Mozaiky, mutácie a ľudské srdce

Autor: Tomáš Paulech | 6.2.2014 o 18:42 | Karma článku: 12,82 | Prečítané:  3822x

Slovo mutácia získalo zrejme vďaka obrazotvornosti Hollywoodu čudnú príchuť niečoho načisto nenormálneho. Ale nie je to tak. Mutácie sú jednoducho zmeny v sekvencií báz (písmen) DNA v našich bunkách a všetci ich v tele určite máme. Väčšinu si nikdy nevšimneme, ojedinele nám pomáhajú a niektoré nás ničia ťažkými chorobami. Keď to vezmeme ad absurdum, všetci sme mutanti.

Ľudské embryo vo veku 6 týždňov. Cesta k hotovému človeku zahŕňa množstvo bunkových delení - príležitostí na vznik mutácií.Ľudské embryo vo veku 6 týždňov. Cesta k hotovému človeku zahŕňa množstvo bunkových delení - príležitostí na vznik mutácií.infinity-imagined.tumblr.com

V minulých článkoch som vám na viacerých miestach tvrdil, že dedičná informácia (DNA), ktorú získavame od mamy a otca, je vo všetkých bunkách nášho tela rovnaká. Toto je pravda, ak by sme práve spomenuté mutácie zanedbali. Nie vždy to ale môžeme urobiť. Pri mutáciách je totiž dôležité kedy, kde a prečo vzniknú.

Kedy: dedičné a somatické mutácie

Prvý typ mutácií vzniká ešte mimo nášho tela, v čase keď nikto nevie, že raz budeme – v pohlavných bunkách našich rodičov. Vajíčka mamy a spermie otca už totiž môžu obsahovať nové mutácie, takže keď na základe nich vznikne naša prvá bunka – zygota (oplodnené vajíčko)  - tieto mutácie v nej už sú obsiahnuté, a preto budú prítomné vo všetkých bunkách nášho tela. Samozrejme, že mutácie mohli vzniknúť aj v rodičoch našich rodičov, v prarodičoch, praprarodičoch atď.. Časti DNA aj po nich dedíme (vrátane mutácií), a to je základom všetkej dedičnosti.

Druhý typ mutácií vzniká už počas nášho vývoja a života. Niektorá z našich buniek zmutuje, zmení sa jej DNA a všetky dcérske bunky, ktoré vzniknú bunkovým delením, si túto mutáciu nesú ďalej. Táto zmena sa už týka len väčšej, alebo menšej časti nášho tela a hovorí sa jej somatická mutácia. Mutácia v embryu v prvotných štádiách vývoja veľmi pravdepodobne zasiahne veľkú časť organizmu, kým mutácia v dospelom tele vyvolá zmenu DNA prakticky len lokálne v konkrétnom tkanive. Tkanivá, ktoré obsahujú nejaké somatické mutácie buniek, a preto sa svojou dedičnou informáciou (genotypom) líšia od zvyšku tela, nazývame mozaické.1 Somatické mutácie sa nededia, inými slovami, nemôžete ich preniesť na svoje potomstvo .


mitosis_anim.gif

Obrázok 1: Bunkové delenie - mitóza. Oranžové sú chromozómy.

Prečo: náhoda vs mutagény

Niekedy sme v tom celkom nevinne a mutácie vzniknú náhodou. Pri každom delení našich buniek (a že ich je) je šanca, že nejaká náhodná mutácia vznikne. Vieme ju dokonca matematicky dosť presne odhadnúť. Pravdepodobnosť mutácie je asi 2.10-8 nových mutácií na bázu a pohlavnú generáciu. Pri genóme dlhom 3 miliardy báz (písmen DNA) ide o cca 60 mutácií na generáciu.

