Соматска мутација

Од Википедија — слободната енциклопедија

Соматска мутација ― промена во низата на ДНК на соматска клетка на многуклеточен организам со посветени размножувачки клетки; односно секоја мутација што се јавува во клетка различна од гамета, зародишната клетка или гаметоцит. За разлика од зародишните мутации, кои можат да бидат пренесени на потомците на организмот, соматските мутации обично не се пренесуваат на потомците. Оваа разлика е нејасна кај растенијата, на кои им недостига посветена зародишна линија, и кај оние животни кои можат да се размножуваат бесполово преку механизми како што се пупките, како кај членовите на родот Hydra.

Додека соматските мутации не се пренесуваат на потомството на организмот, соматските мутации ќе бидат присутни кај сите потомци на клетката во истиот организам. Многу видови рак се резултат на насобраните соматски мутации.

Дел од погодените клетки[уреди | уреди извор]

Соматските мутации кои се јавуваат порано во развојот на зародокот се воглавно присутни во поголем дел од телесните клетки. Во F), мутацијата се случила порано во развојот отколку во G), и затоа е присутна во повеќе од клетките на детето.
Соматските мутации кои се јавуваат порано во развојот на зародокот се воглавно присутни во поголем дел од телесните клетки. Во F), мутацијата се случила порано во развојот отколку во G), и затоа е присутна во повеќе од клетките на детето.

Поимот соматски воглавно се однесува на клетките на телото, за разлика од размножувачките (зародишни) клетки, од кои произлегува јајце-клетката или спермата. На пример, кај цицачите, соматските клетки ги сочинуваат внатрешните органи, кожата, коските, крвта и сврзното ткиво.[1]

Кај повеќето животни, одвојувањето на зародишните клетки од соматските клетки (развој на зародишните линии ) се случува во раните фази на развојот. Откако ќе се појави оваа сегрегација во зародокот, секоја мутација надвор од зародишните клетки не може да биде пренесена на потомството на организмот.

Сепак, соматските мутации се пренесуваат на сите потомци на мутирана клетка во истиот организам. Затоа, голем дел од организмот може да ја носи истата мутација, особено ако таа мутација се случи во раните фази на развој.[2] Соматските мутации што се случуваат подоцна во животот на организмот може да биде тешко да бидат забележани бидејќи тие можат да влијаат само на една клетка - на пример, послемитозен неврон;[3][4] подобрувањата во едноклеточното секвенционирање се важна алатка за проучување на соматската мутација.[5] И нуклеарната ДНК и митохондриската ДНК на клетката можат да собираат мутации; соматски митохондриски мутации се вмешани во развојот на некои невродегенеративни болести.[6]

Исклучоци од наследство[уреди | уреди извор]

Hydra oligactis со две пупки. Размножувањето со пупки е исклучок од правилото дека соматските мутации не можат да бидат наследени.

Постојат многу исклучоци од правилото дека соматските мутации не можат да бидат наследени од потомството. Многу организми едноставно не посветуваат посебна зародишна линија за време на раниот развој. Растенијата и морските животни како сунѓерите и коралите наместо тоа создаваат гамети од плурипотентни матични клетки во возрасни соматски ткива.[7][8] Кај цветните растенија, на пример, зародишните клетки можат да настанат од возрасни соматски клетки во цветниот меристем. Други животни без назначена зародишна линија се плаштарите и сплесканите црви.[9]

Соматските мутации, исто така, може да се пренесат на потомството кај организмите кои можат да се размножуваат бесполово, без производство на гамети. На пример, животните од жаркарскиот род Hydra можат да се размножуваат бесполово преку механизмот на пупкарење (тие исто така можат да се размножуваат и полово). Во родот Hydra, нова пупка се развива директно од соматските клетки на родителската Hydra.[10] Мутацијата присутна во ткивото што го создава организмот ќерка, ќе биде пренесен на тоа потомство.

Многу растенија природно се размножуваат преку вегетативно размножување - растење на ново растение од фрагмент од родителското растение - размножувајќи соматски мутации без чекорот на производство на семе. Луѓето вештачки предизвикуваат вегетативно размножување преку калемење и резници од стеблото.

Причини[уреди | уреди извор]

Поврзано: Мутагенеза
Diagram of UV light causing a pyrimidine dimer
УВ светлината може да ја оштети ДНК предизвикувајќи пиримидински димери. Соседните основи се поврзуваат едни со други, наместо преку „скалата“. Искривената молекула на ДНК не функционира правилно. Може да дојде до мутација ако се појават грешки при поправка или репликација на ДНК.

