazio mota batzuek noizbehinka gene berriak sortzen dituzte, aurretik kodifikatzailea ez den DNAtik abiatuta[15][16]

Kromosomen kopuruaren aldaketek mutazio handiagoak eragin ditzakete, non kromosomen barnean DNAren segmentuak apurtu eta, ondoren, berrantolatu egiten diren. Adibidez, Homininae-etan, bi kromosomek bat egin dute giza kromosoma 2 sortzeko; fusio hori ez zen gertatu gainerako tximinoetan, eta kromosoma horiek bananduta mantendu zituzten[17]. Eboluzioan, berrantolaketa kromosomiko horien funtzio garrantzitsuena zera izan daiteke: espezie berrietan populazio baten dibergentzia bizkortzea, populazioek gurutzatzeko aukera gutxiago izatea eraginez. Horrela, populazio horien arteko desberdintasun genetikoak mantenduko dira[18]

Genoman zehar desplazatu daitezkeen DNA sekuentziak, transposonak kasu, landare eta animalien material genetikoaren zati garrantzitsua dira, eta genomen eboluzioan garrantzitsuak izan ahal ziren. Adibidez, Alu sekuentziaren milioi bat kopia baino gehiago daude giza genoman, eta sekuentzia horiek gene-adierazpenaren erregulazioa bezalako funtzioak betetzeko bildu dira[19] DNA sekuentzia mugikor horien beste ondorio bat hau da: genoma baten barnean mugitzen direnean, existitzen diren geneak aldatu edo ezabatu dezaketela, eta beraz, dibertsitate genetikoa sor dezakete.

Letalak ez diren mutazioak gordailu genetikoaren barruan metatzen dira eta aldakortasun genetikoaren tamaina handitzen dute[20]. Gordailu genetikoaren barruko aldaketa genetiko batzuen ugaritasuna hautespen naturalaren bidez murriztu daiteke. Beste mutazio mesedegarriago batzuk berriz,  metatu egin daitezke eta moldaerazko aldaketak eragin.

Adibidez, tximeleta batek mutazio berriak dituzten kumeak sor ditzake. Mutazio horietako gehienek ez dute inolako eraginik izango, baina bakar batek tximeletaren kumeetako baten kolorea alda lezake, eta harrapakarientzat ikusteko zailagoa (edo errazagoa) bihurtu. Kolore-aldaketa hori onuragarria bada, tximeleta horrek bizirauteko eta bere ondorengoak sortzeko aukerak apur bat hobeak izango dira, eta denborarekin, mutazio hori duten tximeleten kopuruak populazioaren ehuneko handiagoa osa dezake.

Mutazio neutroak berriz, banakoaren dohipenean eraginik ez duten efektuak dituzten mutazioak dira. Bere maiztasuna handitu egin daiteke denboran zehar jito genetikoaren eraginez. Uste denez, mutazio gehien-gehienek ez dute eragin esanguratsurik organismo baten gaitasunean[21][22].Gainera, DNA konpontzeko mekanismoak gai dira aldaketa gehienak konpontzeko, mutazio iraunkor bihurtu aurretik eta organismo askok zelula somatikoak deuseztatzeko mekanismoak dituzte, bestela, betiko mutatuta geratuko liratekeenak.

Mutazio onuragarriek ugalketa-arrakasta hobetu dezakete[23][24]

Kausak

Mutazio gehienak naturan halabeharrez eta berez gertatzen dira. Edozein DNA zati edo genek izan ditzakete mutazioak. DNA bikoizteko prozesu konplexuetan (mitosian eta meiosian) akatsak gerta daitezke, eta horiek, era berean, berezko mutazioak eragin ditzakete. Berezko mutazioak espezie guztietan gertatzen dira, baina ez dute oso maiztasun handia. Giza espeziean, berez gertatzen diren mutazioen tasa honako hau dela esaten da: 10-5 gene eta gameto bakoitzeko; alegia, sortutako ehun mila gametotik batek mutazio bat darama gene jakin baterako[25]

Gizakiek, batez beste, 60 mutazio berri transmititzen dizkiete beraien seme-alabei. Urtero bi mutazio berri gehitzen zaizkio haur bati[26]

Lau mutazio mota daude: (1) bat-bateko mutazioak (molekulen deskonposizioa), (2) DNAn kalte naturalen erreplikazioaren deribazioaren ondoriozko mutazioak, (3) DNA konpontzean sartutako erroreak, eta (4) mutazio induzituak. Zientzialariek ere nahita sar ditzakete sekuentzia mutanteak, DNA erabiliz, esperimentazio zientifikoa egiteko.

Bat-bateko mutazioak

Mutazio espontaneoak probabilitate ez nuluarekin gertatzen dira, baita zelula osasuntsu eta ez kutsatu batean ere. Kalkulatzen da gizakien zelula bakoitzeko egunean 10.000 kalte oxidatibo sortzen direla naturalki DNAn, 100.000 arratoien zeluletan.