Preložme si to do štúrovčiny. Keby bola celá naša DNA napísaná na papieri, výpis 6 miliárd jej písmen (2 sady po 3 miliardy báz) by zabral viac ako 3,3 milióna normostrán s 1800 znakmi. Koľko chýb by ste urobili pri ich prepisovaní? Naše biochemické miniatúrne kopírky na DNA sú tak úžasné, že dovolia na miliónoch strán v priemere iba 120 chybne prepísaných písmen.

DNA_replication.gif

Replikácia DNA - fascinujúca biochemická kopírka.

 

Mutácie ale môžu vzniknúť aj pôsobením tzv. mutagénov, čiže činiteľov priamo z nášho okolia - životného prostredia. Sú to hlavne nadmerné elektromagnetické žiarenie a chemikálie. Keď si teda čistíme domovy chlórom, pritláčame si mobily k hlave, wifi zariadenia k.....panve a ešte to zaklincujeme pobytom v solárku, koledujeme si o trable.

Kde: "Zväčša neškodná" vs "Bad luck"

Ak mutácia udrie na citlivé miesto v DNA, máme problém. Je to ako s malými deťmi. Nevadí nám, keď sa jašia a kopú, škriabu a hryzú väčšinu nášho tela, ale keď skúšajú koľko vydrží oko, alebo ako hlboko sa dá pichnúť prst do nosa, to nám vadí zrazu dosť. Mutácie aj deti sú našťastie v drvivej väčšine prípadov neškodné, inak by bolo po nás.

Z tých troch miliárd písmen nášho života totiž nie sú všetky rovnako dôležité pre vývoj a fungovanie tela. Je tam aj mnoho odpadu, ktorý si po tisíce generácií ťaháme evolučne so sebou. Tam mutácie neublížia. Ak aj mutácia zasiahne gén (predpis pre výrobu bielkoviny), veľká časť génu sa na výrobu nepoužije. Ak aj trafí časť, ktorá bielkovinu vyrába, ešte stále nemusí zmeniť aminokyselinu, ktorú vždy trojica písmen kóduje. A aj keď ju zmení, nemusí zmeniť tvar, a teda funkciu samotnej bielkoviny.

Niekedy ale stačí malá zmena na veľmi nevhodnom mieste a je zle.

Vymazanie 3 písmeniek v dlhom (preto mutáciou ľahko zasiahnuteľnom) géne CFTR naruší bielkovinu zodpovednú za prechod chlóru cez bunkovú membránu a navonok sa to môže prejaviť ako vážna choroba – cystická fibróza.

Vypustením jedinej bázy vznikla krvná skupina nula 0 –kvôli tejto mutácii sa na povrchu krviniek netvoria antigény A, ani B.

Mutácia, ktorá odstaví gén chrániaci nás pred nádormi (tumor supressor), alebo naopak aktivuje dovtedy spiaci gén vyvolávajúci tvorbu nádorov (proto-onkogén), môže viesť k vzniku rakoviny. Nádorové bunky sú mimoriadne mozaické a mutácie v nich sa časom kumulujú, takže hodinový strojček bunky je v nich celkom polámaný a spôsobujú celému telu často vážne problémy. Napríklad rôzne druhy mutácií v dvoch tumor-supresorových génoch BRCA 1 a 2 sú priamo zodpovedné za vznik rakoviny prsníka.

Často ale mutácie znamenajú nielen zlé "písmeno" - vynechané, doplnené, či zmenené - ale rovno skopírovanie celých dlhých úsekov DNA, alebo dokonca celých chromozómov.

Genetický Mozaicizmus a ľudské srdce

Niektoré zmeny v DNA však môžu byť pre organizmus aj výhodné, či dokonca nevyhnutné. A sme späť pri bunkových mozaikách. V telesných bunkách často lokálne strpíme mozaické stavy, ktoré by boli pre celé telo smrteľné. Napríklad drobné neškodné mutácie, zlý počet niektorých chromozómov v bunkách (aneuploidnosť) alebo viacnásobný počet všetkých chromozómov (polyploidnosť)2. Existujú dokonca veľmi namáhané orgány, ktoré by bez takejto pomoci vo forme znásobenia počtu chromozómov, a tým aj tvorby bielkovín, vôbec nedokázali fungovať.