Како и кај зародишните мутации, мутациите во соматските клетки може да настанат поради ендогени фактори, вклучително и грешки при репликација и поправка на ДНК и изложеност на реактивни видови кислород произведени од нормални клеточни постапки. Мутациите може да се предизвикаат и со допир со мутагени, што може да ја зголеми стапката на мутација.

Повеќето мутагени дејствуваат така што предизвикуваат оштетување на ДНК - промени во структурата на ДНК, како што се пиримидинските димери, или кршење на една или двете ДНК нишки. Постапките за поправка на ДНК можат да ги отстранат оштетувањата на ДНК кои, инаку, при репликација на ДНК, би предизвикале мутација. Мутацијата е резултат на оштетување кога грешките во механизмот на поправка на ДНК предизвикуваат промена во нуклеотидната низа или ако биде појавена репликација пред да заврши поправката.

Мутагените можат да бидат физички, како што е зрачењето од ултравиолетовите зраци и ренгденските зраци, или хемиски, односно молекули кои директно општат со ДНК, како што се метаболитите на бензо[а]пиренот, моќен канцероген кој се наоѓа во чадот од тутунот.[11] Мутагените поврзани со ракот често се проучувани за да биде научено за ракот и неговото спречување.

Честота на мутација[уреди | уреди извор]

Истражувањата наведуваат дека честотата на мутации е воглавно повисока во соматските клетки отколку во зародишните клетки;[12] дополнително, постојат разлики во видовите мутации забележани во зародишот и во сомата.[13] Постои варијација во честотата на мутации помеѓу различни соматски ткива во ист организам[13] и помеѓу видовите.[2]

Милхоланд и колегите (2017) ја испитувале стапката на мутација на дермалните фибробласти (вид соматски клетки) и зародишните клетки кај луѓето и кај глувците. Тие ја мереле стапката на единечни нуклеотидни варијанти, од кои повеќето се последица на грешка во репликацијата. И во однос на мутационото оптоварување (вкупните мутации присутни во клетката) и стапката на мутации по клеточна делба (нови мутации со секоја митоза), стапките на соматски мутации биле повеќе од десет пати поголеми од оние кај зародишните, кај луѓето и кај глувците.

Кај луѓето, оптоварувањето на мутацијата кај фибробластите било над дваесет пати поголемо од зародишните клетки (2,8 × 10-7 во споредба со 1,2 × 10-8 мутации по базен пар). Прилагодени за разликите во проценетиот број на клеточни поделби, стапката на мутација на фибробластите била околу 80 пати поголема од зародишот (соодветно, 2,66 × 10-9 наспроти 3,3 × 10-11 мутации по базни парови по митоза).[2]

Разликата во стапката на мутација помеѓу зародишните и соматските ткива веројатно ја одразува поголемата важност на генетскиот интегритет во зародишот отколку во сомата.[12] Варијацијата во зачестеноста на мутациите може да се должи на разликите во стапките на оштетување на ДНК или на разликите во постапката на поправка на ДНК како резултат на покачени нивоа на ензими за поправка на ДНК.[13]

Во април 2022 година било објавено дека повеќето цицачи имаат приближно ист број на мутации до крајот на нивниот животен век, така што оние кои имаат сличен животен век ќе имаат слични стапки на соматски мутации, а оние кои живеат помалку/повеќе ќе имаат поголема/помала стапка на соматски мутации соодветно.[14][15]

Неврони[уреди | уреди извор]

Послемитозите неврони собираат соматски мутации со постојана брзина во текот на животот, и оваа стапка е приближно слична на стапките на мутации на митозно активните ткива.[16] Мутациите во невроните може да настанат како последица на ендогеното оштетување на ДНК и донекаде неточната поправка на таквата штета што се случува цело време во клетките.[16]

Соматска хипермутација[уреди | уреди извор]

Главна статија: Соматска хипермутација

Како дел од стекнатиот имунолошки одговор, Б-клетките што произведуваат антитела доживуваат стапка на мутација многу пати повисока од нормалната стапка на мутација. Стапката на мутација на антигенско врзувачките во кодираните низи на имуноглобулинските гени е до 1.000.000 пати повисока отколку во клеточните линии надвор од лимфоидниот систем. Главен чекор во созревањето на афинитетот, соматската хипермутација им помага на Б-клетките да произведуваат антитела со поголем афинитет на антигенот.[17]

Болест[уреди | уреди извор]

Соматските мутации се собирани во клетките на организмот како што старее и со секој круг на клеточна делба; улогата на соматските мутации во развојот на ракот е добро утврдена, а собирањето на соматските мутации е вмешана во биологијата на стареењето.[4]

