Mutácie III

Genetika > Mutácie

Genómové mutácie

Tretím typom mutácií, sú mutácie genómové. Tieto mutácie sa prejavujú zmenou konštatného počtu chromozómov, ktorý je pre každý živočíšny, ako aj rastlinný druh typický a charakteristický. Principiálne poznáme dve odlišné genómové mutácie: polyploídiu a aneuploídiu.

1. Polyploidia – je jav, keď nastáva zvýšenie normálneho haploidného (n) počtu chromozómových sád násobkom celého čísla, väčšieho ako číslo dve. Čiže násobkom čísiel 3, 4, 5, atď. Zmutovaný jedinec má potom chromozómovú súpravu polyploidnú. Konkrétne triploidnú (3n), tetraploidnú (4n), alebo pentaploidnú (5n) a podobne. Súčiniteľ musí byť preto väčší, ako je číslo dve, lebo (2n) je normálny diploidný počet všetkých telových buniek organizmov.

Takéto mutácie bývajú u rastlín neškodné a bežné, dokonca užitočné. Zvyšuje sa napriklad veľkosť a počet zrna v klasoch pšenice, cukornatosť repy, veľkosť plodov, alebo ich odolnosť voči parazitom, alebo mrazu. Pozri obrázky jahody (Fragariaspecies). U vyšších živočíchov sú však väčšinou nezlučiteľné so životom. Tento typ mutácií môže vzniknúť v haploidných gametických (n) bunkách, ako aj v diploidných somatických (2n) bunkách.

Obr. 1 Normálny haploidný počet (n) a diploidný počet (2n) chromozómov

Polyploidný stav v somatických bunkách vzniká v dôsledku porúch pri mitóze, nepriamom delení buniek. Poruchy vyplývajú z pohybov chromozómov k pólom bunky, ktoré sa nerovnomerne rozdelia.

Polyploidný stav v gametických bunkách vzniká v dôsledku porúch pri meióze, redukčnom delení buniek. Tu dochádza k poruchám v redukcii počtu chromozómov, v dôsledku čoho vznikajú miesto haploidných pohlavných buniek (n), pohlavné bunky s diploidným (2n) počtom chromozómov. Ak splynú navzájom pohlavné bunky ktoré nie sú haploidné, vznikajú potom zmutované polyploidné jedince - triploid (3n), tetraploid (4n), pentaploid (5n) a podobne.

Obr. 2 Príklady polyploidie: triploidia (3n) a tetraploidia (4n)

Obr. 3 Polyploidia u jahôd rodu Fragaria

2. Aneuploidia – je názov mutácie, pri ktorej má mutant zvýšený alebo znížený počet o jeden, dva, alebo aj niekoľko „kusov“ chromozómov. Zmena počtu chromozómov v jadrách buniek je následkom non-disjunkcie, čo je nerovnomerné rozdelenie sa chromozómov počas delenia buniek. Ku zmene počtu chromozómov môže dôjsť:

zvýšením diploidného počtu (2n) o jeden chromozóm homologickej dvojice na (2n+1), táto mutácia sa volá trizómia a jedinec je trizomik
znížením diploidného počtu (2n) o jeden chromozóm z homologickej dvojice na (2n-1), túto mutáciu voláme monozómia a jedinca monozomik

zvýšením diploidného počtu (2n) o dva chromozómy jednej homologickej dvojice na (2n+2), takúto mutáciu poznáme pod názvom tetrazómia, nutant je tetrazomik
znížením diploidného počtu (2n) o dva chromozómy na (2n-2).

Tu sú dve možnosti:

a) znížením (stratou) dvoch chromozómov t.j. jedného celého páru, mutáciu označujeme nulizómia a mutant je nulizomik, alebo

b) znížením (stratou) dvoch chromozómov - po jednom chromozóme z dvoch rôznych párov na (2n-1-1), takúto mutáciu voláme dvojitá monozómia a mutant je dvojitý monozomik.

Poznámka:

Uvedomme si rozdiel medzi pojmami tetraploidia / (tetraploid - 4n), oproti tetrazómia / (tetrazomik - 2n + 2). Tetraploidný jedinec má zväčšený počet všetkých chromozómov štvornásobne, ale tetrazomik má 4 chromozómy jedného konkrétneho poradového čísla (viď. poslednú schému v Aneuploidia).

Obr. 4 Schéma aneuploidie všeobecne, bez rozdielu či ide o somatické alebo pohlavné bunky, kde 2n = 6 chromozómov

Aneuploidiou môžu byť postihnuté rovnako autozómy, ako aj gonozómy.

