Genetik mutasyonlar, bir organizmanın DNA dizisindeki, özellikleri ve özellikleri üzerinde çeşitli etkileri olabilen değişiklikler veya varyasyonlardır. Bazı mutasyonlar, örneğin hastalıklara karşı direnç sağlayanlar gibi olumlu bir etkiye sahip olabilirken, diğerleri zararlı olabilir, genetik bozukluklara neden olabilir veya belirli hastalıkların riskini artırabilir.
Erkek üreme sistemi bir sıcak noktadır. yeni genlerin ortaya çıkması için, bu da neden daha fazla yeni mutasyonun anneden çok babadan geçtiğini açıklayabilir. Bununla birlikte, yaşlı babaların neden genç babalara göre daha fazla mutasyon geçirme eğiliminde oldukları belirsizliğini koruyor. Rockefeller Üniversitesi’nden bilim adamları tarafından Nature Ecology & Evolution’da yayınlanan yakın tarihli bir çalışma, yaşlı erkek meyve sineklerinin neden mutasyonları yavrularına aktarma olasılığının daha yüksek olduğuna ışık tutuyor. Bu araştırma, insanlarda kalıtsal hastalık riskine ilişkin fikir verebilir.
Li Zhao’nun laboratuvarındaki araştırmacılar, spermatogenez olarak bilinen germ hattı hücrelerinden sperm üretimi sırasında meydana gelen mutasyonları incelediler. Mutasyonların hem genç hem de yaşlı meyve sineklerinin testislerinde yaygın olduğunu, ancak baştan yaşlı sineklerde daha fazla olduğunu buldular. Ayrıca, bu mutasyonların çoğu, spermatogenez sırasında vücudun genomik onarım mekanizmaları tarafından genç meyve sineklerinde ortadan kaldırılmış gibi görünmektedir; ancak bunlar, daha yaşlı sineklerin testislerinde sabitlenememektedir.
“Biz, laboratuvarda eski bir yüksek lisans öğrencisi olan ve şimdi Biomarin Pharmaceuticals’da hesaplamalı bir biyolog olan birinci yazar Evan Witt, eski germ hattı mutasyon onarımında veya eski germ hattının daha mutasyona uğramış olarak başlamasında daha az etkilidir” diyor. “Sonuçlarımız aslında her ikisinin de olduğunu gösteriyor. Spermatogenezisin her aşamasında, yaşlı sineklerde, genç sineklere göre RNA molekülü başına daha fazla mutasyon vardır.”
Meyve sineği testislerinden elde edilen RNA dizileme verileri, daha yaşlı spermle ilişkili spermler arasındaki belirgin farkı gösteriyor. hücreler (solda camgöbeği) ve daha genç olanlar (sağda pembe). Kredi: Evrimsel Genetik ve Genomik Laboratuvarı
Genetik düzeyde kişisel bakım
Genomlar, bir avuç onarım mekanizması kullanarak kendilerini düzenli tutarlar. Testislere gelince fazla mesai yapmak zorunda kalıyorlar; testisler, herhangi bir organ arasında en yüksek gen ifade oranına sahiptir. Ayrıca, spermatogenezde yüksek oranda eksprese edilen genler, olmayanlara göre daha az mutasyona sahip olma eğilimindedir. Bu kulağa mantıksız gelse de mantıklı: Testislerin neden bu kadar çok gen ifade ettiğini açıklayan bir teori, bunun bir tür genomik gözetim mekanizması, yani sorunlu mutasyonları ortaya çıkarmanın ve sonra ayıklamanın bir yolu olabileceğini söylüyor.
{6 }Ancak araştırmacılar, daha yaşlı sperm söz konusu olduğunda, yabani ot avcısının görünüşe göre fışkırdığını buldu. Önceki araştırmalar, yalnızca kopyalanmış genleri düzelten hatalı bir transkripsiyon-bağlı onarım mekanizmasının sorumlu olabileceğini düşündürmektedir.
Kalıtsal mı yoksa yeni mutasyonlar mı?
Bu sonuçları elde etmek için, Evrimsel Genetik ve Genomik, kabaca yarısı genç (48 saatlik) ve yarısı yaşlı (25 günlük) yaklaşık 300 meyve sineğinin testislerinden alınan RNA üzerinde tek hücre dizilimi yaparak 2019’da başladıkları bir araştırma hattını ilerletti. Tespit ettikleri mutasyonların somatik mi, yoksa sineklerin ebeveynlerinden mi miras alındığını, yoksa de novo (tek tek sineğin germ hattından mı kaynaklandığını) anlamak için her bir sineğin genomunu sıraladılar. Her mutasyonun gerçek bir orijinal olduğunu belgeleyebildiler. Witt, “Aynı sineğin somatik hücrelerindeki DNA’sında bu mutasyonun bulunmadığını doğrudan söyleyebiliriz” diyor. “Bunun bir de novo mutasyon olduğunu biliyoruz.”
Tek hücreli RNA dizilemesinden genomik mutasyonları çıkarsamak ve ardından bunları genomik verilerle karşılaştırmak olan bu alışılmadık yaklaşım, araştırmacıların mutasyonları hücre tipiyle eşleştirmesine olanak sağladı. ki meydana geldiler. Witt, “Hücre türleri arasındaki mutasyon yükünü karşılaştırmanın iyi bir yolu, çünkü onları spermatogenez boyunca takip edebilirsiniz,” diyor.
İnsan bağlantısı
Bir sonraki adım, analizi daha fazla yaş içerecek şekilde genişletmektir. Witt, sinek gruplarını kontrol edin ve bu transkripsiyon onarım mekanizmasının gerçekleşip gerçekleşmediğini test edin ve meydana gelirse sorumlu yolları belirleyin, diyor Witt. “Mutasyon onarımı açısından yaşlı ve genç sinekler arasındaki farkı gerçekten hangi genler belirliyor?” diye merak ediyor.
Meyve sineklerinin üreme oranı yüksek olduğu için, onların mutasyon modellerini araştırmak, bu konuda yeni bilgiler sağlayabilir. Zhao, yeni mutasyonların insan sağlığı ve evrimi üzerindeki etkisi olduğunu söylüyor.
Witt ekliyor: “Daha fazla mutasyona uğramış bir erkek üreme soyunun, daha az mutasyona uğramış bir erkek üreme soyundan daha çok veya daha az doğurgan olup olmadığı büyük ölçüde bilinmiyor. Nüfus düzeyi dışında, üzerinde çok fazla araştırma yapılmadı. Ve eğer insanlar yaşlanan babalardan daha fazla mutasyon alırsa, bu durum de novo genetik bozuklukların veya belirli kanser türlerinin olasılığını artırır.”
Referans: “Drosophila yaşlanan germ hattının transkripsiyonel ve mutasyonel imzaları”, Evan Witt, Christopher B. Langer, Nicolas Svetec ve Li Zhao, 12 Ocak 2023, Nature Ecology & Evolution.
DOI: 10.1038/s41559-022-01958-x