Соматска мутација

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 
Поимот соматски претежно 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.

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. 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; подобрувањата во едноклеточното секвенционирање се важна алатка за проучување на соматската мутација. И јадрената ДНК и митохондриската ДНК на клетката можат да собираат мутации; соматски митохондриски мутации се вмешани во развојот на некои невродегенеративни болести.

 Исклучоци од наследство 
алт=|мини| 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. 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.

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. 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 

алт=Diagram of UV light causing a pyrimidine dimer|мини|296x296пкс| 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 рендгенските 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. Мутагените поврзани со ракот често се проучувани за да биде научено за ракот и неговото спречување.

 Честота на мутација 
Истражувањата наведуваат дека честотата на мутации е претежно повисока во соматските клетки отколку во зародишните клетки; дополнително, постојат разлики во видовите мутации забележани во зародишот и во сомата. Постои варијација во честотата на мутации помеѓу различни соматски ткива во ист организам и помеѓу видовите.

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).

Разликата во стапката на мутација помеѓу зародишните и соматските ткива веројатно ја одразува поголемата важност на генетскиот интегритет во зародишот отколку во сомата. 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.

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.

 Неврони 
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.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 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.

 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.

 Болест 
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.

Мутациите во невронските матични клетки (особено за време на неврогенезата) и во послемитозните неврони доведуваат до геномска хетерогеност на невроните - познат како „соматски мозаицизам на мозокот“. 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. Точната проценка на оптоварувањето со соматски мутации во невроните затоа останува тешко да биде проценета.

 Улога во канцерогенезата 

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 

 Мозаицизам
 Човечка соматска варијација

 Наводи 

Категорија:Мутации
Категорија:Генетика
Категорија:ДНК