Bir mutasyon , genomdaki genetik bilginin ( DNA veya RNA dizisi ) nadir, tesadüfi veya indüklenmiş bir değişikliğidir .
Etkilenen genom parçasına bağlı olarak, bir mutasyonun sonuçları değişebilir. Mutasyona uğramış genetik dizilim bir sonraki nesle aktarılırsa, bir mutasyonun kalıtsal olduğu söylenir (bkz. germ hattı mutasyonları). Biyolojik çeşitliliğin unsurlarından biridir ve türlerin evrimine katılması muhtemel birçok faktörden biridir.
Birkaç mutasyon türünü ayırt edebiliriz.
Bir mutasyon, örneğin, bir cinsiyet kromozom ile ilgili durumlarda, cinsel olduğu söylenir X / Y de memelilerde veya W / Z kuşlarda. Cinsiyet kromozomları dışındaki bir kromozomu etkilediğinde bir mutasyonun otozomal olduğu söylenir .
Bir mutasyon, aynı genin bir veya daha fazla nükleotidini etkilediğinde nokta olduğu söylenir .
ikame mutasyonlarıGirmeler ve silmeler mutasyonlar décalantes ve adı mutasyon iki tipi vardır indeller veya çerçeve kayması . 3'ün katı olmayan nükleotidlerin eklenmesi veya silinmesi, genetik kodun okuma çerçevesinde bir değişikliğe neden olacaktır . Zamanında çeviri , bu genellikle bir erken durdurma kodonu görünümünü tarafından kesildi bir proteini üretecektir.
Bu, DNA'daki çok sayıda nükleotid ile ilgilidir, böylece bir karyotip yapılırken mutasyon gözlemlenebilir : çoğaltma, yer değiştirme, ters çevirme, silme, yerleştirme.
Ayrıca kromozomların kaybı veya kazanımı da olabilir: trizomi , monozomi , anöploidi .
Bu mutasyonlar bir nesilden diğerine evrimleşirler, DNA seviyesindeki (CAG ve GGG) belirli üçlülerin önemli tekrarlarına karşılık gelirler. Bazı genetik hastalıklarda bulunurlar ( Fragile X sendromu , Steinert miyotonik distrofi , Huntington koresi ).
Çok hücreli hayvanlarda , somatik mutasyonların aksine germ hattı mutasyonları yavrulara aktarılabilir .
Doğal mutasyonlar rastgeledir, ancak ortaya çıkma sıklığı , bazen mutajenik ajanlar veya faktörler olarak adlandırılan mutajenler tarafından arttırılabilir . Bu ajanlar fiziksel ( iyonlaştırıcı radyasyon ) veya kimyasal ( alkilleyici ajanlar , reaktif oksijen türevleri vb.) olabilir.
Günümüzde yöntemler, rastgele olmayan ve kontrollü mutasyonlara (Mutasyonun Tipi ve Niteliği) neden olmayı mümkün kılmaktadır. Bu yöntemler özellikle canlı organizmaların incelenmesinde, örneğin bir genin işlevlerini anlamak için yaygın olarak kullanılmaktadır.
Mutasyon, geleneksel olarak, bir veya daha fazla karakter düzeyinde meydana gelen ani ve kalıtsal bir değişiklikle saptanabilen, genetik bilginin bir modifikasyonu olarak tanımlanır.
Bununla birlikte, DNA'nın genetik bilgi için kimyasal bir ortam olarak gösterilmesi ve her bir kromozomu karakterize eden nükleotit dizisinin kesin bilgisine erişme olasılığı, yeni bir tanımın önerilmesine yol açmıştır: nükleotitlerin dizisini etkileyen herhangi bir değişiklik bir mutasyondur.
Ayrıca, popülasyon genetiği düzeyinde, mutasyon, kalıtsal mesajın tutarlı bir şekilde yeniden üretilmesinde bir hata olarak tanımlanır. Popülasyonda yeni veya halihazırda mevcut olan bir aleli diğerine dönüştürecektir. Mutasyonun evrimdeki rolü önemlidir, çünkü yeni genlerin tek kaynağıdır. Ancak mutasyon yoluyla yeni bir gen ortaya çıktıktan sonra, onun kaderini de belirleyecek olan bu değildir: eğer yeni alel elverişsiz ise veya eskilerinden daha elverişli ise, sonraki evrimi belirleyecek olan esas olarak seleksiyondur. onun frekansı.