Мутациите во невронските матични клетки (особено за време на неврогенезата)[18] и во послемитозните неврони доведуваат до геномска хетерогеност на невроните - познат како „соматски мозаицизам на мозокот“.[3] Собирањето мутации поврзани со возраста во невроните може да биде поврзана со невродегенеративни болести, вклучително и Алцхајмеровата болест, но поврзаноста не е докажана. Поголемиот дел од клетките на средишниот нервен систем кај возрасните се послемитозни, а возрасните мутации може да влијаат само на еден неврон. За разлика од ракот, каде што мутациите резултираат со клонска пролиферација, штетните соматски мутации може да придонесат за невродегенеративно заболување со клеточна смрт.[19] Точната проценка на оптоварувањето со соматски мутации во невроните затоа останува тешко да биде проценета.

Улога во канцерогенезата[уреди | уреди извор]

Повеќе информации: Соматска еволуција во ракот

Ако биде појавена мутација во клетка на организам, таа мутација ќе биде присутна кај сите потомци на оваа клетка во истиот организам. Собирањето одредени мутации во текот на генерации на соматски клетки е дел од постапката на малигна преобразба, од нормална клетка во клетка на рак.

Клетките со хетерозиготни мутации со губење на функцијата (една добра копија на ген и една мутирана копија) може да функционираат нормално со немутираната копија додека добрата копија не биде спонтано соматски мутирана. Овој вид мутација често се случува кај живите организми, но тешко е да биде измерена стапката. Мерењето на оваа стапка е важно за предвидување на стапката со која луѓето можат да развијат рак.

Поврзано[уреди | уреди извор]

Наводи[уреди | уреди извор]

