후기성 돌연변이

Postzygotic mutation

후기질 돌연변이(또는 후기질 돌연변이)는 두 개의 하플로이드 생식체의 융합을 통해 부모로부터 유전되는 대신 그 수명 동안 획득되는 유기체의 게놈의 변화다. zygote가 형성된 후 발생하는 돌연변이는 자발적 돌연변이와 유도적 돌연변이의 두 가지 등급에 속하는 다양한 근원에 의해 발생할 수 있다. 돌연변이가 유기체에 얼마나 해로운지는 돌연변이가 무엇인지, 게놈에서 어디서 발생했는지, 언제 발생했는가에 달려 있다.[1]

원인들

주요 기사: 무타게네시스

게놈에 대한 후기질변화는 하나의 염기쌍에 영향을 미치는 작은 돌연변이나 전체 염색체에 영향을 미치는 큰 돌연변이에 의해 일어날 수 있으며, 자발적 돌연변이와 유도 돌연변이의 두 종류로 나뉜다.[2]

자발적 돌연변이

탈뇨 돌연변이는 복제 후 하나의 정상적인 가닥과 하나의 단축된 가닥을 낳는다.

대부분의 자발적 돌연변이는 DNA에 자연적으로 발생하는 병변과 DNA 복제 중에 발생한 오류의 결과로서, 작용제에 직접 노출되지 않는다.[2] 몇 가지 일반적인 자발적 돌연변이는 다음과 같다.

  • 감압- 아퓨린 사이트를 형성하기 위한 푸린(A 또는 G) 베이스의 손실. AP 사이트라고도 알려진 아퓨린 사이트는 푸린 기지를 포함하지 않는 유전자 배열의 위치다. 복제하는 동안, 영향을 받은 이중 좌초된 DNA는 사라진 퓨린이 들어 있는 이중 가닥의 딸 1명을 낳게 되며, 그 결과 변경되지 않은 순서가 만들어지게 된다. 다른 한 가닥은 퓨린과 그것의 보완적 기반을 놓치면서 더 짧은 가닥을 만들어 낼 것이다.[2][3]
  • Deamination- 베이스에 있는 아민 그룹은 케토 그룹으로 변경된다. 이로 인해 시토신이 우라실, 아데닌이 히산산틴으로 바뀌어 DNA 복제와 수리가 잘못될 수 있다.[2][3]
  • Tautomerization- 뉴클레오티드 베이스의 수소 원자가 재배치되어 복제 중에 수소 본딩 패턴이 변경되고 베이스 페어링이 잘못된다.[2] 예를 들어, 티민의 케토 토토머는 보통 아데닌과 짝을 이루지만 티민의 에놀 토토머는 구아닌과 결합할 수 있다. 이로 인해 베이스 페어 일치가 잘못된다. 마찬가지로 다른 뉴클레오티드와 잘못된 염기쌍을 유발할 수 있는 시토신과 아데닌의 아미노와 이미노 튜토머가 있다.[4]

유도 돌연변이

유도된 돌연변이는 DNA에 있는 어떤 병변으로 작용제나 돌연변이 물질에 의해 야기된다. 돌연변이들은 종종 돌연변이 특이성을 증명하는데, 이는 그들이 DNA 서열에서 예측 가능한 변화를 일으킨다는 것을 의미한다.[5] 돌연변이를 유발하는 몇 가지 일반적인 돌연변이는 다음과 같다.

  • 자외선(UV)- 같은 가닥에 있는 피리미딘(T 또는 C) 뉴클레오티드 베이스가 피리미딘 조광기를 형성하여 함께 결합하게 한다. 티민-시민 조광기는 자외선에 의한 가장 흔한 돌연변이다. 디머는 DNA 구조에 지장을 초래하기 때문에 중합체는 종종 DNA 복제가 느려지면서 그 지역을 읽는 데 어려움을 겪는다.[5]
  • 염기성 아날로그- DNA의 질소성 염기와 구조 및 화학성분이 충분히 유사하여 염기성 염기서열에 포함될 수 있는 화학성분. 이 아날로그들은 정상적인 염기의 동일한 쌍을 가지고 있지 않기 때문에 복제 중에 뉴클레오티드와 잘못 결합될 수 있다. 5-브로모라실(5-BU)은 티민에 대한 일반적인 아날로그지만 5-BU의 에놀 형태는 여전히 아데닌과 결합할 수 있다. 반면에 이온화된 형태는 구아닌과 짝을 이룬다.[5]
  • 상호보정제- DNA에 쌓여 있는 질소 염기 사이에 자신을 배치해 프레임-변형을 일으키는 화학 화합물. 다우노루비신과 같은 일부 간염제는 복제와 전사를 차단할 수 있어 세포 증식에 믿을 수 없을 정도로 독성이 있다.[5]
  • 반응성 산소종(ROS)- DNA 가닥을 파괴하고 세포 구성요소에 많은 피해를 줄 수 있는 고반응성 산소 분자를 함유한 물질.[5][6]
  • 알킬링제- 알킬 그룹을 4개의 베이스에 부착하는 화합물. 구아닌에 알킬 그룹이 추가되면 티민과의 잘못된 페어링으로 이어져 복제의 정확성에 지장을 줄 수 있다.[5]

