Мутации животных: 10 симпатичных генетических мутаций у животных

Информации в наших предыдущих статьях достаточно для того, чтобы разобраться в вопросе: а как же ученые узнают, какая именно мутация связана с развитием того или иного заболевания?

Как понять, что заболевание наследственное?
Перед тем как приступить к поиску мутации в ДНК, исследователи проводят анализ родословных и выясняют, действительно ли заболевание имеет генетическую природу и по какому типу оно наследуется, рецессивному, доминантному, или вообще сцепленно с X хромосомой.

Если заболевание отчетливо прослеживается по родственным линиям и появляется в потомстве с частотами, соответствующими второму закону Менделя, скорее всего оно действительно наследственное и моногенное (вызывается мутацией в единственном гене).

Бывают случаи, когда заболевание явно имеет наследственный характер, однако вызывается мутацией не в одном гене, а в нескольких. В таких случаях (например, дисплазия тазобедренных суставов или большинство типов настоящей эпилепсии) поиск причин заболевания и создание генетических тестов крайне затруднительны.

Например, хотя шизофрения у человека явно имеет наследственную составляющую, она вызывается не одной мутацией. Из-за сложного генетического механизма развития этого заболевания определить ее конкретные причины пока не удается, несмотря на то, что исследования в этой области ведутся очень интенсивно.

Как найти мутацию в стоге сена: величина проблемы
После того, как проведена предварительная работа и результаты указывают на моногенность наследственного заболевания, можно попробовать отыскать вызывающую его мутацию.

Как мы уже знаем, гены находятся в ДНК хромосом, причем каждая хромосома в организме присутствует в двух экземплярах — одна от отца, а другая от матери.

Также мы уже знаем, что копии хромосом от отца и от матери — не совсем копии, в их ДНК существуют отличия, причем немало — тысячи и даже десятки тысяч! Отличия выражаются в том, что последовательности букв ДНК-алфавита (A, T, G и C) в хромосомах одной пары могут в некоторых местах отличаться, например, в каком-то определенном месте вместо A может оказаться G или T или C. Также могут происходить выпадения или вставки участков ДНК разной длины, которые, конечно, также приводят к локальному изменению последовательности ДНК.

Некоторые такие отличия могут вызывать заболевания, а некоторые оказываются нейтральными и вообще не имеют проявления. Таким образом, хромосомы от отца и от матери могут содержать отличающиеся между собой участки ДНК (генетические варианты).
Итак, задача поиска конкретной мутации, сводится, всего-навсего к тому, чтобы попытаться определить, какой из множества присутствующих в больной собаке генетических вариантов отвечает за развитие наследственного заболевания, которым она страдает?

Постановка задачи
Как же подойти к такому поиску? Попробуем разобраться на примере наследственного заболевания, наследуемого по аутосомно-рецессивному типу. Как мы понимаем, это заболевание будет проявляться только в гомозиготном состоянии.

Поэтому для его поиска нам нужно проанализировать по возможности все генетические варианты у больных животных и сравнить их с генетическими вариантами, присутствующими у здоровых и у носителей.

Эта работа представляла собой сложнейшую задачу еще несколько лет назад. В наше время, с появлением новых технологий процесс несколько упростился, но все-равно требует высокой квалификации исследователей. Сейчас можно взять ДНК больного животного и полностью «прочитать» всю его ДНК всего за несколько дней.

Анализ этой информации позволит выявить те генетические варианты, которые:

Поиск рецессивной мутации

Упрощенное схематическое изображение, иллюстрирующее поиск рецессивной мутации, вызывающей наследственное заболевание. Для примера приведено 5 генетических вариантов, хотя на самом деле исследователям приходится анализировать сотни и тысячи вариантов. В примере показаны варианты, обнаруженные у отца, матери и их больного щенка. Хромосомы, доставшиеся от отца и от матери, отмечены цветом. Вариант в положении 1 не может быть причиной заболевания, потому что он есть и у здоровых собак (у отца и у матери). Варианты в положениях 2, 3 и 5 гетерозиготны у больного щенка, а также у одного из родителей, а значит, не могут вызывать заболевание, наследуемое по рецессивному типу. Вариант в положении 4 гомозиготен у больного щенка и гетерозиготен у обоих родителей. Именно он является основным кандидатом на роль мутации, вызывающей исследуемое заболевание.

