2014. február 14., péntek

Mutációk és vírusok

 Egy vírus rátermettségtájképe

Szeretnénk tudni, hogy a mutációknak, a genetikai anyag változásainak, milyen hatásai vannak a rátermettségre (fitnesz). A rátermettség, amit mindig egy típusra, s sohasem egy egyedre definiálunk, egy egyszerű definíciója "az átlagos felnőttkort megélt utódszám". Rátermettségtájkép igazából egy függvény, ami a genetikai információ és a rátermettség kapcsolatát írja le. Mivel a genetikai információnak nagyon sok változata elképzelhető, s ezeket külön-külön megvizsgálni rendkívül munkaigényes, így a rátermettségtájkpeknek igen kis - igazából nagyon, nagyon kicsi - részét ismerjük csak. A 2014. február 7-ei Nature-ben megjelent tanulmány egy módszert mutat be, amellyel egész jó képet alkothatunk a rátermettségtájképnek egy fontos szeletéről.
A gyermekbénulást okozó poliovírus genetikai információját egyszálú RNS-ben tárolja (néhány vírus így tesz, mi ugye duplaszálú DNS-ben tároljuk a mienket). Ez a vírus olyan 7500 bázis hosszú genetikai információval rendelkezik. A technika mai állása mellett könnyen megállapítják a vírus teljes szekvenciáját, azaz a nukleobázisok (adenin, guanin, citozin és uracil) pontos sorrendjét. A vírus szaporodása közben (ami ugye egy élő sejthez kötött, amelyet elpusztít szaporodásával) mutálódik, azaz bázissorrendje megváltozik. Ha elég sok vírus teljes szekvenciáját ismerjük (s erről szól maga a közlemény), akkor megtudhatjuk, hogy az egyes variánsok milyen gyakorisággal jönnek létre, illetve gyakoriságukból következtethetünk arra, hogy mennyire rátermettek, azaz mennyire "jók" az adott vírusok (a rátermettség pontosabb definíciója, hogy milyen sebességgel képes újabb működőképes vírusokat előállítani).
A vírus szempontjából halálos mutációk, tehát azok amelyek miatt elveszti a képességét, hogy másolódjon, sejteket fertőzzön, azaz működjön (mivel a vírusok nem élők, így életképességüket nem is veszthetik el, persze így meg sem halhatnak, de működésképtelenné válhatnak) lehetővé teszik a mutációs ráta meghatározását. A halálos mutánsok ugyanis nem szaporodnak, így gyakoriságuk csak a mutációs rátától függ (a többi mutáns esetében a mutációs ráta és szaporodási sebességük együtt határozza meg a gyakoriságukat). A mutációs ráta így 1.2×10−6 - 2.6×10−4  darab mutáció/ bázis / másolás között van. Azaz ez a valószínűsége, hogy egy bázist rosszul másol le egy másolás során. A 10-6 darab mutáció/ bázis / másolás azt jelenti, hogy minden egymillió bázis lemásolására jut átlagosan egy rosszul másolt bázis. Emberben ez a másolási hiba olyan 10-9 körüli. A mutációs ráta ilyen széles tartománya úgy jön ki, hogy a C -> U vagy G -> A mutáció viszonylag gyakori (kb. 10-4), míg a A -> C vagy a U -> G mutáció igen ritka (kb. 10-6).
A mutációk a fehérjékre gyakorolt hatásuk alapján lehetnek szinonimok (azaz ugyan azt a fehérjét eredményezik) és nem szinonimok (azaz új fehérjét eredményeznek). Az RNS/DNS szekvencia változása azért nem mindig okoz változást a fehérje összetételében, mert a genetikai kód redundáns, azaz több kodon (nukleotid hármas) ugyan azt az aminosavat kódolja. Namármost a nem szinonim mutációk zöme (35%) bizony halálos, olyan 5%-uk semleges (nincs hatása), s pár százalékuk még javítja is a vírus rátermettségét. A szinonim mutációk zöme (26%) - ahogy várjuk - semleges, de érdekes módon 10%-uk halálos (nem tudjuk miért!).

Acevedo, A., Brodsky, L. & Andino, R. 2014 Mutational and fitness landscapes of an RNA virus revealed through population sequencing. Nature 505, 686-690.

Nincsenek megjegyzések:

Megjegyzés küldése