결과들

후기성 돌연변이로 인한 결과의 심각성을 결정하는 큰 요인은 언제 어디서 발생하느냐이다. 결과적으로, 결과는 무시할 수 있는 것에서부터 엄청나게 해로운 것까지 다양할 수 있다.[7]

모자이즘

모자이즘은 키고테가 형성된 후 생겨나고 개발 중에 돌연변이가 발생한다. 돌연변이 세포 라인은 세균 세포가 영향을 받으면 자손에게 전해질 수 있다.

개인이 이상을 물려받았을 때 그것은 보통 모든 세포에 존재한다. 그러나 DNA 코드 변화, 후생적 변화, 염색체 이상과 같은 일부 돌연변이는 나중에 개발될 수 있다. 이로 인해 하나의 자손 세포 라인이 정상인 반면 다른 자손 세포 라인은 비정상인 상태가 된다. 결과적으로 개인은 정상 세포와 비정상 세포의 모자이크로 간주된다.[7]

모자이즘은 한 개인 내에서 서로 다른 유전자형을 가진 둘 이상의 세포 라인이 발생하는 것이다. 두 개의 지괴가 융합되어 두 개의 유전자형을 가진 새로운 단일 지괴를 일으키는 키메라증과는 다르다.[7]

Y 염색체 손실

혈액 세포에서 염색체 Y(LOY)의 상실은 인간의 후기성 돌연변이 중 가장 흔한 것이다. 70세와 94세 전후 남성의 경우 각각 14%, 57%가 혈액세포의 10% 이상에서 검출될 수 있을 정도로 연령과 연관성이 높다. [8][9] LOY를 가진 남성은 영향을 받지 않은 남성들에 비해 사망률과 암 사망률이 더 높다.[10] 게다가, LY는 알츠하이머병과 심혈관 질환의 더 큰 위험과 관련이 있다.[11] 흡연은 LOY를 3회 이상 유도하는 위험을 증가시키고 LOY 상태에 대한 용량 의존적 영향을 미친다.[12]

삼위일체 21 모자이즘

트라이소미 21(Down Syndrome)은 살아있는 신생아들 사이에서 가장 보편적인 염색체 이상 중 하나이다. 모든 삼위일체 21개 임신 중 약 80%가 자연 낙태를 하거나 정산하는 것으로 끝난다. 다운증후군을 앓고 있는 것으로 진단된 사람의 1~5%는 사실 "고급" 삼위일체 21개 모자이크다. 나머지 삼위일체 21개 모자이크는 "저등급" 모자이크로 표시되는데, 이는 염색체 돌연변이가 각 조직의 3~5% 미만으로 발생한다는 것을 의미한다. 고등급 삼위일체 21은 완전 다운증후군과 유사한 특징을 보이는 반면 저등급 모자는 온화한 특징을 보이는 경향이 있지만 삼위일체 세포의 분포에 따라 효과는 상당히 가변적이다.[13]

체성 돌연변이

체세포 돌연변이는 수정 후 유전적 구조가 변화한 결과물이다. 이러한 유형의 돌연변이는 생식 그룹 외부의 세포와도 관련되므로 미래의 후손에게는 전염되지 않는다.[14][15]

세균선 돌연변이

세균선 돌연변이는 세균 세포의 유전적 구조가 변화한 결과물이다. 이러한 돌연변이는 자손에게 전염될 수 있고 체질적인 돌연변이를 일으킬 수 있다. 입헌적 돌연변이는 한 세포에 존재할 때 유기체와 연관된 다른 모든 세포에도 존재하는 돌연변이다.[15]