Berezko mutazioak aldaketa espezifikoagatik bereiz daitezke[27]

  • Tautomeria: base bat hidrogeno atomo bat birkotatuta aldatzen da. Base horren hidrogeno lotura patroia aldatuz, erreplikazioan zehar, baseen parekatze oker bat eragiten du[28]
  • Delezioa: Purina-base bat galtzea (A edo G) leku apuriniko bat osatzeko (AP gunea).
  • Desaminazioa: hidrolisi bidez, base normal bat jatorrizko amino taldearen ordez, zeto-talde bat duen base atipiko batera aldatzen da. Adibidez: C → U eta A → HX (hipoxantina).
  • Hariaren desagertzea: molde berriaren desnaturalizazioa erreplikazioan zehar, eta ondoren, birnaturalizazioa beste puntu batean ("lerradura"). Horrek delezio eta txertatzeak ekar ditzake.
  • Erreplikaren desplazamendua.

Errorearen aurrean erreplikazioa sahiestea

Gero eta froga gehiago dago berez sortzen diren mutazio gehienak DNAk molde-katean eragindako kaltearen ondorengo erreplikazio-akatsen ondorio direla (translesioen lesioen zeharrekoa da). Saguetan, mutazio gehienak translesien sintesiak eragiten ditu[34]. Era berean, Kunz et al[29]k legamian ikusi zuten base pare bakar baten berezko ordezkapenen % 60 baino gehiago translesioen sintesiak eragiten zituela.

Dna konponketan egindako akatsak

Modu naturalean gertatzen diren kate bikoitzeko hausturek DNAn maiztasun erlatiboki baxua duten arren, horiek konpontzeak mutazioak eragiten ditu. Mutur ez-homologoen lotura (NHEJ) kate bikoitzeko hausturak konpontzeko bide nagusietako bat da. NHEJ delakoak nukleotido batzuk ezabatzea dakar, bi muturren lerrokatze zehaztugabe ahalbidetzeko eta berriro elkartzeko. Ondoren, nukleotidoak gehituz hutsuneak betetzen dira. Ondorioz, NHEJk mutazioak sortu ohi ditu[30]

Mutazio induzituak

Mutazio induzituak genearen alterazioak dira, mutagenoekin eta ingurumen-kausekin kontaktuan jarri ondoren sorturikoak. Hau da, kanpoko agente batek eragindako mutazioak. Honi agente mutageno esaten zaio, eta bi eratakoa izan daiteke: fisikoa-esaterako, erradiazio ionizatzaileak edo ultramoreak, edo kimikoak-esaterako, bisulfito ioiak, azido nitrosoa, etab. Mutageno bakoitzak du mutatzeko modu espezifikoa; alegia, mutazio batzuekiko “zaletasuna”[25]

Hainbat faktorek eragin ditzakete maila molekularrean sorturiko mutazio induzituak:

  • Argi ultramorea: ondoz-ondoko base pirimidikoen artean lotura kobalenteak eratzen dira, horrela, pirimida dimeroak osatuz. Dimero berri horiek, helize bikoitza distorzionatzen dute. Ondorioz, DNAren erreplikazioa eta zatiketa zelularra blokeatzen da eta zelula hil daiteke.
  • Erradiazio ionizatzailea, X eta gamma izpiak- Nukleotidoen fosfodiester loturak apurtzen dituzte, ondorioz, DNA katea zatitu egiten da[25]
  • Hainbat substantzia kimikok
  • Base nitrogenatuen analogoak
  • Agente alkilatzaileak (nitrosoguanidina, etileno-oxidoa...)
  • Agente tartekatzaileak (akridina)
  • Zenbait eragile biologiko (mutazioak eragiten dituzten birusak -onkobirusak, adibidez-)

Mutazio motak

Gene baten sekuentzia hainbat modutan alda daiteke. Mutazio genetikoek eragin desberdinak dituzte osasunean, kokapen eta funtsezko proteinen funtzioaren aldaketen araberakoak dira. Geneen egiturako mutazioak hainbat motatan sailka daitezke.

Mutazioak sailkatzeko, zenbait irizpidetan oinarritu gaitezke. Esaterako, portaera genetikoaren arabera sailka daitezke: mutazioak beti azaleratzen badira, gainazartzaileak izango dira; mutatu gabeko aleloa ageri ez denean soilik azaleratzen badira, mutazioak azpirakorrak izango dira[25]

Mutazioek banakoengan duten eragina ere kontuan har daiteke sailkatzeko irizpide gisa. Hau da, eraginik gabeko mutazioak izango dira, banakoari onurarik edo kalterik egiten ez badiote; mutazio onuragarriak esaten zaie banakoari abantaila bat ekartzen badiote, eta mutazio kaltegarriak banakoari kalteren bat eragiten badiote. Mutazio kaltegarri hauek bereizten dira: mutazio patologikoak, gaixotasuna eragiten badute; mutazio teratologikoak, malformazioak sortzen badituzte; eta mutazio hilgarriak, heriotza ekartzen badute[25]

Aldaketa jasaten duen material genetikoaren arabera, bi mutazio mota daude: mutazio kromosomikoak eta gene-mutazioak. Mutazio kromosomikoetan kromosomen egitura edo kopurua aldatu egiten da. Aldaketa hauek mikroskopioen bidez antzeman daitezke. Gene-mutazioak ez dira mikroskopioan antzematen, geneen egitura kimikoari eragiten baitiote. Kasu honetan aldaketak maila molekularrean gertatzen dira (ADNaren nukleotidoak aldatzen dira)

Gaur egun gene-mutazioak dira benetako mutaziotzat jotzen direnak.