Nüfus düzeyinde, büyüme mutasyon için sorun değil, popülasyonlara yardımcı olur, tam tersine... Kalıcılık genellikle genetik bilginin korunmasına bağlıdır. Bunu yapmak için organizmalar mutasyon oranını düşürmeye ve zararlı mutasyonları sınırlamaya çalışırlar. Bununla birlikte, yeni durumlara uyum sağlamak, nadir görülen faydalı mutasyonlar sağlamak için bir miktar genetik çeşitlilik gerektirir. Bir popülasyonda üretilen mutasyonların sayısı, popülasyonun büyüklüğüne ve onu oluşturan organizmaların mutasyon hızına göre belirlenir. Bu nedenle, herhangi bir canlı popülasyon büyüklüğü için, bir organizma, yaygın zararlı mutasyonlar ile uzun vadeli uygunluğu (hayatta kalma şansı) artıran daha nadir mutasyonlar arasındaki dengeyi optimize eden bir mutasyon oranı geliştirmelidir . Maliyetlerin faydalara optimal oranının koşullar ve yaşam tarzları ile değişmesi beklenmektedir. Yüksek bir mutasyon oranı, sabit bir çevrede iyi adapte olmuş bir organizma için, oldukça değişken bir çevrede kötü adapte olmuş bir organizmadan daha maliyetli olabilir.
Ancak mutasyon oranları seleksiyonla kontrol edilir ve minimize edilir . Teorik ve deneysel argümanlar, mutasyonların belirli ortamlarda büyürken - seçimin tekrarlanan nadir mutasyonlar gerektirdiği ve mevcut değişkenliğin sınırlı olduğu durumlarda - pozitif olarak seçilebileceğini göstermektedir . Bu, popülasyon küçük olduğunda ve nadir mutantlar , seçici uygunluk maliyetinden daha büyük bir seçici avantaj (örneğin antibiyotik direnci ) sunabildiğinde meydana gelir .
Örneğin , HIV -1 virüsü durumunda, transkripsiyon sırasında ters transkriptazın düşük aslına uygunluğu nedeniyle viral replikasyonun her döngüsünde birçok rastgele mutasyon meydana gelir. Bu mutasyonların bazıları, vahşi tip epitoplara özgü CTL (Sitotoksik T lenfositleri) tarafından uygulanan basınçla seçilecektir . Bununla birlikte, erken sitotoksik yanıtların daha etkili bir antiviral aktiviteye sahip olduğu görülmektedir ve bu yanıtın kaçması viral ilerlemeyi açıklayacaktır.
Bazı hastalıklar (genetik hastalıklar) veya belirli düşükler , genetik mirastaki zararlı veya ölümcül mutasyonlarla bağlantılıdır. İnsan türünün mutasyon oranı iyi bilinmemektedir. Doğal mutasyonlar ve/veya antropojenik kökenli mutajenik ürünlere maruz kalma nedeniyle insan türünü de ilgilendirmektedir; Belirli radyoaktif ürünlere (nükleer testler, kazalar bağlamında) ve çeşitli mutajenik kimyasallara maruz kalma , türler içindeki mutasyon oranını arttırmış olabilir. Bu popülasyon içinde , birkaç nesilde insan genetik dizilerinin mutasyon oranını tahmin etmek için, soybilimsel olarak iyi bilinen bir Hutterite popülasyonunun otozigotluğunun ölçülmesi de dahil olmak üzere, çeşitli değerlendirmelerin konusu olmuştur . Her biri iki ebeveyn ve bir çocuktan oluşan 5 üçlünün tüm genomlarının dizilenmesi, otozigotluk ile ilgili 44 segmentin tanımlanmasını mümkün kıldı. Bu temelde ve nükleotid polimorfizminden araştırmacılar , baz çifti ve nesil başına 1.20 × 10 -8 mutasyonluk bir "SNV ( tek nükleotid varyantları )" mutasyon oranı elde ettiler . CpG dinükleotidleri içindeki bazlar için mutasyon oranı (9.72 x 10 8 ) CpG olmayan bazlarınkinin 9.5 katıydı ve bu mutasyonlar %85 baba kaynaklıdır. Mutasyonların tek tip olmayan dağılımı, "mutasyonel sıcak noktalar" veya diğer uzun vadeli gen dönüşüm bölgelerinin varlığını düşündürür .
