Μία διεθνής ομάδα από 16 επιστήμονες αναφέρει την πρώτη άμεση μέτρηση του γενικού βαθμού γενετικής μετάλλαξης στα μεμονωμένα γράμματα του DNA των ανθρώπων.
Η ομάδα διέταξε σε αλληλουχία το ίδιο τμήμα του DNA -γύρω στα 10.000.000 γράμματα ή «νουκλεοτίδια» από το χρωμόσωμα Υ- δύο ανδρών, που τους χωρίζουν 13 γενιές, και μέτρησαν το πλήθος των διαφορών. Ανάμεσα σε όλα αυτά τα νουκλεοτίδια, βρήκαν μόνο 4 μεταλλάξεις.
Το 1935, ένας από τους θεμελιωτές της σύγχρονης γενετικής, ο J.B.S. Haldane, μελέτησε άντρες στο Λονδίνο με αιμοφιλική πάθηση και εκτίμησε ότι περίπου μία στις 50.000 περιπτώσεις μετάλλαξης προκαλεί αιμοφιλία στο επηρεασμένο γονίδιο -το αντίστοιχο του βαθμού μετάλλαξης, ενός στα 25 εκατομμύρια νουκλεοτίδια σε ολόκληρο το γονιδίωμα.
Άλλοι μέτρησαν το βαθμό σε κάποια συγκεκριμένα γονίδια ή συνέκριναν το DNA των ανθρώπων με αυτό των χιμπατζήδων προκειμένου να καταλήξουν σε γενικές εκτιμήσεις σχετικά με το βαθμό μετάλλαξης, το οποίο εκφράζεται πιο άμεσα στα νουκλεοτίδια του DNA.
Η νέα έρευνα, που δημοσιεύτηκε προσφάτως στο Current Biology, δείχνει πως αυτές οι πρώτες εκτιμήσεις ήταν απόλυτα ορθές -συνολικά, όλοι οι άνθρωποι έχουν 100-200 νέες μεταλλάξεις στο DNA μας. Αυτό αντιστοιχεί σε μία μετάλλαξη για κάθε 15 με 30 εκατομμύρια νουκλεοτίδια. Ευτυχώς, οι περισσότερες από αυτές είναι αβλαβείς και δεν έχουν εμφανείς επιπτώσεις στην υγεία ή την εμφάνισή μας.
«Πριν από μερικά χρόνια δεν μπορούσαμε να φανταστούμε τον όγκο των δεδομένων που έχουμε στη διάθεσή μας σήμερα,» υποστήριξε ο Δρ. Yali Xue, από το Wellcome Trust Sanger Institute και ένας από τους επικεφαλής του προγράμματος. «Ο εντοπισμός, όμως, αυτού του πολύ μικρού αριθμού των μεταλλάξεων ήταν πολύ πιο δύσκολος από τον εντοπισμό ενός ψύλλου στα άχυρα.»
Ένα μέλος της επιστημονικής ομάδας, η Qiuju Wang, στρατολόγησε μία οικογένεια από την Κίνα, που διέμενε στο ίδιο χωριό για αιώνες. Η ομάδα μελέτησε δύο μακρινούς άντρες συγγενείς, τους οποίους χώριζαν 13 γενιές και των οποίων ο κοινός πρόγονος έζησε πριν από 200 χρόνια.
Προκειμένου να προσδιορίσει το βαθμό μετάλλαξης, η ομάδα εξέτασε ένα τμήμα του χρωμοσώματος Υ. Το χρωμόσωμα Υ είναι μοναδικό και γι' αυτό, εκτός από ορισμένες σπάνιες μεταλλάξεις, περνάει αμετάβλητο από πατέρα σε γιο. Επομένως, οι μεταλλάξεις συσσωρεύονται με πολύ αργούς ρυθμούς με το πέρασμα των γενεών.
Παρά τις τόσες γενιές που χώριζαν τους δύο άντρες, οι ερευνητές βρήκαν μόνο 12 διαφορές σε όλα τα γράμματα του DNA που εξέτασαν. Τα δύο χρωμοσώματα Υ εξακολουθούσαν να είναι πανομοιότυπα στα 10.149.073 από τα 10.149.085 γράμματα που εξετάστηκαν. Από τις 12 διαφορές, οι 8 είχαν παρουσιαστεί στις κυτταρικές γραμμές που χρησιμοποιούνταν για τη μελέτη, ενώ μόλις 4 από τις μεταλλάξεις ήταν πραγματικές και είχαν προκύψει φυσιολογικά, με το πέρασμα των γενεών.