Mutazio kromosomikoak

Mutazio hauei aberrazio kromosomikoak ere deitzen zaie. Gene bati baino gehiagori eragiten diete (batzuetan gene askori) eta mutazioen eragina gene mutazioena baino garrantzitsuagoa da. Zatiketa zelularrean (meiosian batez ere) izandako akatsengatik sortzen dira. Mutazio horiek zitologian hautematen dira, eta kromosoma kopuruaren alterazioa (mutazio genomikoak) edo kromosomen morfologiarena gerta daitezke (egitura-mutazioak)[25]

Mutazio-genomikoak
  • Kromosomen kopuruaren aldaketa dakarte. Kromosoma kopurua aldatzeak eragina izan dezake kromosoma batean edo zenbaitetan (aneuploidiak), edo kromosoma multzo osoetan (euploidiak). Gainera, bai kromosoma bakarrak bai kromosoma multzoak gehiegi edo gutxiegi sortzea gerta daiteke. Meiosian kromosomak ondo banatu ez direlako gertatzen dira mutazio genomikoak. Esaterako, laukote bat I.anafasean ez zatitzearen ondorioz, gametoek kromosoma bat gehiago edo gutxiago izan dezakete. Mutazio aneuploideetan sortzen diren banakoek behar baino kromosoma gehiago edo gutxiago izaten dute. Bi kromosoma homologo izan behar dituztenean (espezie diploideetan), kromosoma bakarra baldin badute, monosomia (2n-1) dela esaten da; hiru baldin badituzte, trisomia (2n+1); lau baldin badituzte, tetrasomia (2n+2); etb[25]. Trisomien ondorioz sortutako gaitzen artean Down sindromea eta Klinefelter sindromea dira aipagarrienak.

Espezie diploide (2n) bat izanik, mutante genomiko euploide batek kromosoma multzo bakarra izan dezake(n). Horri monoploidea esaten zaio, eta, mutazioari, monoploidia. Hiru aldiz kromosoma gehiago ere izan ditzake (4n), baita gehiago ere; oro har, poliploideak dira[25]

Mutazio kromosomiko motak

Egitura-mutazioak
  • Kromosomen morfologian eragiten dituzte aldaketak. Hain zuzen ere, egitura mutazioek kromosoma zati batean eragiten dute. Gizakiek dituzten malformazio ugari horrelako mutazioen ondorio dira (“katu miauaren” sindromea, zenbait Downen sindrome, etb.). Egitura mutazioen hainbat mota daude:

Delezioa. Kromosoma zatiak galtzean datza. Galtzen diren zatiek gene kopuru handia badute, mutazioa patologikoa dela esan daiteke, baina baita hilgarria ere. Esate baterako, giza espeziearen 5. kromosomaren delezioaren ondorioz, “katu miauaren” sindromea sortzen da. Sindrome hori duten haurrek katuek egiten duten miauaren antzeko hotsak egiten dituzte eta mikrozefalia izaten dute.

Alderanzketa. Hau gertatzen denean, kromosoma zati batek 180 graduko bira egiten du, eta, horren ondorioz, zati horren gene sekuentzia alderantzikatua geratzen da kromosoma normalarekiko.

Bikoizketa. Kromosoma zati bat errepikatzearen ondorioz sortzen da bikoizketa; horrela, gene berdinen kopia egiten da.

Translokazioa. Kromosoma zati baten kokapena aldatzen denean gertatzen da: homologoak ez diren bi kromosomaren artean zatiak trukatzen direnean, edo kromosoma baten zati bat beste bati itsasten zaionean. Adibidez, giza espeziean, Filadelfia deitzen den kromosoma sortzen da: 22. kromosoma zati bat translokatzen da eta 9. kromosomaren beso laburrean azaltzen. Kromosoma hori leuzemia mieloide kronikoa duten gizabanakoen zenbait zelula somatikotan agertzen da. Translokazio bereziak hauek dira: bi kromosomaren fusioa, bakarra sortzeko; edo kromosoma baten fisioa bitan[25]

Down sindromea duen pertsona baten kariotipoa

Gene-mutazioak

Mutazio puntualak ere deitzen zaie. Genearen egitura edo konposizio kimikoa aldatzearen ondorioz sortzen dira, DNA bikoizketan gertatutako “akatsak” direla medio. Hauek dira, hain zuzen, mutazioak modu hertsian hartuta, gene baten alelo desberdinak egotearen erantzukizuna dutenak. Hain zuzen ere, ADNaren nukleotidoen sekuentzia aldatzen dute. Sekuentzia horretan nukleotido berri bat agertu edo gal daiteke, edo nukleotido batek beste bat ordezkatu dezake. Kasu hauetan guztietan mezu genetikoa aldatu egiten da, ADNaren kodoiak (baseen hirukoteak) aldatzen direlako.

Azpimarratu behar da nukleotido baten agerpenak edo galerak ondorio nabarmenagoak sortzen dituela nukleotidoen ordezkapenak baino, lehenengo kasuan kodoi asko aldatzen direlako, eta bigarren kasuan kodoi bakarra.

Kodoiak aldatzean itzulpen prozesuan sortzen diren polipeptidoak ere aldatu egiten dira. Horrek aldaketa fenotipikoak ekar ditzake.

DNAn gertatutako aldaketa batzuek eragina izan dezakete polipeptidoen sintesian, eta beste batzuek ez. Itzulitako aminoazido sekuentzia batean, ordezkapenak aldaketarik eragiten ez badu, horri mutazio isila deitzen zaio.

Kate polipeptidiko batean, aminoazido bat beste bat ordezkatzen ari bada, horrek esan nahi du esanahidun kodon batek beste bat ordezkatu duela. Orduan, hori mutazio neutrala izan daiteke, aminoazidoaren mutazioak proteinaren funtzioa aldatzen ez badu, edo esanahi faltsuan egindako mutazioa, proteinaren funtzioa aldatzen baldin bada; beraz, mutazioa adierazi egiten da.

Esanahidun kodon bat esanahirik gabekoa bihurtzean, geldiune bat sortzen da; alegia, kate polipeptidikoan amaiera bat, eta kate hori bukatu gabe geldituko da. Hori esanahirik gabeko mutazioa da.

Delezio puntual batean, base bat edo hiruren multiploa ez den base kopuru baten adizioaren ondorioz, nukleotidoen sekuentzian erabateko aldaketa gertatzen da, irakurketa lerroa lekuz aldatu baita. Mutazioari jarraitzen dioten kodon guztiak aldatu egingo dira, eta, horren eraginez, esanahia gal dezakete[25]

Mutazio-tasak

Mutazio-tasak asko aldatzen dira espezieen artean, eta mutazioa zehazten duten eboluzio-indarrak etengabe ikertzen dira.

Gizakietan, mutazio tasa genomako eta belaunaldiko 50-90 novo mutaziokoa da , hau da, gizaki bakoitzak, bere gurasoengan ez zeuden 50-90 mutazio berri metatzen ditu. Zifra hori milaka gizaki hirukoteren sekuentziaren bidez ezarri da, hau da, bi guraso eta gutxienez seme edo alaba bat

RNA birusen genomak RNAn oinarritzen dira, eta ez DNAn. RNAren genoma birala kate bikoitzekoa (DNArena bezala) edo kate sinplekoa izan daiteke. Birus horietako batzuetan (kate sinpleko giza immunoeskasiaren birusa, adibidez), erreplikazioa berehala gertatzen da, eta ez dago genomaren zehaztasuna egiaztatzeko mekanismorik. Erroreetarako joera duen prozesu honek mutazioak eragin ohi ditu.

Gaixotasunen arrazoiak

DNAren eremu kodifikatzaile batean mutazio batek eragiten dituen aldaketek proteinen sekuentzian erroreak sor ditzakete, proteina partzialak edo guztiz ez-funtzionalak eragin ditzaketenak. Zelula batek behar bezala funtzionatzeko, leku eta une egokietan milaka proteinak funtzionatzearen baitan dago. Organismoan funtsezko egitekoa betetzen duen proteina bat mutazio bidez aldatzen duenean, gaixotasun bat sor daiteke.

Drosophila espezie ezberdinen arteko geneen konparazioari buruzko ikerketa batek dioenez, mutazio batek proteina bat aldatzen badu, litekeena da mutazioa kaltegarria izatea. Izan ere, aminoazidoen polimorfismoen %70 inguruk ondorio kaltegarriak ditu, eta gainerakoak neutroak edo ez oso onuragarriak dira[31]. Mutazio batzuek gene baten DNAren oinarrien sekuentzia aldatzen dute, baina ez dute geneak sortutako proteina aldatzen. [32]

Begi gorriko indibiduo “basatia” Drosophila melanogaster-en

Herentziazko gaixotasunak

Mutazio bat zelula germinal batean badago, bere zelula guztietan mutazioa daraman ondorengo bat sor dezake. Hori da herentziazko gaixotasunen kasua. Zelula germinal baten barruan DNA konpontzeko gene batean mutazio bat badago, hozi-lerroan mutazio horiek daramatzaten gizakiek minbizia izateko arrisku handiagoa izan dezakete. Horren adibide bat albinismoa da: OCA1 edo OCA2 genean gertatzen da mutazioa. Nahasmendu hori duten pertsonek joera handiagoa dute minbizi-mota asko eta beste nahasmendu batzuk izateko, gainera, ikusmen arazoak izan ohi dituzte.

DNAn izandako kalteek arazoak sor ditzakete DNA erreplikatzean, eta erreplikazio errore horiek mutazio genetiko bat eragin dezakete, aldi berean, nahasmendu genetiko bat eragin dezakeena. DNAren kalteak zelularen DNA konpontzeko sistemak konpontzen ditu. Zelula bakoitzak hainbat bide ditu entzimek DNAn eragindako kalteak ezagutu eta konpontzeko. DNA modu askotan kaltetu daitekeenez, konpontzeko prozesua gorputza gaixotasunetatik babesteko modu garrantzitsua da. Behin DNAn izandako kalteak mutazio bat eragin duenean, mutazio hori ezin da konpondu.

Funtzioa kartzinogenesian

Bestalde, mutazio bat organismo baten zelula somatiko batean gerta daiteke. Mutazio horiek organismo beraren zelulen ondorengo guztietan egongo dira. Zelula somatikoen belaunaldietan zehar zenbait mutazio metatzea, zelula normaletik minbizi zelulara transformatzearen kausa nagusia da[33]

Funtzio galerako mutazio heterozigotoak dituzten zelulek (genearen kopia zuzen bat eta mutatu bat dutenak) kopia ez mutatuarekin funtziona dezakete, kopia zuzenak somatikoki mutazioa jasan arte. Mutazio mota hori maiz gertatzen da organismo bizidunetan, baina zaila da horien tasa neurtzea. Tasa horren neurketa garrantzitsua da pertsonek minbizia garatzeko izan dezaketen abiadura iragartzeko[34]

Unean uneko mutazioak DNAren erreplikazioan gertatzen diren berezko mutazioetatik sor daitezke. Mutazio-tasa mutagenoen arabera igo daiteke. Batetik, mutagenoak fisikoak izan daitezke: UV izpien erradiazioa, X izpiak edo muturreko beroa kasu. Bestetik, kimikoak: base pareak desplazatzen dituzten edo DNAren forma helikoidala aldatzen duten molekulak. Minbiziarekin lotutako mutagenoak sarritan aztertzen dira minbiziari eta horren prebentzioari buruz ikasteko.

Mutazio prioikoak

Prioiak proteinak dira eta ez dute material genetikorik. Hala ere, prioien erreplikazioa mutazioen eta hautespen naturalaren menpe dagoela frogatu da, beste erreplikazio forma batzuk bezala[35] PRNP giza geneak proteina prioiko nagusia (PrP) kodetzen du, eta gaixotasunak sortu ditzaketen prioien mutazioen menpe dago.


Mutazio onuragarriak

Proteinen sekuentzietan aldaketak eragiten dituzten mutazioak organismo batentzat kaltegarriak izan daitezkeen arren, batzuetan efektua positiboa izan daiteke ingurune jakin batean. Mutazioak ahalbidetu dezake organismo mutanteak tentsio jakin batzuei aurre egitea organismo basatiek baino hobeto. Gainera, azkarrago produzitzea ere ahalbidetzen du. Kasu honetan, mutazio batek joera izango du populazio baten hautespen naturalaren bidez ohikoagoa bihurtzea.

Eragile mutagenoak
Lehoi zuria, mutazio batek eragindakoa

Berezko mutazioen frekuentzia oso txikia da. Hala ere, zenbait agente fisiko-kimikok frekuentzia hori areagotzen dute; eragile mutagenoak dira, eta mutazio induzituak sortzen dituzte. Hona hemen garrantzitsuenak:


Minbizia eta mutazioak

Minbiziak ez die jarraitzen zelulen ohiko hazkundea arautzen duten faktoreei, izan ere, oraindik ez ditugu oso ondo ezagutzen. Baldintza arruntetan, zelulak beharrezkoa denean baino ez dira ugaltzen; hau da, garapenean, eta, geroago, galdutako zelulen ordez berriak jartzeko ohiko berritze prozesuetan (azala, hesteetako mukosa) edo prozesu traumatikoen ondoren (istripuak, gaixotasunak). Zelulek kontrola galtzen dutenean, zelulak ugaldu egiten dira, pilatu eta tumore gaiztoa sortzen da. Tumoreak solidoak izan daitezke (bularretakoa, umetokikoa, prostatakoa, urdailekoa, biriketakoa, kolonekoa). Tumore gehienak zelulen klonak dira; alegia, tumore zelula bilakatu den zelula bakar baten ondorengoak. Tumore gaiztoak, ondoko ehunetara zabaltzeaz gain, organismoko beste leku batzuetara ere zabal daitezke; izan ere, zelula batzuk hasierako tumoretik banandu eta beste ehun batzuetara joan daitezke linfa eta odol sistemak baliatuz, eta ehun berrietan tumore sekundarioak sortu. Prozesu horri metastasia deitzen zaio[25]


Minbiziaren garapena material genetikoan aldaketak gertatzearekin lotu izan da. Hain zuzen ere, lehenago esan dugun bezala, tumore gehienak minbizi zelulen klonak dira; horrek esan nahi du minbizia zeluletatik heredatutako propietatea dela. Gainera, anormaltasun kromosomikoak (delezioak, translokazioak) agerikoak dira minbizi zeluletan, eta kartzinogeno edo kantzerigeno gehienak (minbizia eragiten duten agenteak; esaterako, erradiazio ultramorea, erradiazio ionizatzaileak, tabakoaren kea eta hainbat produktu kimiko) mutagenoak ere badira[25]

Minbizia eragiten duten mutazioek hainbat gene motari eragin diezaiekete:

  • Protoonkogeneak: Hazkunde eta ugaltze kontrolerako mekanismoekin lotuta daude. Mutazioen bitartez, protoonkogeneak onkogene bilakatzen dira (tumoreak eragiten dituzten geneak).
  • Tumoreak kentzeko geneak: Zelulen gehiegizko ugalketa eragotzi eta zelula anormalak iraun ez dezaten saiatzea da horien lana. Horien mutazioak apoptosia eragozten du.
  • ADNa konpontzeko geneak.

Minbizi zelulen ezaugarriak:

  • Minbizi zelula bilakatu den zelula bakar batean dute sorrera, eta, beraz, zelula horretatik deribatzen dira oro ere minbizi zelulak izango direnak.
  • Etengabe ugaltzen dira, zelula arruntentzat dagoen kontroletik kanpo.
  • Ezaugarri fenotipikoak galtzen dituzte: horrela, esaterako, forma aldatu egingo da.
  • Kontaktu bidezko inhibitzea galtzen dute, eta batzuk besteen gainean jarri eta zenbait geruza osatzen dituzte.
  • Esperimentazio animalietan injektatzen direnean, tumoreak eragiten dituzte[25]

Minbizia ez da hereditarioa, zelula somatikoak baitira mutazioak jasaten dituztenak, ez gametoak. Hala ere, minbizia garatzeko joera dago hainbat familiatan. Izan ere, mutazioa jasatean tumoreak eragiten dituzten gene bereziak (onkogeneak) dituzte haien multzo genetikoan.

2017ko ikerketa baten arabera, minbizia eragiten duten mutazioen % 66 ausazkoak dira, % 29 ingurumen faktoreek eragiten dute eta % 5 herentziazkoak dira[36]

Historia

Mutazionismoa hautespen natural bidezko eboluzioaren alternatiba bat da, Charles Darwinen 1859ko Espezieen jatorria liburua argitaratu aurretik nahiz ondoren izan diren alternatibetetako bat, alegia.

Darwinen aurretik, biologoek saltazionismoan sinesten zuten, jauzi ebolutibo handien aukeran hain zuzen ere, berehalako espeziazioa barne. Adibidez, 1822an Étienne Geoffroy Saint-Hilairek espezieak bat-bateko eraldaketen bidez osa zitezkeela argudiatu zuen, geroago makromutazioa deituko zitzaiona . Darwin saltazionismoaren aurka agertu zen, eboluzioan gradualismoa azpimarratu zuen, geologian bezala. 1864an Albert von Köllikerrek Geoffroyren teoria berpiztu zuen.[37]

1902an, Hugo de Vries holandar botanikariak ikerketa batzuen emaitzak eman zituen ezagutzera: gau-lorea izeneko landarearekin Mendelen herentziari buruz egin zituen ikerketak  eta, oro har, espezie horren herentzia era ordenatuan eta aurreikusteko moduan gertatzen zela ohartu zen; ilarrarekin gertatzen zen bezala, alegia. Hala ere, tarteka, landarearen gurasoengan edo aurrekoetan azaltzen ez zen ezaugarriren bat nabaritzen zen. De Vriesen ustez, geneetan gertatzen ziren aldaketen ondorioz sortzen ziren ezaugarri haiek, eta aldatutako gene batean sortzen den ezaugarria gero haren ondorengoetara transmititzen da, herentziazko beste edozein ezaugarriren moduan. De Vriesek mutazioak deitu zien bat-batean gertatzen ziren aldaketa horiei, eta, aldaketa horiek dituzten organismoei, mutanteak[25]

Hugo de Vries botanikari holandarra onagra bat margotzen, itxura batean forma berriak sortu zituen landarea, bere esperimentuetan mutazio handiak eginez, Thérèse Schwartze, 1918.

Hugo de Vries botanikari holandarra onagra bat margotzen, itxura batean forma berriak sortu zituen landarea, bere esperimentuetan mutazio handiak eginez, Thérèse Schwartze, 1918.


Ondorioz, XX. mendeko lehen hamarkadan, mutazionismoa edo, Vriesek zioen bezala, mutationstheorie,[38][39]darwinismoaren arerio bihurtu zen, William Bateson, Thomas Hunt Morgan eta Reginald Punnett genetikariek denbora batez eman zioten babesarekin.[40]

XX. mendearen erdialdean, sintesi modernoaren aldekoek Darwinen eboluzioaren kontrakotzat eta eskola biometrikoaren etsaitzat jo zituzten lehen mutazionistak. Eta horrek nahastu egin zuen mutazionismoaren ulermena. 1918 inguruan, Ronald Fisher matematikariaren lanarekin hasitako genetika eta hautespen naturalaren sintesi batek garaitu zuen mutazionismoa.[118][119][120][121]  Hala eta guztiz ere, Mendelen genetika eta hautespen naturala 1902an hasi zen jada bateratzen, Udny Yuleren artikulu batekin,[122] eta lan teoriko eta esperimentalekin garatu zen Europan eta Amerikan. Egoera eztabaidagarria izan arren, lehen mutazionistek 1918an jada onartua zuten hautespen naturala. Gainera, etengabeko aldakuntza ezaugarri berean eragina duten gene ugariren emaitza bezala azaltzen zuten, altuera adibidez.[119][120]

Mutazionismoa, darwinismoaren beste alternatiba batzuekin batera, hala nola, lamarckismoa eta ortogenesia, baztertu egin zuten biologo gehienek, mendeldar genetikak eta hautespen naturalak elkarrekin arazorik gabe lan egin zezaketela egiaztatzean. Mutazioak bere lekua hartu zuen hautespen naturalak funtziona zezan funtsezko aldakuntza genetikoaren iturri gisa. Hala eta guztiz ere, mutazionismoa ez zen erabat desagertu. 1940an, Richard Goldschmidtek berriro defendatu zuen espeziazioa makromutazio bidezko urrats bakar batean, horrela sortutako organismoak "munstro itxaropentsu" bezala deskribatuz[123][124]. 1987an, Masatoshi Neik modu eztabaidagarrian argudiatu zuen bilakaera, askotan, mutazioek mugatzen zutela.125 Biologo modernoek, Douglas J. Futuymak besteak beste, zera ondorioztatu zuten: aldakuntza handiek bultzatutako eboluzioari buruzko baieztapen guztiak Darwindar eboluzioaren bidez azal daitezkeela ondorioztatzen dute.[126]


Erreferentziak
  1. «mutation | Learn Science at Scitable» www.nature.com (Noiz kontsultatua: 2018-12-11).
  2. (Ingelesez) Raghavan, S. C.; Kumari, R.; Srivastava, M.; Pandey, M.; Javadekar, S. M.; Sharma, S.. (2015-03). «Homology and enzymatic requirements of microhomology-dependent alternative end joining» Cell Death & Disease 6 (3): e1697.  doi:10.1038/cddis.2015.58. ISSN 2041-4889. PMID 25789972. PMC PMC4385936. (Noiz kontsultatua: 2018-12-11).
  3. (Ingelesez) Chen, Jia; Miller, Brendan F.; Furano, Anthony V.. (2014-04-29). «Repair of naturally occurring mismatches can induce mutations in flanking DNA» eLife  doi:10.7554/elife.02001. PMID 24843013. PMC PMC3999860. (Noiz kontsultatua: 2018-12-11).
  4. (Ingelesez) Rodgers, Kasey; McVey, Mitch. (2016-01-01). «Error-Prone Repair of DNA Double-Strand Breaks» Journal of Cellular Physiology 231 (1): 15–24.  doi:10.1002/jcp.25053. ISSN 1097-4652. PMID 26033759. PMC PMC4586358. (Noiz kontsultatua: 2018-12-11).
  5. (Ingelesez) «The molecular biology of cancer» Molecular Aspects of Medicine 21 (6): 167–223. 2000-12-01  doi:10.1016/S0098-2997(00)00007-8. ISSN 0098-2997. (Noiz kontsultatua: 2018-12-11).
  6. (Ingelesez) Petrov, Dmitri A.; Macpherson, J. Michael; Aminetzach, Yael T.. (2005-07-29). «Pesticide Resistance via Transposition-Mediated Adaptive Gene Truncation in Drosophila» Science 309 (5735): 764–767.  doi:10.1126/science.1112699. ISSN 1095-9203. PMID 16051794. (Noiz kontsultatua: 2018-12-11).
  7. (Ingelesez) «Shaping bacterial genomes with integrative and conjugative elements» Research in Microbiology 155 (5): 376–386. 2004-06-01  doi:10.1016/j.resmic.2004.01.012. ISSN 0923-2508. (Noiz kontsultatua: 2018-12-11).
  8. (Ingelesez) Carroll, Sean B; Grenier, Jennifer K; Weatherbee, Scott D. (2005). From DNA to diversity: molecular genetics and the evolution of animal design. Blackwell Pub. ISBN 978-1-4051-1950-4. PMC 53972564. (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  9. (Ingelesez) PubMed. 2021-05-07 (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  10. Orengo, Christine A.; Thornton, Janet M.. (2005-06-01). «Protein families and their evolution—a structural perspective» Annual Review of Biochemistry 74 (1): 867–900.  doi:10.1146/annurev.biochem.74.082803.133029. ISSN 0066-4154. (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  11. (Ingelesez) Semantic Scholar. 2021-06-23 (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  12. (Ingelesez) Bowmaker, James K.. (1998-05). «Evolution of colour vision in vertebrates» Eye 12 (3): 541–547.  doi:10.1038/eye.1998.143. ISSN 1476-5454. (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  13. Gregory, T. R.; Hebert, P. D.. (1999-04). «The modulation of DNA content: proximate causes and ultimate consequences» Genome Research 9 (4): 317–324. ISSN 1088-9051. PMID 10207154. (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  14. (Ingelesez) Hurles, Matthew. (2004-07-13). «Gene Duplication: The Genomic Trade in Spare Parts» PLOS Biology 2 (7): e206.  doi:10.1371/journal.pbio.0020206. ISSN 1545-7885. PMID 15252449. PMC PMC449868. (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  15. Liu, Na; Okamura, Katsutomo; Tyler, David M; Phillips, Michael D; Chung, Wei-Jen; Lai, Eric C. (2008-10). «The evolution and functional diversification of animal microRNA genes» Cell research 18 (10): 985–996.  doi:10.1038/cr.2008.278. ISSN 1001-0602. PMID 18711447. PMC 2712117. (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  16. (Ingelesez) Siepel, Adam. (2009-10-01). «Darwinian alchemy: Human genes from noncoding DNA» Genome Research 19 (10): 1693–1695.  doi:10.1101/gr.098376.109. ISSN 1088-9051. PMID 19797681. (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  17. (Ingelesez) Zhang, Jianzhi; Wang, Xiaoxia; Podlaha, Ondrej. (2004-05-01). «Testing the Chromosomal Speciation Hypothesis for Humans and Chimpanzees» Genome Research 14 (5): 845–851.  doi:10.1101/gr.1891104. ISSN 1088-9051. PMID 15123584. (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  18. (Ingelesez) Ayala, Francisco J.; Coluzzi, Mario. (2005-05). «Chromosome speciation: Humans, Drosophila, and mosquitoes» Proceedings of the National Academy of Science 102: 6535–6542.  doi:10.1073/pnas.0501847102. ISSN 0027-8424. (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  19. Häsler, Julien; Strub, Katharina. (2006-10-01). «Alu elements as regulators of gene expression» Nucleic Acids Research 34 (19): 5491–5497.  doi:10.1093/nar/gkl706. ISSN 0305-1048. (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  20. (Ingelesez) Eyre-Walker, Adam; Keightley, Peter D.. (2007-08). «The distribution of fitness effects of new mutations» Nature Reviews Genetics 8 (8): 610–618.  doi:10.1038/nrg2146. ISSN 1471-0064. (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  21. (Ingelesez) Book sources. (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  22. (Ingelesez) Bohidar, Himadri B.. (2015-01-05). Fundamentals of Polymer Physics and Molecular Biophysics. Cambridge University Press ISBN 978-1-316-09302-3. (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  23. (Ingelesez) Dover, Gabriel A.; Darwin, Charles. (2000). Dear Mr. Darwin: Letters on the Evolution of Life and Human Nature. University of California Press ISBN 978-0-520-22790-3. (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  24. (Ingelesez) Genetics and Evolution of Infectious Diseases. Elsevier 2017-01-12 ISBN 978-0-12-800153-0. (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  25. Biologia 2 Batxilergoa. ELKAR argitaletxea.
  26. (Ingelesez) «Older fathers pass on more genetic mutations, study shows» the Guardian 2012-08-22 (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  27. «Mutation, Mutagens, and DNA Repair» web.archive.org 2015-09-26 (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  28. (Ingelesez) Slocombe, L.; Al-Khalili, J. S.; Sacchi, M.. (2021-02-25). «Quantum and classical effects in DNA point mutations: Watson–Crick tautomerism in AT and GC base pairs» Physical Chemistry Chemical Physics 23 (7): 4141–4150.  doi:10.1039/D0CP05781A. ISSN 1463-9084. (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  29. Kunz, B A; Ramachandran, K; Vonarx, E J. (1998-04). «DNA sequence analysis of spontaneous mutagenesis in Saccharomyces cerevisiae.» Genetics 148 (4): 1491–1505. ISSN 0016-6731. PMID 9560369. PMC 1460101. (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  30. Lieber, Michael R.. (2010). «The Mechanism of Double-Strand DNA Break Repair by the Nonhomologous DNA End Joining Pathway» Annual review of biochemistry 79: 181–211.  doi:10.1146/annurev.biochem.052308.093131. ISSN 0066-4154. PMID 20192759. PMC 3079308. (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  31. Sawyer, Stanley A.; Parsch, John; Zhang, Zhi; Hartl, Daniel L.. (2007-04-17). «Prevalence of positive selection among nearly neutral amino acid replacements in Drosophila» Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104 (16): 6504–6510.  doi:10.1073/pnas.0701572104. ISSN 0027-8424. PMID 17409186. PMC 1871816. (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  32. Doniger, Scott W.; Kim, Hyun Seok; Swain, Devjanee; Corcuera, Daniella; Williams, Morgan; Yang, Shiaw-Pyng; Fay, Justin C.. (2008-08-29). «A Catalog of Neutral and Deleterious Polymorphism in Yeast» PLoS Genetics 4 (8)  doi:10.1371/journal.pgen.1000183. ISSN 1553-7390. PMID 18769710. PMC 2515631. (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  33. (Ingelesez) Ionov, Yurij; Peinado, Miguel A.; Malkhosyan, Sergei; Shibata, Darryl; Perucho, Manuel. (1993-06). «Ubiquitous somatic mutations in simple repeated sequences reveal a new mechanism for colonic carcinogenesis» Nature 363 (6429): 558–561.  doi:10.1038/363558a0. ISSN 1476-4687. (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  34. Araten, David J.; Golde, David W.; Zhang, Rong H.; Thaler, Howard T.; Gargiulo, Lucia; Notaro, Rosario; Luzzatto, Lucio. (2005-09-15). «A Quantitative Measurement of the Human Somatic Mutation Rate» Cancer Research 65 (18): 8111–8117. (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  35. (Ingelesez) 'Lifeless' prions can 'evolve'. 2010-01-01 (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  36. «NPR Cookie Consent and Choices» choice.npr.org (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  37. (Ingelesez) Sewall Wright. 2021-06-09 (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  38. (Ingelesez) Peter J. Bowler. 2020-10-12 (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  39. Vries, Hugo de; MacDougal, Daniel Trembly. (1906). Species and varieties : their origin by mutation. Chicago : The Open Court ; London : Kegan Paul Trench and Trubner (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).
  40. Punnett, Reginald Crundall. (1915). Mimicry In Butterflies. (Noiz kontsultatua: 2021-07-02).

Ikus, gainera

Kanpo estekak
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.