1. отличают больное животное от здоровых, и
2. находятся у него в гомозиготном состоянии.
В принципе, если сильно повезет, этой информации может хватить для определения нужной мутации. Сейчас уже доступно много полных прочтений ДНК разных собак и результат можно получить сравнив полученную информацию с ними. Если отсеять все гомозиготные варианты, присутствующие и у здоровых собак, в сухом остатке должна остаться одна-единственная мутация, которая и будет той, которую мы ищем.

На практике все, конечно, сложнее и, как правило, полного прочтения ДНК одной собаки бывает недостаточно для однозначного определения искомой мутации. В таких ситуациях сильно помогает анализ целой семьи, например, обоих родителей, их больного потомка и их здоровых потомков.

За чем же дело стало?
Почему же пока что известно не так уж и много мутаций, вызывающих наследственные заболевания у собак и у кошек? Есть несколько причин.

Первая — требуется хорошо описанный материал, который позволил бы качественно провести первый этап — определение генетической природы заболевания и тип ее наследования. Без этого приступать к дальнейшим исследованиям невозможно. Этот этап очень трудный и требует объединения усилий заводчиков и ученых.

Вторая причина — презренный металл. Исследования требуют финансирования. Полное прочтение ДНК одной собаки или кошки в России стоит недешево, а может потребоваться прочитать ДНК нескольких животных. Кроме того, открытие мутации потребует подтверждения на других больных животных, что несоизмеримо дешевле, но требует времени.

Поскольку специалисты нашей компании обладают необходимой квалификацией и опытом, мы можем проводить подобные исследования. Однако, как сказано выше, для реализации таких крупных проектов необходимо, чтобы сошлись финансовые и технические возможности. Кроме этого, такая работа практически невозможна без содействия владельцев и заводчиков, готовых предоставлять биологический материал для анализа и детальную информацию о здоровье и родословной животного.

Нам хочется надеяться, что при наличии заинтересованности заводчиков мы сможем развить эту область исследований в наших краях.

Genomia: Тестирование собак: NAD Испанская водяная собака

Стандартный срок исследования: 7 рабочих дней

Цена за 1 тест: 56. 00 $ без НДС

CZK / EUR / USD

Описание:

Нейроаксональная дистрофия (НАД) представляет собой группу наследственных или приобретённых нейродегенеративных состояний, поражающих человека и животных и характеризующихся наличием большого количества увеличенных в объёме аксонов (сфероидов) в центральной и, реже, периферической нервной системе.

Наследственность:

Мутация передается аутосомно-рецессивным наследованием. Заболевание проявляется у особей, которые получили мутированный ген от обоих родителей. Данные особи обозначаются как P/P (мутированный гомозигот). Носители мутированного гена, обозначаемые как N/P (гетерозигот), получили мутированный ген лишь от одного из родителей, клинические признаки заболевания у них отсутствуют; однако носители передают заболевание своим потомкам. Теоретически в результате спаривания двух гетерозигот (N/P) 25% потомства будут здоровыми, 50% будут носителями, а 25 % потомства унаследуют от своих родителей мутированные гены и будут страдать данным генетическим заболеванием.

Тестируемая мутация: c.4009C>T в гене TECPR2

Образец: кровь в EDTA (1,0 мл) или мазок из ротовой полости. Подробная информация об отборе образцов приведена здесь

Общая информация о генетическом тесте:

Генетический тест позволяет обнаружить больную особ или носителя мутации. Тест может быть выполнен в любом возрасте и действителен на протяжении всей жизни. Генетический тест методом полимеразной цепной реакции (PCR) является очень точным, результаты анализа позволяют определить больных животных, здоровых носителей мутации и здоровых животных.

С учетом наличия мутаций собаки делятся на три группы:

• P/P = позитивный / позитивный = больной, особь унаследовала мутацию от обоих родителей „affected“

• N/P = негативный / позитивный = особь унаследовала мутацию от одного родителя, является носителем мутации „Carrier“, болезнь у него не проявится

• N/N = негативный / негативный = особь без мутаций, болезнь у особи не проявится = нормальный генотип „wildtype“

Результаты спаривания особей с различными генотипами:

Все потомки являются носителями мутации

.

Статистически 50 % потомков будут носителями, а 50 % будут здоровыми.

.

Статистически 25 % потомства будут здоровы, 25 % больны, а 50 % будут носителями.

.

Литература:

Hahn, K., Rohdin, C., Jagannathan, V., Wohlsein, P., Baumgärtner, W., Seehusen, F., Spitzbarth, I., Grandon, R., Drögemüller, C., Jäderlund, K.H. : TECPR2 Associated Neuroaxonal Dystrophy in Spanish Water Dogs. PLoS One 10:e0141824, 2015. Pubmed reference: 26555167.

• Испанская водяная собака

Стандартный срок исследования: 7 рабочих дней

Цена за 1 тест: 56.00 $ без НДС

CZK / EUR / USD

Генетические мутации в животном мире проливают новый свет на старение 18 апреля 2022 г.

Несмотря на огромные различия в продолжительности жизни и массе тела, новое исследование показало, что количество генетических мутаций, приобретенных 16 видами, одинаково на протяжении всей их жизни.

Количество приобретаемых мутаций одинаково в течение жизни у 16 ​​видов, несмотря на огромные различия в продолжительности жизни и массе тела.

Первое исследование по оценке накопления мутаций у широкого круга видов животных пролило свежий свет на давние дебаты о роли генетических изменений в старении и раке. Несмотря на огромные различия в продолжительности жизни и размере, исследователи из Института Wellcome Sanger обнаружили, что различные виды животных заканчивают свою естественную жизнь с одинаковым количеством генетических изменений.

Исследование, опубликованное 13 апреля 2022 года в журнале Nature проанализировали геномы 16 видов млекопитающих, от мышей до жирафов. Авторы подтвердили, что чем дольше продолжительность жизни вида, тем медленнее происходят мутации, что подтверждает давнюю теорию о том, что соматические мутации играют роль в старении.

В исследовании изучались геномы 16 различных видов млекопитающих, от мышей до жирафов. Исследование показало, что по мере увеличения продолжительности жизни вида скорость мутаций снижается, что подтверждает давнюю идею о том, что соматические мутации играют роль в старении.

Генетические изменения, известные как соматические мутации, происходят во всех клетках на протяжении всей жизни организма. Это естественный процесс, при котором клетки человека приобретают от 20 до 50 мутаций в год. Большинство этих мутаций будут безвредны, но некоторые из них могут поставить клетку на путь развития рака или нарушить нормальное функционирование клетки.

С 1950-х годов некоторые ученые предполагают, что эти мутации могут играть роль в старении. Но сложность наблюдения за соматическими мутациями затрудняет изучение этой возможности. В последние несколько лет технологический прогресс наконец-то позволил наблюдать генетические изменения в нормальных тканях, что дает надежду на ответ на этот вопрос. ^[1]

Еще один давний вопрос — парадокс Пето. Поскольку рак развивается из отдельных клеток, виды с более крупными телами (и, следовательно, с большим количеством клеток) теоретически должны иметь гораздо более высокий риск развития рака. Тем не менее заболеваемость раком у животных не зависит от размера тела. Считается, что виды животных с крупными телами развили более совершенные механизмы для предотвращения рака. Остается непроверенным, является ли один из таких механизмов уменьшением накопления генетических изменений в их тканях.

Долгоживущий голый землекоп с высокой устойчивостью к раку был одним из видов, изученных в ходе исследования.

В этом исследовании исследователи из Wellcome Sanger Institute решили проверить эти теории, используя новые методы для измерения соматических мутаций у 16 ​​видов млекопитающих, охватывающих широкий диапазон продолжительности жизни и массы тела. ^[2] Сюда входили такие виды, как человек, мышь, лев, тигр, жираф и долгоживущий голый землекоп с высокой устойчивостью к раку, образцы которого были предоставлены рядом организаций, включая Лондонское зоологическое общество.

Полногеномные последовательности были созданы из 208 кишечных крипт ^[3] , взятых у 48 человек, для измерения частоты мутаций в отдельных стволовых клетках кишечника.

Анализ моделей мутаций (или мутационных сигнатур) предоставил информацию о действующих процессах. Исследователи обнаружили, что соматические мутации накапливаются линейно с течением времени и что они вызываются сходными механизмами у всех видов, включая людей, несмотря на их очень разные диеты и истории жизни.