Birkaç tür mutasyon, CMHI moleküllerinin sunumunu bozabilir. Epi-topların yan bölgeleri seviyesindeki mutasyonlar, viral proteinlerin proteazom tarafından parçalanma kapasitesine veya hücre içi taşıma kapasitesine müdahale edecektir. Benzer şekilde, epi-toplarda meydana gelen mutasyonların kendileri, CTL'lerin spesifik sitotoksik tepkisini azaltır. Bu mutasyonlar ankraj kalıntılarıyla ilgiliyse, peptidin CMHI molekülleri ile bağlanmasının tam bir inhibisyonuna neden olmaları muhtemeldir.
Son olarak, epi-toplardaki ankraj kalıntılarını çevreleyen amino asitleri etkileyen mutasyonlar, konformasyonel nedenlerle peptidin CMHI molekülü ile etkileşimini de değiştirebilir. CMHI-peptid bağı stabil değilse, kompleks TCR (T hücre reseptörü) ile karşılaşmadan önce ayrılır ve viral peptidin CTL tarafından tanınması gerçekleşemez.
HIV, üç tip baskıya maruz kalır: yapısal, işlevsel ve immünojenik bölgelerdeki spesifik bağışıklık tepkisi tarafından uygulanan seçim. Bu nedenle, virüs sürekli olarak epi-topların mutasyonları arasında bir dengeye zorlanır, bu da bu spesifik bağışıklık tepkisi tarafından tanınmadan kaçmasına izin verir, ancak bu mutasyonlar, kapasitesinde bir azalma gibi virüs için işlevsel bir maliyete neden olabilir. çoğaltma veya bulaşıcı gücü. Ayrıca, CTL yanıtı durumunda, işlevsel olarak önemli bölgelerde meydana gelen mutasyonların, mutantların yaşayamazlığına yol açacağı gösterilmiştir. Örneğin, Gag p-24'ü kodlayan bölgedeki kaçış mutasyonları, uygunlukta önemli bir düşüşe neden olurken, Env gp 120 bölgelerindeki mutasyonların viral uygunluk için hiçbir etkisi yoktur.
Bir mutasyon , döllenmeye katılan bir eşey hücresini etkilerse , bu döllenme sonucu bireye iletilir ve her hücresinde bulunur. Bu mutasyon seçici bir avantaj sağlayabilir veya tam tersine zararlı, hatta öldürücü olabilir. Evrim sürecinin temelidir . Bununla birlikte, çoğu mutasyonun genler arasında , intronlarda veya etkilerinin minimum olduğu yerlerde ( eş anlamlı mutasyonlar ) meydana geldiği kabul edilir ; bu nedenle çoğu mutasyon muhtemelen nötrdür ve yalnızca şans eseri ( genetik sürüklenme ) korunur (veya elimine edilir ).
Öte yandan, çoğu tesadüfi mutasyonda olduğu gibi (ışınlama veya kimyasal maddelerden kaynaklanan), eğer somatik hücreleri etkiliyorsa , mutasyon iletilmez ve bu nedenle sadece doğrudan maruz kalan kişiyi etkiler. Hücreler aktif olarak bölünüyorsa, kansere dönüşebilecek bir tümörün oluşma olasılığı vardır . Tersine, bölünme yoksa etki ihmal edilebilir.
Mutasyonlar fenotipik sonuçlarına göre sınıflandırılabilir :
Mutasyonlar, genler arasındaki değişkenliğin varlığını açıklar. Onları taşıyan bireyin hayatta kalması için en az elverişli (zararlı) mutasyonlar, doğal seçilim oyunuyla ortadan kaldırılırken , çok daha nadir olan avantajlı mutasyonlar birikme eğilimindedir. Çoğu mutasyonun nötr olduğu söylenir, seçici değeri etkilemezler ve genetik sürüklenme oyunu ile sabitlenebilir veya ortadan kaldırılabilirler . Spontan mutasyonlar genellikle nadir ve rastgele, bu nedenle ana kaynağıdır, genetik çeşitlilik , sürücüleri evrim . Spontan mutasyonların nedenleri bilinmemektedir.
Örneğin, Çernobil kazası sırasında sezyum 137 ( 137 Cs ) tarafından üretilen ani mutasyonların , burada insan olan bir türün genomu üzerinde hiçbir yararlı ve kalıcı etkisi yoktur. Ancak 137 Cs'nin etkileri , yalnızca yüksek doz maruziyet için kontamine öznenin (kalp kusurları, kemik mineralizasyon bozuklukları, beyin bozuklukları) yavruları üzerinde dikkat çekicidir
Mutasyon tespiti için farklı teknikler şunlardır: