Cauze și tipuri ale mutațiilor genomice (cu exemple)

1485
Philip Kelley

mutații genomice sunt mutații (modificări) care afectează genomii în ceea ce privește modificările cantității (masei) de ADN. Acestea sunt reprezentate de modificări ale numărului de cromozomi și, prin urmare, de scăderea sau creșterea cantității de ADN dintr-un organism.

Aceste modificări ale numărului afectează, de asemenea, modelele de exprimare a genelor, uneori cu consecințe nedorite. Principalele mutații genomice sunt cauzate de erori sau modificări neașteptate în timpul diviziunii celulare (mitoză și / sau meioză).

Cariotipul unui om (XY) cu trisomie pe cromozomul 21. Este o mutație genomică (Sursa: Departamentul de Energie al SUA Programul de genom uman)

Indice articol

  • 1 Noțiuni de bază
  • 2 Tipuri de mutații genomice și cauzele acestora
    • 2.1 - Aneuploidii
    • 2.2 - Euploidii
  • 3 Referințe

Noțiuni de bază

Deoarece o mutație genomică are legătură cu modificările numărului de cromozomi ai unui individ, este pertinent să ne familiarizăm cu câteva concepte de bază:

- gene sunt fragmente de acid dezoxiribonucleic (ADN) care conțin informațiile care determină caracteristicile ființelor vii.

- În organismele eucariote, toate genele (genomul) sunt organizate în structuri definite cunoscute sub numele de cromozomi și că sunt conținute într-un organet numit nucleu.

- Toate organismele sunt compuse din celule, care sunt produsul unuia sau mai multor evenimente de diviziune celulară (mitoză sau meioză) și diferențierea.

- În timpul diviziunii unei celule, fie prin mitoză, fie prin meioză (diviziune reductională), pot apărea modificări ale ploidiei organismelor care pot duce la mutații genomice.

- ploidie Este ansamblul tuturor cromozomilor care definesc genomul unei specii. Ființele umane, de exemplu, sunt diploid, deoarece avem două seturi complete de cromozomi ai speciei (24 de la mama noastră și 24 de la tatăl nostru).

Tipuri de mutații genomice și cauzele acestora

Mutațiile genomice au legătură, în mod fundamental, cu modificări ale numărului de cromozomi ai unui individ. Aceste modificări pot fi de două tipuri:

  • Cele care afectează doar un singur tip de cromozom; aneuploidii.
  • Cele care afectează cromozomii totali ai individului; euploidii, adică schimbări „adevărate” în numărul seturilor de cromozomi complet.

- Aneuploidii

Aneuploidiile sunt mutații sau modificări ale numărului unui anumit cromozom. Astfel, de exemplu, dacă unui organism îi lipsește complet un cromozom dat, se spune că suferă de un nulisomie.

Alte modificări sunt denumite după cum urmează:

  • Monosomie: existența unui singur cromozom particular în cazurile în care ar trebui să existe doi (în diploizi).
  • Disomie: este starea normală în diploizi (fiecare tip cromozomial este dublu), dar nu și în organisme haploide, triploide sau cu ploidie superioară.
  • Trisomie: existența a trei cromozomi de același tip. La om, cea mai cunoscută trisomie este trisomia de pe cromozomul 21. Este cea mai frecventă formă de sindrom Down..

Cauzele aneuploidiilor

Cea mai frecventă cauză a aneuploidiilor este fuziunea gametilor (fertilizare) în care una dintre ele a fost produsul unei nedisjunctii gametice (eșec de separare) în timpul meiozei.

În meioza II, de exemplu, separarea cromatidelor surori poate eșua. Dacă o celulă fiică primește ambii cromozomi ai perechii (gamet disomic), celula soră nu va primi niciunul (gamet nulisomic). Fuziunea unui gamet disomic cu unul monosomic va da naștere unui organism trisomic.

Fuziunea unui gamet nulisomic cu unul monosomic va da naștere unui individ monosomic pentru acel cromozom.

Exemple de aneuploidii în cromozomii sexuali umani

La om, sistemul de determinare a sexului bazat pe cromozomi necesită ca persoanele care sunt XX să fie femei și XY bărbați.

Uneori, nedisjunctia meiotica duce la producerea de gameti cu un cromozom sexual suplimentar (gamet disomic) sau fara nici un cromozom sexual (gamet nulisomic).

Fuziunea unora dintre acești doi gameti cu un gamet care poartă un cromozom sexual va duce la formarea unui zigot trisomic sau, respectiv, monosomal..

Există mai multe seturi de modificări fenotipice la om, sau sindroame, care se explică prin modificări ale numărului de cromozomi sexuali. Vom vedea trei dintre ele:

  • Sindromul Turner (XO)
Cariotipul sindromului Turner. Lipsește un cromozom X. Sursă: nu a fost furnizat niciun autor care să poată fi citit de mașină. Cat ~ commonswiki și-a asumat (pe baza revendicărilor drepturilor de autor). / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

Indivizii XO sunt femele monosomice care poartă un singur cromozom X în loc de doi (XX). Fenotipic sunt femei; sunt scurte, au tendința de a avea mai multe șanse să dezvolte anumite boli și sunt infertile.

  • Sindromul Klinefelter (XXY)
Cariotip sindrom Klinefelter; 47, XXY

Indivizii XXY sunt bărbați cu doi cromozomi X, mai degrabă decât unul (XY). Deși sunt fenotip de sex masculin, acestea păstrează trăsături tinere pe tot parcursul maturității și uneori dezvoltă ginecomastie. Hipogonadismul este, de asemenea, frecvent. Sunt infertile.

  • Sindromul XYY
Cattype de om cu sindrom XYY. Există 47 de cromozomi, cu doi cromozomi y. Sursa: wikimedia commons

Asociați eronat în trecut cu o tendință mai mare la un comportament violent, acești indivizi prezintă o dublă sarcină cromozomială Y.

Acești indivizi nu se disting, în principiu, de bărbații XY. Uneori, însă, produc mai mult testosteron și sunt mai mari decât rudele lor de sânge (părinți și frați). Uneori suferă de acnee severă; sunt în general fertile.

Cromozomul Y

- Euploidii

Euploidiile sunt ploidii „adevărate”, adică reprezintă modificări (în multipli întregi) în numărul seturilor complete de cromozomi ai unei specii.

Există specii în care ploidia dintre masculi și femele este diferită. La himenopterani (viespi și albine, printre altele), de exemplu, femelele sunt diploide, iar masculii sunt haploizi. Este, însă, pentru aceste specii o afecțiune normală.

În Apis mellifera, la fel ca în alte himenoptere, masculii din specie sunt haploizi și femelele diploide (Sursa: USGS Bee Inventory and Monitoring Lab din Beltsville, SUA / Domeniul public, prin Wikimedia Commons)

De asemenea, este normal, în special la plante, că există populații ale aceleiași specii cu ploidii diferite. Acest lucru este foarte frecvent la cartofi, o specie în care putem găsi indivizi cu 2, 3, 4, 5 sau 6 seturi complete de cromozomi..

Speciile și indivizii cu un număr diferit de seturi de cromozomi complet se numesc:

  • Haploizi (monoploizi), cu un singur set de cromozomi. Multe ciuperci sunt haploide; la fel și masculii albinelor, furnicilor etc..
  • Diploizi, cu două seturi complete de cromozomi, ca la multe animale și plante.
  • Triploizi, ca la multe plante (de obicei diploide) care nu produc semințe.
  • Tetraploizi, cu patru seturi de cromozomi ca la unii pești (somon) și plante (bumbac, cartof etc.).
  • Pentaploizi, cu cinci seturi de cromozomi.
  • Hexaploizi, cu șase seturi de cromozomi.

Modificările euploidiei sunt frecvente la plante și, în unele cazuri, explică formarea de noi specii.

La animale, euploidiile sunt rare, dar nu imposibile. Poliploidiile pot apărea din fuziunea gametilor cu un număr de cromozomi neredus. La unul dintre părinți, de exemplu, meioza II poate duce la producerea de gameți cu toți cromozomii, în timp ce alte produse gametice nu au primit niciunul..

Fuziunea gametilor de ploidie nereduse cu gametii normali din aceeasi specie poate duce la formarea de autopoliploizi. Fuziunea gametilor diferitelor specii apropiate filogenetic, dar cu seturi cromozomiale diferite, poate duce la formarea alopoliploizilor.

În cele din urmă, la indivizii în mod normal diploizi, unele celule somatice din anumite țesuturi pot fi poliploide. La om, este frecvent ca acest lucru să apară în ficat, inimă, măduvă osoasă etc..

Referințe

  1. Comai L. 2005. Avantajele și dezavantajele de a fi poliploid. Nature Reviews Genetics, 6 (11): 836-846.
  2. Griffiths AJF, Gelbart WM, Miller JH și colab. 1999. Analiza genetică modernă. W. H. Freeman, New York.
  3. Müntzing A. 1936. Semnificația evolutivă a autopoliploidiei. Hereditas. 21 (2-3): 363-378.
  4. Parisod C, Holderegger R, Brochmann C. aprilie 2010. Consecințele evolutive ale autopoliploidiei. Noul fitolog. 186 (1): 5-17.
  5. MJD alb. 1973. Cromozomii (ediția a VI-a). Chapman & Hall, Londra.

Nimeni nu a comentat acest articol încă.