Tak napríklad aj čosi tak zásadné, ako ľudské srdce. V priebehu života sa mení podiel buniek s nesprávnym počtom sád chromozómov, aby si tento neuveriteľne pracovitý orgán udržal svoju výkonnosť. Srdce je týmito mutáciami doslova "nadopované" ako kulturista, aby sa tvorilo enormné množstvo proteínov a dostatočná svalová hmota.

U 2-ročného dieťaťa je 85% buniek bežných (diploidných=2 sady chromozómov) a 15% tetraploidných (4 sady). U 12-ročného dieťaťa je to už 50%/50%. No a my dospeláci potrebujeme mať v srdci len 27% normálnych diploidných, ale až 71% tetraploidných, a dokonca 2% octaploidných (8 sád chromozómov) buniek!

Biológia nám dáva lekciu z univerzálnosti. Dôsledky jediného javu - mutácií3 - siahajú od tých najhorších scenárov - nádorov, až po ich absolútnu nevyhnutnosť pre fungovanie srdca.

 

1 Mozaicizmus, teda "prímes" buniek s iným genotypom, môže paradoxne zmierňovať príznaky niektorých syndrómov. Mutácia, ktorá vznikla až v embryu, má často miernejší dopad na celý organizmus, ako keď je prítomná už vo vajíčku, alebo spermii. Dotkne sa totiž iba niektorých častí tela. Platí to okrem mnohých iných aj pre Downov syndróm, kedy mutácia "vyrobí" nadbytočný chromozóm č.21, ale príznaky sú miernejšie, ako keby už mutácia prišla v genetickej výbave vajíčka či spermie. Ďalším príkladom môže byť Neurofibromatóza - mutácia dvoch génov, jedného zastavujúceho rast nervových vlákien (NF1) alebo jedného tumor-supresorového génu  (NF2). Späť do článku...

2 Už viackrát som spomenul, že rastliny tieto stavy znásobenia chromozómov či celých ich sád bežne tolerujú v celom svojom tele a nabudúce im venujem celý článok, lebo sa to priamo týka našej výživy. Späť do článku...

3 V skutočnosti príroda nie je zákerná, neukladá na nás kríž ťažkých chorôb úmyselne. Mutácie sa proste stávajú a buď ich zdedíme, alebo sa vytvoria priamo v nás (čo jediné čiastočne môžeme ovplyvniť stravou, miestom a štýlom života). To je rovina jednotlivca. Mutácie sú ale mimoriadne dôležité z pohľadu celých populácií a druhov organizmov pre ich evolučný vývoj. Keby boli gény absolútne bez zmeny kopírované na ďalšiu generáciu, prírodný výber by nemal na čo pôsobiť a evolúcia, v podobe ako ju pozorujeme, by vôbec nebola možná. Späť do článku...

Páčil sa Vám tento článok? Pridajte si blogera medzi obľúbených a my Vám pošleme email keď napíše ďalší článok
Pridaj k obľúbeným

Hlavné správy

EKONOMIKA

Učiteľ, ktorý sa rád hral. Ako sa Milan Reindl stal dizajnérom Lego Technic

Nevyštudoval techniku ani dizajn. Napriek tomu sa stal jedným z jedenástich dizajnérov Lego Technic. Len vďaka tomu, že si rád z lega skladal veci, na ktoré nemal návod.

DOMOV

Smer chce byť politicky nekorektný aj robiť poriadky v osadách

Novými podpredsedami sú Blanár a Žiga.

SVET

Výbuchy pri štadióne v Istanbule zabili najmenej 13 ľudí

K explóziám došlo hodinu po zápase medzi Besiktasom a Bursasporom.


Už ste čítali?