Доказательства возможной роли соматических мутаций в старении были предоставлены исследователями, обнаружив, что скорость соматических мутаций снижается по мере увеличения продолжительности жизни каждого вида.

Доктор Алекс Кейган, первый автор исследования из Института Велкома Сэнгера, сказал: «Обнаружение похожей картины генетических изменений у животных, таких непохожих друг на друга, как мышь и тигр, было удивительным. Но самым захватывающим аспектом исследования должно быть обнаружение того, что продолжительность жизни обратно пропорциональна скорости соматических мутаций. Это говорит о том, что соматические мутации могут играть роль в старении, хотя возможны и альтернативные объяснения. В течение следующих нескольких лет будет интересно распространить эти исследования на еще более разнообразные виды, такие как насекомые или растения».

Однако поиск ответа на парадокс Пето продолжается. После учета продолжительности жизни авторы не обнаружили существенной связи между частотой соматических мутаций и массой тела, что указывает на то, что другие факторы должны влиять на способность более крупных животных снижать риск развития рака по сравнению с их размером.

Доктор Адриан Баэз-Ортега, первый автор исследования из Института Wellcome Sanger, сказал: «Тот факт, что различия в частоте соматических мутаций, по-видимому, объясняются различиями в продолжительности жизни, а не размерами тела, предполагает, что, несмотря на корректировку скорость мутаций звучит как элегантный способ контролировать заболеваемость раком среди видов, эволюция на самом деле не пошла по этому пути. Вполне возможно, что каждый раз, когда вид становится больше, чем его предки, — например, жирафы, слоны и киты, — эволюция может найти другое решение этой проблемы. Нам нужно будет изучить эти виды более подробно, чтобы выяснить это».

Несмотря на огромные различия в продолжительности жизни и массе тела между 16 исследованными видами, количество соматических мутаций, приобретенных в течение жизни каждого животного, было относительно одинаковым. В среднем жираф в 40 000 раз больше мыши, а человек живет в 30 раз дольше, но разница в количестве соматических мутаций на клетку в конце жизни между тремя видами различается примерно в три раза.

Доктор Саймон Спиро, ветеринарный патологоанатом ZSL (Лондонское зоологическое общество), сказал: «Животные часто живут в зоопарках намного дольше, чем в дикой природе, поэтому время наших ветеринаров часто уходит на лечение состояний, связанных со старостью. . Генетические изменения, выявленные в этом исследовании, позволяют предположить, что старческие болезни будут одинаковыми у широкого круга млекопитающих, независимо от того, начинается ли старость в семь месяцев или в 70 лет, и помогут нам сохранить этих животных счастливыми и здоровыми в более поздние годы».

Понимание точных причин старения остается нерешенным вопросом и областью активных исследований. Старение, вероятно, будет вызвано накоплением различных типов повреждений наших клеток и тканей на протяжении всей жизни, включая, среди прочего, соматические мутации, агрегацию белков и эпигенетические изменения. Сравнение скорости этих процессов у видов с очень разной продолжительностью жизни может пролить свет на их роль в старении.

Доктор Иниго Мартинкорена, старший автор исследования Института Wellcome Sanger, сказал: «Старение — это сложный процесс, являющийся результатом многочисленных форм молекулярного повреждения наших клеток и тканей. Предполагается, что соматические мутации способствуют старению с 19 века.50-х годов, но изучение их оставалось трудным. Благодаря последним достижениям в области ДНК

ДНК, или дезоксирибонуклеиновая кислота, представляет собой молекулу, состоящую из двух длинных нитей нуклеотидов, которые закручиваются вокруг друг друга, образуя двойную спираль. Это наследственный материал человека и почти всех других организмов, несущий генетические инструкции для развития, функционирования, роста и размножения. Почти каждая клетка человеческого тела имеет одинаковую ДНК. Большая часть ДНК находится в ядре клетки (где она называется ядерной ДНК), но небольшое количество ДНК также можно найти в митохондриях (где она называется митохондриальной ДНК или мтДНК).

Примечания

1. Дополнительная информация об изучении соматических мутаций в здоровых клетках доступна на веб-сайте Института Сенгера 9.0062
2. Полный список секвенированных видов: черно-белый колобус, обезьяна, кошка, корова, собака, хорек, жираф, морская свинья, лошадь, человек, лев, мышь, голый землекоп, кролик, крыса, кольцо- хвостатый лемур и тигр.
3. Крипты толстой кишки представляют собой анатомические структуры в эпителии толстой кишки. Поскольку все клетки в крипте произошли от одной стволовой клетки, они идеально подходят для изучения скорости и характера соматических мутаций.

