체세포 돌연변이

체세포 돌연변이는 생식세포를 가진 다세포 유기체의 체세포 DNA 배열의 변화이다. 즉, 생식세포, 생식세포 이외의 세포에서 일어나는 돌연변이다.체세포 돌연변이는 생물의 후손에게 유전될 수 있는 생식계 돌연변이와 달리 후손에게 전염되지 않는다.이 구별은 전용 배아줄이 없는 식물과 꽃봉오리와 같은 메커니즘을 통해 무성생식을 할 수 있는 동물에서 모호하다.

체세포 돌연변이는 유기체의 자손에게 유전되지 않지만, 체세포 돌연변이는 같은 유기체의 모든 세포 자손에게 존재할 것이다.많은 암들은 축적된 체세포 돌연변이의 결과이다.

영향을 받는 세포 비율

체세포라는 용어는 일반적으로 난자나 정자를 발생시키는 생식세포와 대조적으로 신체의 세포를 가리킨다.예를 들어, 포유류의 경우, 체세포는 모든 내부 장기, 피부, 뼈, 혈액, 결합 조직을 구성합니다.인체에는 ^[1]약 220종의 체세포가 있다.

대부분의 동물에서 생식세포는 체세포에서 분리된다(독성 발달).일단 배아에서 이러한 분리가 일어나면, 생식선 세포 밖의 돌연변이는 유기체의 자손에게 유전될 수 없다.그러나 체세포 돌연변이는 같은 유기체 내 돌연변이 세포의 모든 자손에게 유전된다.따라서 유기체의 주요 부분은 같은 돌연변이를 가지고 있을 수 있으며,^[2] 특히 그 돌연변이가 발달의 초기 단계에서 일어난다면 더욱 그렇습니다.유기체의 삶에서 나중에 발생하는 체세포 돌연변이는 단세포에만 영향을 미칠 수 있기 때문에 발견하기 어려울 수 있다. 예를 들어,^[3][4] 단세포 배열의 개선은 체세포 ^[5]돌연변이의 연구에 중요한 도구이다.세포의 핵 DNA와 미토콘드리아 DNA 둘 다 돌연변이를 축적할 수 있다; 체세포 미토콘드리아 돌연변이는 일부 신경변성 ^[6]질환의 발달과 관련이 있다.

상속 예외

체세포 돌연변이의 정의는 자손에게 유전될 수 없는 돌연변이로 생식세포를 생산하기 위한 전용 생식세포를 가진 동물들에게 유용하다.그러나 초기 발달에서 생식세포를 지정하지 않은 다세포 생물에서 체세포 돌연변이의 유전을 이해하는 것은 거의 가치가 없다.스펀지나 산호 같은 식물과 기초 동물들은 생식선을 가지고 있지 않다; 대신에 그들은 성체 ^[7][8]체세포의 만능줄기세포로부터 배우자를 생성한다.예를 들어, 현화 식물에서, 생식 세포는 꽃의 자낭에 있는 성체 체세포로부터 생길 수 있다.배아가 없는 다른 동물로는 튜넛과 ^[9]편형동물이 있다.

이 구별은 또한 생식체를 생산하지 않고 무성생식을 할 수 있는 유기체에서도 모호하다.예를 들어, 히드라속 동물은 싹을 틔우는 메커니즘을 통해 무성생식을 할 수 있다.히드라에서 새로운 싹은 부모 ^[10]히드라의 체세포에서 직접 발달한다.조직에 존재하는 돌연변이가 딸 유기체를 발생시키면 그 자손에게 유전될 것이다.

많은 식물들은 종자 생산 단계 없이 체세포 돌연변이를 전파하는 모식물의 파편에서 새로운 식물의 성장을 통해 자연적으로 번식한다.인간은 접목과 줄기 절단을 통해 인위적으로 식물 번식을 유도한다.

원인들

생식계 돌연변이와 마찬가지로 체세포의 돌연변이는 DNA 복제 및 복구 중 오류를 포함한 내인성 요인 및 정상적인 세포 작용에 의해 생성된 활성산소종에 대한 노출로 인해 발생할 수 있다.돌연변이는 돌연변이와의 접촉에 의해서도 유발될 수 있어 돌연변이 속도를 높일 수 있다.

대부분의 돌연변이는 피리미딘 이합체와 같은 DNA 구조의 변화 또는 한쪽 또는 양쪽 DNA 가닥의 파괴를 야기함으로써 작용한다.DNA 복구 과정은 DNA 복제 시 돌연변이를 일으킬 수 있는 DNA 손상을 제거할 수 있습니다.돌연변이는 DNA 수복 메커니즘의 실수가 뉴클레오티드 배열의 변화를 일으키거나 수복이 완료되기 전에 복제가 일어날 때 손상에서 발생한다.

돌연변이는 자외선과 X선의 방사선과 같은 물리적 물질일 수도 있고, 담배 ^[11]연기에서 발견되는 잠재적 발암 물질인 벤조[a]피렌의 대사물과 같이 DNA와 직접 상호작용하는 화학 분자일 수도 있다.암과 관련된 돌연변이는 암과 그 예방에 대해 배우기 위해 종종 연구된다.

