5 obserwujących
56 notek
14k odsłon
  282   0

Adaptacyjne mutacje synonimiczne, funkcjonalne pseudogeny 'konwergencja' molekularna

https://pl.wikipedia.org/wiki/Mutacja_cicha


"Mutacja synonimiczna to zmiana pojedynczego nukleotydu w genie (mutacja punktowa) nie powodująca zmiany aminokwasu w kodowanym białku ze względu na to, że kod genetyczny jest zdegenerowany, czyli jeden aminokwas może być kodowany przez kilka kodonów (np. zmiana CCC na CCU nie powoduje zmiany aminokwasu, gdyż obie trójki kodują prolinę). Wydaje się, że w niektórych przypadkach, jeśli zmiana następuje z kodonu preferowanego na rzadki, może to wpłynąć na szybkość syntezy białka, a to z kolei na szybkość jego zwijania, a zatem na jego strukturę przestrzenną, co może mieć wpływ na fenotyp"

image

Dowody na adaptacyjne podstawienia synonimiczne, jako wyniki eksperymentalnych ewolucji drobnoustrojów
Susan F. Bailey, Luz Angela Alonso Morales , Rees Kassen Genome Biology and Evolution , tom 13,

wydanie 9, wrzesień 2021

image


„Często się zakłada , że mutacje synonimiczne są neutralne pod względem dostosowania do wymagań środowiska, ponieważ nie zmieniają kodowanego aminokwasu, a zatem nie mogą być „zauważone” przez dobór naturalny.

Jednak coraz więcej dowodów każe wnioskować, że mutacje synonimiczne mają wpływ na dostosowanie za pośrednictwem ewolucji adaptacyjnej, poprzez wpływ mutacji synonimicznych na ekspresję genów i fałdowanie białek.

W niniejszym artykule dokonujemy przeglądu tego, czego przeprowadzane przez licznych badaczy eksperymenty mikrobiologiczne nauczyły nas o roli i zaangażowaniu mutacji synonimicznych w mechanizmy adaptacyjne.

Przegląd opisanych w literaturze naukowej eksperymentów z mutagenezą ukierunkowaną ujawnił, że rozkłady efektów dostosowania dla mutacji niesynonimicznych i synonimicznych są bardziej do siebie podobne – szczególnie w przypadku mutacji korzystnych – niż się spodziewali biolodzy przekonani o neutralnym charakterze mutacji synonimicznych. Z tych korelacji wynika, że rola i zakres wkładu mutacji synonimicznych w możliwości adaptacyjne organizmów są częstsze niż by to wynikało z wcześniejszych obserwacji.

Przegląd prac opisujących wyniki badań nad mechanizmami ewolucji adaptacyjnej , pokazuje, że mutacje synonimiczne wpływają na dostosowanie poprzez szereg mechanizmów molekularnych:

- Tworzenie niespecyficznych miejsc wiązania się polimerazy RNA z wpływem na transkrypcję.


- Mutacje z wpływem na stabilność i strukturę [konformację] matrycowego RNA, co ma bezpośredni wpływ regulację ekspresji genów na poziomie translacji.


- Wpływ na konformacje i stabilność białek.


Mutacje synonimiczne nie zmieniają kodowanych aminokwasów, ale nadal mogą wpływać na kondycję organizmów poprzez wpływ na ekspresję genów i strukturę białek. Dowody pochodzą obecnie z szeregu badań obserwacyjnych, z dziedziny genomiki porównawczej i z wyników badań eksperymentalnych. Pojawia się coraz więcej dowodów na to, że niektóre mutacje synonimiczne mogą mieć duży wpływ na dostosowanie, a zatem mogą odgrywać znaczną rolę w ewolucji adaptacyjnej w znacznie krótszych skalach czasowych niż zakładają zwolennicy neodarwinowskiej wizji ewolucji [w wyniku powstawania losowych mutacji selekcjonowanych przez dobór naturalny].

W tej pracy przeglądowej analizujemy dowody pochodzące z dwóch rodzajów badań eksperymentalnych. Pierwsze to te, które bezpośrednio określają ilościowo przydatność zbioru mutantów synonimicznych i niesynonimicznych pod względem pozytywnej selekcji – zwykle generowanych przez ukierunkowaną mutagenezę – na każdym etapie ewolucji eksperymentalnej. Ponadto zajmiemy się opisami i analizą eksperymentatorów, którzy śledzą dynamikę ewolucyjną rozmnażanych populacji hodowanych – w zaprojektowanych, kontrolowanych środowiskach.

Wyniki tych eksperymentalnych badań ewolucji identyfikują mutacje synonimiczne i niesynonimiczne [i inne], które powstają podczas ewolucji eksperymentalnej. W tym celu naukowcy sekwencjonują i porównują całe genomy. Obserwują i opisują zakres dostosowania i stopień sprawności mutantów pod względem zdobywania przewagi selekcyjnej w wyniku mutacji. Omówione tutaj rodzaje badań zostały przeprowadzone na populacjach wirusów, bakterii lub drożdży, dlatego z konieczności koncentrujemy się na procesach adaptacyjnych obserwowanych u tych drobnoustrojów.

Zakończymy dyskusją na temat wpływu błędnego założenia, że mutacje synonimiczne są neutralne i omówimy kierunki przyszłych prac nad rolą mutacji synonimicznych w ewolucji adaptacyjnej.”

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3078729

image

"[….] Niedawno doniesiono, że synonimowe mutacje punktowe występują znacznie częściej niż niesynonimowe zmiany zasad w pseudogenie Drosophila Est-6 .
U kur zaobserwowano, że w obrębie wielu IglV i IghVpseudogenów, liczba kodonów stop zawartych w sekwencji „kodującej” jest znacznie niższa niż można by się spodziewać, gdyby podstawienia nukleotydów występowały losowo; ponadto większość kodonów stop wprowadzonych przez mutacje punktowe jest następnie „korygowana” i eliminowana przez kolejne mutacje punktowe w tym samym kodonie.
Ta cecha, która występuje również w V H pseudogenów u myszy, może wskazywać, że te pseudogeny są w stanie kodować białka, lub że ochrona otwartych ramek odczytu umożliwia pseudogenom zaangażowanie w rearanżacje genów somatycznych."

Dodam, że uczeni nie tylko zajmują się rolą mutacji synonimicznych w kontekście ich przydatności adaptacyjnych.Znaleziono związek między tym rodzajem mutacji a wieloma chorobami: kancerogenezą skutkującą rozwojem nowotworów i innymi:

Lubię to! Skomentuj6 Napisz notkę Zgłoś nadużycie

Więcej na ten temat

Komentarze

Inne tematy w dziale Technologie