참조

  1. ^ Acuna-Hidalgo, Rocio; Bo, Tan; Kwint, Michael P.; van de Vorst, Maartje; Pinelli, Michele; Veltman, Joris A.; Hoischen, Alexander; Vissers, Lisenka E. L. M.; Gilissen, Christian (2015-07-02). "Post-zygotic Point Mutations Are an Underrecognized Source of De Novo Genomic Variation". The American Journal of Human Genetics. 97 (1): 67–74. doi:10.1016/j.ajhg.2015.05.008. PMC 4571017. PMID 26054435.
  2. ^ a b c d e Griffiths, Anthony JF; Miller, Jeffrey H.; Suzuki, David T.; Lewontin, Richard C.; Gelbart, William M. (2000-01-01). "Spontaneous mutations". {{cite journal}}: Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)
  3. ^ a b Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter (2002-01-01). "DNA Repair". {{cite journal}}: Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)
  4. ^ "Documents - All Documents". faculty.ksu.edu.sa. Retrieved 2015-12-02.
  5. ^ a b c d e f Griffiths, Anthony JF; Miller, Jeffrey H.; Suzuki, David T.; Lewontin, Richard C.; Gelbart, William M. (2000-01-01). "Induced mutations". {{cite journal}}: Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)
  6. ^ Cooke, Marcus S.; Evans, Mark D.; Dizdaroglu, Miral; Lunec, Joseph (2003-07-01). "Oxidative DNA damage: mechanisms, mutation, and disease". The FASEB Journal. 17 (10): 1195–1214. CiteSeerX 10.1.1.335.5793. doi:10.1096/fj.02-0752rev. ISSN 0892-6638. PMID 12832285. S2CID 1132537.
  7. ^ a b c Youssoufian, Hagop; Pyeritz, Reed E. (2002-10-01). "Mechanisms and consequences of somatic mosaicism in humans". Nature Reviews. Genetics. 3 (10): 748–758. doi:10.1038/nrg906. ISSN 1471-0056. PMID 12360233. S2CID 6355589.
  8. ^ Forsberg, Lars A. (May 2017). "Loss of chromosome Y (LOY) in blood cells is associated with increased risk for disease and mortality in aging men". Human Genetics. 136 (5): 657–663. doi:10.1007/s00439-017-1799-2. ISSN 0340-6717. PMC 5418310. PMID 28424864.
  9. ^ Forsberg, Lars A.; Halvardson, Jonatan; Rychlicka-Buniowska, Edyta; Danielsson, Marcus; Moghadam, Behrooz Torabi; Mattisson, Jonas; Rasi, Chiara; Davies, Hanna; Lind, Lars; Giedraitis, Vilmantas; Lannfelt, Lars (January 2019). "Mosaic loss of chromosome Y in leukocytes matters". Nature Genetics. 51 (1): 4–7. doi:10.1038/s41588-018-0267-9. ISSN 1546-1718. PMID 30374072. S2CID 53093907.
  10. ^ Forsberg, Lars A; Rasi, Chiara; Malmqvist, Niklas; Davies, Hanna; Pasupulati, Saichand; Pakalapati, Geeta; Sandgren, Johanna; Ståhl, Teresita Diaz de; Zaghlool, Ammar (June 2014). "Mosaic loss of chromosome Y in peripheral blood is associated with shorter survival and higher risk of cancer". Nature Genetics. 46 (6): 624–628. doi:10.1038/ng.2966. ISSN 1546-1718. PMC 5536222. PMID 24777449.
  11. ^ Haitjema, Saskia; Kofink, Daniel; Setten, Jessica van; Laan, Sander W. van der; Schoneveld, Arjan H.; Eales, James; Tomaszewski, Maciej; Jager, Saskia C. A. de; Pasterkamp, Gerard (2017-08-01). "Loss of y Chromosome in Blood is Associated with Major Cardiovascular Events During Follow-Up in Men After Carotid Endarterectomy". Circulation: Cardiovascular Genetics. 10 (4): e001544. doi:10.1161/circgenetics.116.001544. ISSN 1942-325X. PMID 28768751.
  12. ^ Dumanski, Jan P.; Rasi, Chiara; Lönn, Mikael; Davies, Hanna; Ingelsson, Martin; Giedraitis, Vilmantas; Lannfelt, Lars; Magnusson, Patrik K. E.; Lindgren, Cecilia M. (2015-01-02). "Smoking is associated with mosaic loss of chromosome Y". Science. 347 (6217): 81–83. Bibcode:2015Sci...347...81D. doi:10.1126/science.1262092. ISSN 0036-8075. PMC 4356728. PMID 25477213.
  13. ^ Hultén, Maj A.; Jonasson, Jon; Nordgren, Ann; Iwarsson, Erik (2010-09-01). "Germinal and Somatic Trisomy 21 Mosaicism: How Common is it, What are the Implications for Individual Carriers and How Does it Come About?". Current Genomics. 11 (6): 409–419. doi:10.2174/138920210793176056. ISSN 1389-2029. PMC 3018721. PMID 21358985.
  14. ^ "Somatic mutation - Glossary Entry". Genetics Home Reference. 2015-11-09. Retrieved 2015-11-14.
  15. ^ a b Griffiths, Anthony JF; Miller, Jeffrey H.; Suzuki, David T.; Lewontin, Richard C.; Gelbart, William M. (2000-01-01). "Somatic versus germinal mutation". {{cite journal}}: Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)