Typickým príkladom autozomálnej trizómie je postihnutie na 21. chromozóme: Downov syndróm 47(XY) a 47(XX), niektorí autori píšu aj 47(XY)+21 a 47(XX)+21. Výskyt tejto mutácie je zriedkavý, ale stúpa s vekom rodičky. Obidve pohlavia s Downovým syndrómom sa dožívajú kratšieho veku, majú typickú reč, krátky krk, široké ruky, nižší vzrast, guľaté „mongloidné“ oči, mäsité pery a „gombíkový“ nos. Zaujímavé je, že jedinec s mutáciou Downov syndróm vyzerá rovnako, či je Slovák, Holanďan, Poliak alebo Maďar. Zdravá žena má genetický karyotyp 46(XX). Na obrázkoch sú zobrazené dievčatá s Downovým syndrómom 47(XX) a chlapec 47(XY).

Obr. 5-7 Downov syndróm u ľudí - 47(XX/XY)

Iným príkladom vážnej autozomálnej trizómie je mutácia na 13. chromozóme, tzv. Patauov syndróm, karyotyp 47(XX) a 47(XY); niekedy sa karyotyp píše aj 47((XX)+13 a 47(XY)+13. Je to zriedkavá (asi 1: 20 000), so životom málo zlučiteľná mutácia, ktorá sa prejavuje poškodením mozgu, rázštepom vrchnej pery, niekedy zároveň aj rázštepom podnebia, deformáciou končatín a vrodenými vadami srdcovo-cievnej sústavy. Rizikovým faktorom je vysoký vek matky. Vysoký vek otca nehrá žiadnu rolu pri vzniku tohto genetického ochorenia. Ide o zdedenú mutáciu, väčšinou po vzdialenejších predkoch. Obrázky z estetických dôvodov neprikladám. Ak budete hľadať, nájdete ich na internete.

Genetický zápis alebo karyotyp sa u zdravých ľudí zapisuje: muž 46(XY) a žena 46(XX).

Downov syndróm 47(XY/XX) ................ Klinefelterov syndróm 47(XXY) ................... Turnerov syndróm 45(X)

Zvláštnu kategóriu tvorí aneuploidia gonozómov, kde mutáciou vzniknuté jedince, majú karyotyp napríklad pri trizómii 47(XXY) alebo monozómii 45(X). Trizómiu 47(XXY) označujeme ako Klinefelterov syndróm a táto mutácia má v každej telovej bunke tri gonozómy (XXY). Pri monozómii 45(X) označenej ako Turnerov syndróm, postihnutý jedinec má len jeden gonozóm (X). V obidvoch týchto prípadoch ide o anatomicko-morfologické poruchy spojené často aj s mentálnou postihnutím.

Klinefelterov syndróm 47(XXY) je trizomik mužského pohlavia, vyššieho vzrastu s nohami do X, so širokým driekom, eunuchoidného výzoru, s gynekomastiou už v mladosti (nárast prsníkov) - Typická porucha je neplodnosť v dôsledku hypogonadizmu (nedokonalý vývin pohlavných žliaz – gonád). Inteligencia pritom nebýva zmenená.

Turnerov syndróm 45(X) je monozomik ženského pohlavia, malého vzrastu s detským výzorom (habitom) aj v dospelosti, s typickou kožnou riasou na šiji, s častým postihnutím sluchu, zraku a srdca, bez výrazných druhotných pohlavných znakov, ako sú prsia a pubické ochlpenie genitálií. Výskyt tohto syndrómu nie je celkom zriedkavý. Literárne pramene uvádzajú 1 prípad na 2500 živo narodených dievčat. Stále spomíname dievčatá – muži Turenrov syndróm nemajú. Ak v chromozomálnej zostave dôjde k strate pohlavného chromozómu X, vznikla by zostava 45(Y), vtedy sa zárodok nemôže ďalej vyvíjať, obyčajne dochádza k spontánnemu potratu.

Žiaľ, mrzí ma to, ale musím konštatovať, že ani v jednom z týchto troch článkov o mutáciách sa mi nepodarilo vysvetliť, že ktorá z konkrétnych mutácií u kanárikov je génová, ktorá mutácia je chromozómová a ktorá je genómová. Možno ste to práve očakávali.

Tieto tri články o mutáciách len teoreticky objasňujú príčiny dedičných zmien. Je samozrejmé, že najpreštudovanejšie sú práve mutácie u ľudí, obzvlášť patologické. Každý z nás sa bojí o svoje zdravie a o zdravie svojho potomstva. Každého zaujíma čo sa geneticky v jeho rode môže objaviť. Známe sú predovšetkým vrodené choroby metabolizmu cukrov – Diabetes melitus, dedičné psychické poruchy, poruchy zraku, dedičné poruchy krvného tlaku, rázštepu vrchnej pery, alebo rázštepu chrbtice, brachy a polydaktýlie (zmeny v tvare a v počte prstov) a iné. Preto niet sa čo diviť, že sa po desaťročiach práve v medicíne vykonalo najviac práce pre ozrejmenie a predchádzanie týchto dedičných chorôb.

Autor: RNDr. Ondrej Molčan