Mutacijska stopa

u. Stopa mutacije zametne linije kod ljudi je približno 0,5×10–9 po baznom paru godišnje.]]
U genetici, **stopa mutacije** ili **stopa mutabilnosti** je učestalost novih mutacija u jednom genu ili organizmu tokom datog vremena. Stope mutacija nisu konstantne i nisu ograničene na jedan način mutacije, stoga postoji mnogo različitih tipova mutacija. Stope mutacija su date za specifične klase mutacija. Tačkaste mutacije su klasa mutacija kod kojih su promjene na jednoj bazi. Misens i nonsens mutacija su dva podtipa tačkastih mutacija. Brzina ovih supstitucija može se dalje podijeliti na spektar mutacija koji opisuje utjecaj genetičkog konteksta na stopu mutacije.

Postoji nekoliko prirodnih jedinica vremena za svaku od ovih stopa, pri čemu se stope karakterišu ili kao mutacije po paru baza po diobi ćelije, po genu po generaciji ili po genomu po generaciji. Stopa mutacije organizma je evoluirana karakteristika i na nju snažno utiče genetička osnova svakog organizma, pored snažnog uticaja iz okruženja. Gornje i donje granice do kojih mogu evoluirati stope mutacija su predmet tekućih istraživanja. Međutim, stopa mutacija varira u zavisnosti od genoma. Preko DNK, RNK ili jednog gena, stope mutacija se mijenjaju.

Kada se stopa mutacija kod ljudi poveća, mogu se pojaviti određeni zdravstveni rizici, naprimjer, rak i druge nasljedne bolesti. Poznavanje stopa mutacija je od vitalnog značaja za razumijevanje budućnosti raka i mnogih nasljednih bolesti.

## Osnova
Različite genetičke varijante istog gena unutar vrste nazivaju se aleli ili alelogeni, stoga nova mutacija može stvoriti novi alel. U populacijskoj genetici, svaki alel je karakteriziran koeficijentom selekcije, koji mjeri očekivanu promjenu frekvencije alela tokom vremena. Koeficijent prirodnog odabiranja može biti negativan, što odgovara očekivanom smanjenju, pozitivan, što odgovara očekivanom povećanju, ili nula, što odgovara neočekivanoj promjeni. Distribucija fitnesnih efekata novih mutacija važan je parametar u populacionoj genetici i predmet je opsežnog istraživanja. Iako su mjerenja ove distribucije u prošlosti bila nedosljedna, danas se općenito smatra da je većina mutacija blago štetna, da mnoge imaju mali uticaj na kondiciju organizma, a da neke mogu biti povoljne.

Zbog prirodne selekcije, nepovoljne mutacije će obično biti eliminirane iz populacije, dok se povoljne promjene općenito zadržavaju za sljedeću generaciju, a neutralne promjene se akumuliraju brzinom kojom se stvaraju mutacijama. Ovaj proces se odvija  reprodukcijom. U određenoj generaciji 'najbolji' opstaju s većom vjerovatnoćom, prenoseći svoje gene na svoje potomstvo. Znak promjene ove vjerovatnoće definira mutacije kao korisne, neutralne ili štetne za organizme.

## Mjerenje
Stope mutacije organizma mogu se izmjeriti brojnim tehnikama.

Jedan od načina za mjerenje stope mutacije je test fluktuacije, također poznat kao Luria-Delbrückov eksperiment. Ovaj eksperiment je pokazao da se mutacije bakterija javljaju u odsustvu selekcije umjesto njenog prisustva.

Ovo je vrlo važno za stope mutacija jer dokazuje eksperimentalno da se mutacije mogu pojaviti bez selekcije kao komponente — u stvari, mutacija i selekcija su potpuno različite evolucijske sile . Stoga se mutacije dešavaju nasumično u svim organizmima (iako različite sekvence DNK mogu imati različite sklonosti mutaciji; vidi dolje).

Najčešće mjerena klasa mutacija su supstitucije, jer ih je relativno lahko izmjeriti standardnim analizama podataka o sekvenci DNK. Međutim, zamjene imaju bitno drugačiju stopu mutacije (10−8 do 10−9 po generaciji za većinu ćelijskih organizama) od drugih klasa mutacija, koje su često mnogo veće ( ~10−3 po generaciji za ekspanziju/kontrakciju satelitske DNK).

### Stope supstitucija
Mnoga mjesta u genomu organizma mogu prihvatiti mutacije sa malim fitnes efektima. Ove lokacije se obično nazivaju neutralnim lokacijama. Teorijski, mutacije bez selekcije postaju fiksirane između organizama tačno uz stopu mutacije. Fiksne sinonimne mutacije, tj. sinonimne supstitucije, su promjene sekvence gena koje ne mijenjaju protein koji taj gen proizvodi. Često se koriste kao procjene te stope mutacija, uprkos činjenici da neke sinonimne mutacije imaju efekte fitnesa. Kao primjer, stope mutacija su direktno zaključene iz čitavih sekvenci genoma eksperimentalno evoluiranih repliciranih linija "Escherichia coli" B.

### Linije akumuliranja mutacija
Posebno radno intenzivan način karakterizacije stope mutacije je linija akumulacije mutacija.