  1. ↑ Campbell, Neil A., 1946-2004. (2009). Biology. Reece, Jane B. (8. изд.). Сан Франциско: Pearson Benjamin Cummings. ISBN 978-0-8053-6844-4. OCLC 174138981.CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 Milholland, Brandon; Dong, Xiao; Zhang, Lei; Hao, Xiaoxiao; Suh, Yousin; Vijg, Jan (2017-05-09). „Differences between germline and somatic mutation rates in humans and mice“. Nature Communications. 8: 15183. Bibcode:2017NatCo...815183M. doi:10.1038/ncomms15183. ISSN 2041-1723. PMC 5436103. PMID 28485371.
  3. ↑ 3,0 3,1 Verheijen, Bert M.; Vermulst, Marc; van Leeuwen, Fred W. (2018). „Somatic mutations in neurons during aging and neurodegeneration“. Acta Neuropathologica (англиски). 135 (6): 811–826. doi:10.1007/s00401-018-1850-y. ISSN 0001-6322. PMC 5954077. PMID 29705908.
  4. ↑ 4,0 4,1 Zhang, Lei; Vijg, Jan (2018-11-23). „Somatic Mutagenesis in Mammals and Its Implications for Human Disease and Aging“. Annual Review of Genetics. 52: 397–419. doi:10.1146/annurev-genet-120417-031501. ISSN 0066-4197. PMC 6414224. PMID 30212236.
  5. ↑ Gawad, Charles; Koh, Winston; Quake, Stephen R. (2016). „Single-cell genome sequencing: current state of the science“. Nature Reviews Genetics (англиски). 17 (3): 175–188. doi:10.1038/nrg.2015.16. ISSN 1471-0056. PMID 26806412.
  6. ↑ Schon, Eric A.; DiMauro, Salvatore; Hirano, Michio (2012). „Human mitochondrial DNA: roles of inherited and somatic mutations“. Nature Reviews. Genetics. 13 (12): 878–890. doi:10.1038/nrg3275. ISSN 1471-0056. PMC 3959762. PMID 23154810.
  7. ↑ Schoen, Daniel J.; Schultz, Stewart T. (2019-11-02). „Somatic Mutation and Evolution in Plants“. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics. 50 (1): 49–73. doi:10.1146/annurev-ecolsys-110218-024955. ISSN 1543-592X.
  8. ↑ Radzvilavicius, Arunas L.; Hadjivasiliou, Zena; Pomiankowski, Andrew; Lane, Nick (2016-12-20). „Selection for Mitochondrial Quality Drives Evolution of the Germline“. PLOS Biology. 14 (12): e2000410. doi:10.1371/journal.pbio.2000410. ISSN 1544-9173. PMC 5172535. PMID 27997535.
  9. ↑ Seipel, Katja; Yanze, Nathalie; Schmid, Volker (2004). „The germ line and somatic stem cell gene Cniwi in the jellyfish Podocoryne carnea“. The International Journal of Developmental Biology (англиски). 48 (1): 1–7. doi:10.1387/ijdb.15005568. ISSN 0214-6282. PMID 15005568.
  10. ↑ Otto, Joann J.; Campbell, Richard D. (1977). „Budding in Hydra attenuata: Bud stages and fate map“. Journal of Experimental Zoology (англиски). 200 (3): 417–428. doi:10.1002/jez.1402000311. ISSN 0022-104X. PMID 874446.
  11. ↑ Armstrong, Ben; Hutchinson, Emma; Unwin, John; Fletcher, Tony (2004). „Lung Cancer Risk after Exposure to Polycyclic Aromatic Hydrocarbons: A Review and Meta-Analysis“. Environmental Health Perspectives (англиски). 112 (9): 970–978. doi:10.1289/ehp.6895. ISSN 0091-6765. PMC 1247189. PMID 15198916.
  12. ↑ 12,0 12,1 Murphey, Patricia; McLean, Derek J.; McMahan, C. Alex; Walter, Christi A.; McCarrey, John R. (2013). „Enhanced Genetic Integrity in Mouse Germ Cells“. Biology of Reproduction. 88 (1): 6. doi:10.1095/biolreprod.112.103481. ISSN 0006-3363. PMC 4434944. PMID 23153565.
  13. ↑ 13,0 13,1 13,2 Chen, Chen; Qi, Hongjian; Shen, Yufeng; Pickrell, Joseph; Przeworski, Molly (2017). „Contrasting Determinants of Mutation Rates in Germline and Soma“. Genetics (англиски). 207 (1): 255–267. doi:10.1534/genetics.117.1114. ISSN 0016-6731. PMC 5586376. PMID 28733365.
  14. ↑ Cagan, Alex; Baez-Ortega, Adrian; Brzozowska, Natalia; Abascal, Federico; Coorens, Tim H. H.; Sanders, Mathijs A.; Lawson, Andrew R. J.; Harvey, Luke M. R.; Bhosle, Shriram (2022-04-21). „Somatic mutation rates scale with lifespan across mammals“. Nature (англиски). 604 (7906): 517–524. Bibcode:2022Natur.604..517C. doi:10.1038/s41586-022-04618-z. ISSN 0028-0836. PMC 9021023 Проверете ја вредноста |pmc= (help). PMID 35418684 Проверете ја вредноста |pmid= (help).
  15. ↑ „Mutations across species reveal clues to ageing“. BBC News (англиски). 2022-04-13. Посетено на 23 февруари 2024.
  16. ↑ 16,0 16,1 Abascal F, Harvey LMR, Mitchell E, Lawson ARJ, Lensing SV, Ellis P, Russell AJC, Alcantara RE, Baez-Ortega A, Wang Y, Kwa EJ, Lee-Six H, Cagan A, Coorens THH, Chapman MS, Olafsson S, Leonard S, Jones D, Machado HE, Davies M, Øbro NF, Mahubani KT, Allinson K, Gerstung M, Saeb-Parsy K, Kent DG, Laurenti E, Stratton MR, Rahbari R, Campbell PJ, Osborne RJ, Martincorena I. Somatic mutation landscapes at single-molecule resolution. Nature. 2021 May;593(7859):405-410. doi: 10.1038/s41586-021-03477-4. Epub 2021 Apr 28. PMID 33911282
  17. ↑ Teng, Grace; Papavasiliou, F. Nina (2007). „Immunoglobulin Somatic Hypermutation“. Annual Review of Genetics (англиски). 41 (1): 107–120. doi:10.1146/annurev.genet.41.110306.130340. ISSN 0066-4197. PMID 17576170.
  18. ↑ Bae, Taejeong; Tomasini, Livia; Mariani, Jessica; Zhou, Bo; Roychowdhury, Tanmoy; Franjic, Daniel; Pletikos, Mihovil; Pattni, Reenal; Chen, Bo-Juen (2018-02-02). „Different mutational rates and mechanisms in human cells at pregastrulation and neurogenesis“. Science (англиски). 359 (6375): 550–555. Bibcode:2018Sci...359..550B. doi:10.1126/science.aan8690. ISSN 0036-8075. PMC 6311130. PMID 29217587.
  19. ↑ Leija-Salazar, M.; Piette, C.; Proukakis, C. (2018). „Review: Somatic mutations in neurodegeneration“ (PDF). Neuropathology and Applied Neurobiology (англиски). 44 (3): 267–285. doi:10.1111/nan.12465. PMID 29369391.
Преземено од „https://mk.wikipedia.org/w/index.php?title=Соматска_мутација&oldid=5171389“