Ссылка: «Коэффициенты соматических мутаций зависят от продолжительности жизни у млекопитающих», авторы Алекс Каган, Адриан Баэз-Ортега, Наталья Бжозовска, Федерико Абаскал, Тим Х. Х. Куренс, Матийс А. Сандерс, Эндрю Р. Дж. Лоусон, Люк М. Р. Харви, Шрирам Бхосле, Дэвид Джонс, Рауль Э. Алькантара, Тимоти М. Батлер, Иветт Хукс, Кирсти Робертс, Элизабет Андерсон, Шарна Ланн, Эдмунд Флах, Саймон Спиро, Инес Янушчак, Итан Ригглсворт, Ханна Дженкинс, Тилли Даллас, Ник Мастерс, Мэтью В. Перкинс , Роберт Девиль, Меган Дрюс, Ружица Богеска, Майкл Д. Милсом, Бьорн Нойманн, Фрэнк Горман, Фернандо Константино-Касас, Лаура Пичи, Дайана Бочинска, Юэн Сент-Джон Смит, Мориц Герстунг, Питер Дж. Кэмпбелл, Элизабет П. Мерчисон , Майкл Р. Стрэттон и Иньиго Мартинкорена, 13 апреля 2022 г. , стр. Природа .
DOI: 10.1038/s41586-022-04618-z

Мутация — определение и примеры

Мутация
сущ., множественное число: мутации восстановить и восстановить

Содержание

Мутация — это постоянное наследуемое изменение в последовательности нуклеотидов или процесс, посредством которого такое изменение происходит в гене или хромосоме.

Существует два основных типа мутаций: мелкомасштабные и крупномасштабные . Малые мутации — это генетические мутации, часто в форме замен, делеций и вставок одного или нескольких нуклеотидов. Мутации, происходящие в определенных участках хромосом, представляют собой крупномасштабные мутации. Эта форма мутации может привести к летальному исходу или привести к серьезным состояниям или синдромам.

Мутация Определение

Мутация в целом означает изменение или процесс изменения, например, характера, формы или качества. В биологии мутация относится к любому изменению последовательности нуклеотидов в результате неспособности системы обратить вспять изменение. Таким образом, измененная последовательность является постоянной и наследуемой.

Этимология: Термин мутация произошел от латинского мутация , mūtō , что означает «Я двигаюсь» или «Я меняюсь».

Посмотрите это видео о мутациях:

Типы мутаций

Маломасштабные мутации включают в себя один или несколько нуклеотидов. На этой диаграмме точечная мутация представляет собой тип мутации, затрагивающий один нуклеотид. Это может быть молчащий , бессмысленный или миссенс тип, в зависимости от полученного белка после трансляции.

Мутация – это изменение последовательности нуклеотидов гена или хромосомы. Основываясь на влиянии мутации на структуру гена, мутации (1) мелкосерийный или (2) крупносерийный .

• Небольшие мутации — это тип мутации, при котором затрагивается один или несколько нуклеотидов гена.
• Крупномасштабная мутация представляет собой хромосомную мутацию, т.е. делеция, инверсия или амплификация участка хромосомы.

A. Мелкомасштабные

Мелкомасштабные мутации затрагивают один или несколько нуклеотидов гена. Они далее классифицируются как замещающая мутация 9.0010 , вставочная мутация и делеционная мутация . Замена мутации — это замена нуклеотида другим нуклеотидом.

Примеры замен (пар оснований):

• Пурин заменен другим пурином (A → G)
• Пиримидин заменен другим пиримидином (C → T)
• Пурин заменен с пиримидином
• Пиримидин заменен пурином

Первые два примера являются типами перехода (мутации). Последние два являются примерами трансверсии .

Замещающая мутация иногда упоминается как точечная мутация , т.е. когда генная мутация затрагивает только один нуклеотид.

Точечные мутации могут быть дополнительно классифицированы на основе влияния на полученный белок:

1. Мутация сдвига рамки считывания
2. Бершеная мутация
3. Missense Mutation
4. Нейтральные мутации
5. Silent Mutation

A 9009 Muttion