Mutatia sursa primara a variabilitatii genetice Alte surse
Mutatia – sursa primara a variabilitatii genetice
Alte surse de variabilitate • • Recombinatia Fluxul genic (migratia) Hibridarea Transferul orizontal de gene
Mutatiile la animale • • gametice somatice
Mutatii: la nivelul unei singure perechi de baze - punctiforme Purines A Pirimidine C Tranzitie Transversie G Substitutie sinonima (silentioasa) TGT --> TGC Cys --> Cys T substitutie nesinonima. (modificare) TGT --> TGG Cys --> Trp
Alte mutatii silentioase • Mutatii punctiforme -deletii sau insertii -la nivelul intronilor • Mutatii la nivelul altor secvente fara rol de codificare cum este ADN-ul repetitiv si pseudogenele
Unele secvente fara rol de codificare genetica pot avea insa functii esentiale • promotorii • Semnalele pentru terminarea transcriptiei • Punctele de delimitare ale intronilor • Mutatiile aparute in aceste regiuni fara rol de specificare proteica vor avea efecte fenotipice
Rate mutationale Specia E. coli Genom diemensiu ne (pb) 3. 8 x 106 Mutatii per generatie C. elegans 108 bp 4. 2 pe individ /generatie H. sapiens 3. 2 x 109 4. 2 mutatii care altereaza aminoacidul/ individ/generatie 0. 02 pe pereche de baze/generatie
Cele mai bune date de la Coenorhabditis elegans • Au fost analizate mutatiile acumulate in 72 de linii consangvine timp de 400 de generatii • secventate ~62, 000 pb pentru fiecare linie • 30 mutatii • 13 insertii (1 -500 bp) • 4 deletii (1 -66 bp) • 13 substitutii (8 tranzitii; 5 transversii) • 2. 1 mutatii per genom haploid per generatie • Denver et al. (2004) Nature 430: 679 -683.
Proportia mutatiilor noi Efectul mutatiilor letale sau sterile detrimentale 0 (neutrale) benefice
Elemente transpozabile • Translocatie – mutare de segmente de mat. genetic dintr-un loc in altul • Pot cauza deletii, insertii, inversii, rearanjari
Disgeneza hibrida • La Drosophila melanogaster • Sterilitate si malformatii ale gonadelor la descendenti in urma hibridarilor • • Numai anumite hibridari! • M√ x Pƒ • • disgeneza P√ x Mƒ P√ x Pƒ M√ x Mƒ normal
Disgeneza hibrida este cauzata de elemente transpozabile - “elemente P” • Indivizii care pot produce disgeneza au elemente P dar disgeneza se produce numai daca masculii nu au elemente P. • Ovulele de la femele P supreseaza transpozitia • Elementele P se disperseaza in populatiile naturale in ultimii 50 de ani. • Paralel au evoluat si supresoare ale transpozitiei • multe populatii vechi de laborator nu au elemente P deoarece au fost stabilite din populatii naturale cu mai mult de 50 de ani in urma
Disgeneza hibrida • Observata si la alte organisme: • Mamifere (marsupiale) • Plante (orez) • Probabil si la alte org.
Mutatiile randomice? • Raportat la avantajul selectiv? • Mutatiile apar spontan fara legatura cu avantajul selectiv?
Lederberg & Lederberg (1952) • Si-au pus intrebarea daca adaptarea este rezultatul unui proces de mutatii randomice urmat de selectie intr-un mediu nou, sau daca dimpotriva noii factori de stres determina aparitia unor mutatii adaptative. • Daca populatiile de E. coli sunt supuse la antibiotic majoritatea celulelor vor muri, dar daca pop. initiala era suficient de mare – repopulare cu bacterii dupa un timp (toate acestea fiind rezistente la antibiotic) • Antibioticul selecteaza mutatiile preexistenete? • Antibioticul determina aparitia de noi mutatii care confera rezistenta?
Placa sterila Placa cu colonii de E. coli Replici pe mediu cu antibiotic Replici pe mediu fara antibiotic
Concluzii • Mutatiile se produc randomic raportat la avantajul selectiv.
Mutatii randomice raportat la pozitia in genom? • • Exista zone ‘fierbinti’ din pdv. mutational • Pozitii in ADN care sufera mutatii mai frecvent decat obisnuit (mai frecvent decat alte pozitii) • Cauza: - caracteristici specifice ale punctelor respective (ex. secvente repetitive, baze metilate)
Mutatiile cromozomiale sursa variatiilor pentru evolutia cromozomilor
Duplicatiile genice – sursa de aparitie de noi gene • ADN ribozomal • hemoglobinele (alfa si beta) • genele Homeobox
Inversiile
Inversii – supresoare de recombinare! • Organismele care poarta o inversie tind sa sufere crossing-over in proportie mai redusa in regiunea cu inversie atat in cromozomul cu inversie cat si in omologul sau.
Hibridare: introgresie M. musculus Hybrid zone M. domesticus
Transferul orizontal de gene • Speciile care nu pot hibrida nu ar trebui sa schimbe gene • Dar, exista cateva cazuri de transfer de material genetic intre specii indepartate filogenetic • Cauza: - infectii incrucisate cu retrovirusuri (care pot incorpora ADN-ul gazdei in genomul propriu)
Virogene – gene ale vertebratelor care sunt similare si se considera ca provin din retrovirusuri
Soarta mutatiilor unice • Sansa de pierdere • 1/2 n • N= nr de descendenti • Fisher calculeaza sansa de pierdere – 0, 3679 • Drosophila mutatii 127 generatii – se pierd 88, 7% din
Mutatii recurente si mutatii in sens dublu • A 1 A 2 p p 1=p 0 -Dp=p 0 -up 0 = po(1 -u) • A 1 A 2 q P 1=p 0 -Dp=p 0 -(up 0 +vq 0)
- Slides: 29