Linije akumulacije mutacija korištene su za karakterizaciju stopa mutacija pomoću Bateman-Mukaievog metoda i direktnog sekvenciranja npr. crijevne bakterije, oble gliste, kvasac, voćne mušice, male jednogodišnje biljke.

## Varijacije stope mutacija
 utiče na stope mutacije: Dugovječni drvenasti bambus (*Arundinarieae* i *Bambuseae*) imaju nižu mutacijsku stopa (kratke grane u filogenetskom stablu) od zeljastih bambusa koji brzo evoluiraju (*Olyreae*).]]

Stope mutacija razlikuju se između vrsta, pa čak i između različitih regija genoma jedne vrste. Ove različite stope supstitucije nukleotida mjere se u supstitucijama (fiksne mutacije) po paru baza po generaciji. Naprimjer, mutacije u intergenskoj ili nekodirajućoj DNK[] imaju tendenciju da se akumuliraju brže od mutacija u DNK koja se aktivno koristi u organizmu (ekspresija gena). To nije nužno zbog veće stope mutacija, već zbog nižih nivoa pročišćavajuće selekcije. Region koji mutira predvidljivom brzinom je kandidat da se  upotrebi kao molekulski sat.

Ako se pretpostavi da je stopa neutralnih mutacija u sekvenci konstantna (kao sat), i ako je većina razlika između vrsta neutralna, a ne adaptivna, tada se broj razlika između dvije različite vrste može koristiti za procjenu koliko su davno dvije vrste divergirale. U stvari, stopa mutacije organizma može se promijeniti kao odgovor na stres iz okoline. Naprimjer, ultraljubičasto zračenje oštećuje DNK, što može dovesti do pokušaja ćelije da izvrši popravak DNK, što može rezultirati greškama.

**Stopa ljudskih mutacija** je veća u muškoj zametnoj liniji (spermatozoidima) nego u ženskoj (jajne ćelije), ali procjene tačne stope variraju za red veličine ili više. To znači da ljudski genom akumulira oko 64 nove mutacije po generaciji jer svaka puna generacija uključuje brojne ćelijske diobe koje stvaraju gamete. Procijenjeno je da ljudska mitohondrijska DNK ima stope mutacije od ~3× ili ~2,7×10&minus;5 po bazi za 20-godišnju generaciju (u zavisnosti od metoda procjene); smatra se da su ove stope značajno veće od stopa mutacije ljudskog genoma na ~2,5×10&minus;8 po bazi po generaciji. Koristeći podatke dostupne iz sekvenciranja cijelog genoma, stopa mutacije ljudskog genoma se slično procjenjuje na ~1,1×10&minus;8 po lokusu po generaciji.

Stopa za druge oblike mutacije također se uveliko razlikuje od tačkaste mutacije. Pojedinačni mikrosatelitni lokus često ima stopu mutacije reda veličine 10&minus;4, iako se to može uveliko razlikovati s dužinom.

Neke sekvence DNK mogu biti podložnije mutaciji. Naprimjer, dijelovi DNK u ljudskoj spermi kojima nedostaje metilacija skloniji su mutacijama.

Općenito, stopa mutacija u **jednoćelijskim eukariotima** (i **bakterijama**) je otprilike 0,003 mutacije po genomu, po generaciji *ćelije*.

Najveće stope mutacija po paru baza po generaciji nalaze se u **virusima**, koji mogu imati ili RNK ili DNK genome. DNK virusi imaju stope mutacije između 10&minus;6 do 10&minus;8 mutacija po bazi po generaciji, a RNK virusi između 10&minus;3 do 10&minus;5 po bazi po generaciji. kao što su štetne mutacije i metabolički troškovi održavanja sistema za smanjenje stope mutacija (kao što je povećanje ekspresije enzima za popravak DNK. ili, kako su naglasili Bernstein et al. imaju povećanu potrošnju energije za popravku, kodiranje za dodatne genske proizvode i/ili sporiju replikaciju). Drugo, veće stope mutacija povećavaju stopu korisnih mutacija, a evolucija može spriječiti smanjenje stope mutacija, kako bi se održale optimalne stope adaptacije. Kao takva, hipermutacija omogućuje nekim ćelijama da se brzo prilagode promjenjivim uvjetima kako bi se izbjeglo izumiranje cijele populacije. Konačno, prirodna selekcija možda neće uspjeti optimizirati stopu mutacije zbog relativno malih koristi od snižavanja njihove stope, pa je stoga opažena stopa mutacija proizvod neutralnih procesa.

Studije su pokazale da liječenje od  RNK virusa, kao što je poliovirus sa ribavirinom daje rezultate u skladu s idejom da su virusi prečesto mutirali da bi zadržali integritet informacija u svojim genomima. Ovo se naziva katastrofa greške.

Visoka stopa mutacije HIV-a (virus ljudske imunodeficijencije) od 3 x 10−5 po bazi i generaciji, zajedno sa kratkim ciklusom replikacije, dovodi do visoke antigene varijabilnosti, što omogućava  izbjegavanje imunskog odgovora imunskog sistema.

## Također pogledajte
*Frekvencija alela
*Mutacija
*Brzina evolucije
*Genetika
*Kancer
*Stopa kritične mutacije

## Reference 
## Vanjski linkovi 
* 

Kategorija:Mutacije
Kategorija:Evolucijska biologija
Kategorija:Populacijska genetika
Kategorija:Vremenske stope