돌연변이 빈도

연구는 돌연변이의 빈도가 일반적으로 생식세포보다 ^[12]체세포에서 더 높다는 것을 시사한다; 게다가, 생식세포와 ^[13]소마에서 보이는 돌연변이의 종류에는 차이가 있다.같은^[13] 유기체 내의 다른 체세포 조직과 ^[2]종 간에 돌연변이 빈도에 차이가 있다.

Milholland et al.(2017)은 인간과 생쥐에서 피부 섬유아세포(체세포의 일종)와 생식세포의 돌연변이율을 조사했다.그들은 단일 뉴클레오티드 변종(SNV)의 비율을 측정했는데, 그 대부분은 복제 오류의 결과였다.돌연변이 부하(세포에 존재하는 총 돌연변이)와 세포 분열당 돌연변이율(각 유사분열 시 새로운 돌연변이) 모두에서 체세포 돌연변이율은 사람과 생쥐에서 생식선의 10배 이상이었다.

사람의 경우, 섬유아세포의 돌연변이 부하는 생식선보다 20배 이상 컸다. (베이스 쌍당 1.2 × 10⁻⁸ 돌연변이에 비해 2.8 × 10⁻⁷)세포 분열의 추정 수 차이에 대해 조정했을 때, 섬유아세포 돌연변이율은 세균보다 약 80배 더 컸다. (각각 유사분열당 ^[2]염기쌍당 2.66 × 10⁻⁹ 대 3.3 × 10⁻¹¹ 돌연변이)

생식선과 체세포 조직 사이의 돌연변이율 차이는 생식선에서의 유전적 무결성이 ^[12]소마보다 더 중요하다는 것을 반영한다.돌연변이 빈도의 변화는 DNA 손상률의 차이 또는 DNA 복구 ^[13]효소의 높은 수준의 결과로 인한 DNA 복구 과정의 차이 때문일 수 있다.

2022년 4월, 대부분의 포유류는 수명이 다할 때까지 거의 같은 수의 돌연변이를 갖는 것으로 보고되었다. 따라서 비슷한 수명을 가진 포유류는 비슷한 체세포 돌연변이율을 가질 것이고, 더 오래 사는 포유류는 ^[14][15]더 높고 더 낮은 체세포 돌연변이율을 가질 것이다.

체세포변환

적응면역반응의 일부로서 항체를 생산하는 B세포는 정상 돌연변이율보다 몇 배 높은 돌연변이율을 경험한다.면역글로불린 유전자의 항원결합 코드 배열의 돌연변이율은 림프계 외부 세포주보다 최대 1,000,000배 높다.친화성 성숙의 주요 단계인 체세포 과변성은 B세포가 더 큰 항원 ^[16]친화성을 가진 항체를 생산하는 것을 돕는다.

질병

체세포 돌연변이는 나이가 들면서 세포 분열의 각 라운드와 함께 유기체의 세포 내에 축적된다; 암의 발달에서 체세포 돌연변이의 역할은 잘 확립되어 있고 ^[4]노화의 생물학과 관련이 있다.

신경줄기세포(^[17]특히 신경생성 중)와 유사 후 뉴런의 돌연변이는 신경세포의 게놈 이질성을 초래한다. 이는 "체질 뇌 모자이크증"^[3]이라고 불린다.뉴런의 노화 관련 돌연변이의 축적은 알츠하이머병을 포함한 신경변성 질환과 관련이 있을 수 있지만 그 연관성은 입증되지 않았다.성인의 중추신경계 세포 대부분은 유사 후 세포이며, 성인의 돌연변이는 단일 뉴런에만 영향을 미칠 수 있다.돌연변이가 복제 증식을 일으키는 암과 달리, 해로운 체세포 돌연변이는 ^[18]세포사망으로 인한 신경변성 질환의 원인이 될 수 있다.따라서 뉴런의 체세포 돌연변이 부담에 대한 정확한 평가는 여전히 어렵다.

발암에 대한 역할

만약 유기체의 체세포에서 돌연변이가 일어난다면, 그것은 같은 유기체 안에 있는 이 세포의 모든 후손들에게 존재할 것이다.체세포의 세대에 걸친 특정 돌연변이의 축적은 정상 세포에서 암 세포로의 악성 전환 과정의 일부이다.

헤테로 접합 기능 상실을 가진 세포(유전자의 좋은 복사본 1개와 돌연변이된 복사본 1개)는 좋은 복사본이 자발적으로 신체적으로 돌연변이가 될 때까지 변환되지 않은 복사본과 함께 정상적으로 기능할 수 있다.이런 돌연변이는 생물에서 자주 발생하지만 그 비율을 측정하기는 어렵다.이 비율을 측정하는 것은 사람들이 암에 걸릴 수 있는 비율을 예측하는 데 중요하다.

「 」를 참조해 주세요.

• 모자이크(유전자)
• 인간의 체세포 변이

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