Γνωρίζαμε εδώ και πολύ καιρό ότι οι μεταλλάξεις προκύπτουν συμπτωματικά στον κάθε άνθρωπο, αλλά έπρεπε να μαντέψουμε ακριβώς τη συχνότητά τους. Σήμερα, χάρη στα επιτεύγματα της τεχνολογίας για την ανάγνωση του DNA, η νέα αυτή έρευνα είναι πλέον δυνατή.
Η κατανόηση του βαθμού των μεταλλάξεων είναι το κλειδί για πολλές πλευρές της ανθρώπινης εξέλιξης και της ιατρικής έρευνας: η μετάλλαξη είναι η απώτατη πηγή όλων των γενετικών μας μεταβολών και αποτελεί ένα μοριακό ρολόι για τη μέτρηση του εξελικτικού μας χρονοδιαγράμματος. Οι μεταλλάξεις μπορούν επίσης να οδηγήσουν απευθείας σε ασθένειες, όπως ο καρκίνος. Με καλύτερες μετρήσεις του βαθμού μετάλλαξης, θα μπορέσουμε να βελτιώσουμε τη βαθμονόμηση του εξελικτικού ρολογιού ή να εξετάσουμε τρόπους για να μειώσουμε, για παράδειγμα, τις μεταλλάξεις.
Αν και διέθεταν την τελευταία τεχνολογία για την διάταξη του DNA σε αλληλουχία, οι ερευνητές έπρεπε να σχεδιάσουν μία ειδική στρατηγική για να βρουν τις σπάνιες μεταλλάξεις που τείνουν να εξαφανιστούν. Χρησιμοποίησαν μεθόδους διάταξης επόμενης γενιάς προκειμένου να φτιάξουν τη σειρά των γραμμάτων στα δύο χρωμοσώματα Υ και στη συνέχεια συνέκριναν αυτά με την αλληλουχία-αναφορά του χρωμοσώματος Υ.
Έχοντας εντοπίσει 23 υποψήφιες SNP -ή μοναδικές αλλαγές γραμμάτων στο DNA- διεύρυναν τις περιοχές που περιείχαν αυτές τις αλλαγές και έλεγξαν τις αλληλουχίες, χρησιμοποιώντας την κλασσική μέθοδο Sanger. Συνολικά, επιβεβαιώθηκαν 4 φυσικές μεταλλάξεις. Γνωρίζοντας τον αριθμό των μεταλλάξεων, το μήκος του τμήματος που έπρεπε να ελέγξουν και τον αριθμό των γενεών που χώριζαν τα δύο άτομα, η ομάδα κατάφερε να υπολογίσει τον βαθμό της μετάλλαξης.
«Οι τέσσερις αυτές μεταλλάξεις μας έδωσαν ακριβώς το βαθμό μετάλλαξης -μία στα 30 εκατομμύρια νουκλεοτίδια για κάθε γενιά- που περιμέναμε,» δήλωσε ο συντονιστής της μελέτης, Chris Tyler-Smith, επίσης από το Wellcome Trust Sanger Institute. «Αυτό ήταν καθησυχαστικό γιατί οι μέθοδοι που χρησιμοποιήσαμε -η ανάπτυξη τεχνολογιών αλληλουχίας επόμενης γενιάς- δεν είχαν δοκιμαστεί ξανά στο παρελθόν σε τέτοιου είδους έρευνες. Οι νέες μεταλλάξεις ευθύνονται για μία σειρά γενετικών παθήσεων. Η ικανότητα να μετρούμε με αξιοπιστία το βαθμό της μετάλλαξης του DNA σημαίνει ότι μπορούμε να ξεκινήσουμε να αναζητούμε πώς ο βαθμός της μετάλλαξης διαφέρει μεταξύ των διαφόρων τμημάτων του γονιδιώματος και ενδεχομένως μεταξύ των ατόμων.»
Αναρτήσεις
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου