Jedinečné, zcela nové alely v lidské DNA
Dobrý den. Zajímalo by mě, jak často se v genofondu lidstva objeví nějaká zcela nová alela "průměrně rychle mutujícího" lidského genu, a kolik zcela nových alel jakýchkoli lidských genů, alel to nesdílených s nikým dalším na světě, se nachází v DNA "průměrně zmutovaného" lidského jedince (možná tedy kohokoli z vás či mě). Za jakékoli odpovědi předem děkuji.
Doplnění dotazu
Svůj předchozí dotaz jsem (ještě jako Anonym) psal se zamlčeným předpokladem, že každá zcela nová alela jakéhokoli genu napřed vznikne mutací u jediného člověka či zvířete, a poté (nesnižuje-li biologickou zdatnost svých nositelů a má-li celkově "štěstí") se šíří v populaci skrze potomstvo svého jediného prvního nositele. Je ale tento předpoklad správný?
Nemůže snad jedna a tatáž nová alela vzniknout i několikrát, na sobě nezávislymi mutacemi jiné konkrétní starší alely některého genu, u několika různých jedinců?
Snad touto podotázkou bych si ještě dovolil doplnit svůj předešlý dotaz.
RE: Jedinečné, zcela nové alely v lidské DNA
Dobrý den,
to je velmi složitá otázka, vlastně více otázek naráz.
Obecně existuje veličina, česky označovaná jak mutační intenzita, která vyjadřuje obecnou predispozici ke vzniku mutací. Bývá většinou vztažena jako pravděpodobnost mutace v jednom genu v průběhu jedné generace a u člověka má (podle klasických učebnic) μ = 10na-5 až 10na-7. Nicméně existují geny a obecně oblasti genomu, ve kterých je mutační intenzita výrazně vyšší. Celkové číslo nových mutací za jednu generaci by mohlo být dokonce výrazně vyšší a dosahovat 100-200 nových mutací předaných z generace na generaci ( http://www.nature.com/news/2009/090827/full/news.2009.864.html a http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2748900/ ).
Poměrně těžko uchopitelná je vaše podmínka jedinečnosti. Pravděpodobnost, že v daném genu, např. v konkrétním nukleotidu dojde k určité mutaci (a zároveň k ní nedojde u žádného dalšího jedince ze všech více jak 7 miliard lidí na světě) je určitě vyčíslitelné, po mě to ale nechtějte :-)
Pokud jde o udržení mutace v populaci, musíme již uvažovat zákonitosti malých a dále i velkých populací. V malé populaci tak bude vystavena vlivu genového driftu apod. Nutné je uvažovat také fakt, že naprostá většina mutací (pokud se ve fenotypu projeví) má pro své nositele negativní dopady a s tím je spojena (více či méně) snížená hodnota biologické zdatnosti (fitness), takže to šíření nové mutace nelze popsat nějak obecně (závisí na jejich dopadech). Jinak ta další část Vašeho dotazu je opět o pravděpodobnosti. Pokud budeme uvažovat opravdu velkou populaci (miliardy jedinců), tak je možné, že v oblastech (genech) s vyšší mutační intenzitou dojde v jedné generaci ke vzniku stejné mutace u více jedinců naráz. Opět je to o pravděpodobnostech.
Je mi líto, ale nejsem přímo populační genetik, takže se nemohu přesněji vyjádřit.
S pozdravem
AŠ
Děkuji vám, Azraeli, za vaši
Děkuji vám, Azraeli, za vaši zajímavou odpověď. Dovolte mi, abych vás ještě požádal o pár upřesnění či dodatečných vysvětlení:
> Celkové číslo nových mutací za jednu generaci by mohlo být dokonce výrazně vyšší a dosahovat 100-200 nových mutací předaných z generace na generaci
Znamená to tedy, že v rámci celého lidstva, všech cca 24 000 lidských genů a každých cca dvou desítiletí dojde k mezigeneračnímu předání maximálně 100-200 zcela nových alel, a možná ještě daleko méně, přičemž podstatná část z těchto nemnoha zcela nových alel nemá šanci se dlouhodobě uchytit v genofondu lidstva?
> Pravděpodobnost, že v daném genu, např. v konkrétním nukleotidu dojde k určité mutaci (a zároveň k ní nedojde u žádného dalšího jedince ze všech více jak 7 miliard lidí na světě) je určitě vyčíslitelné, po mě to ale nechtějte :-)
Chcete tím říci, že šance na to, že se ve vašem či mém genotypu nachází nějaká unikátní alela, která by byla vlastní jen vám či mně, že takováto šance je zcela mizivá?
RE: Jedinečné, zcela nové alely v lidské DNA
Zdravím a omlouvám se za zpoždění :-)
Těch 100-200 mutací vzniklých z generace na generaci je v tom článku vztaženo na 1 jedince (!). Mě to přijde také docela hodně, dříve se uvádělo třeba jen 3-5 mutací na generaci, ale ten výzkum jde určitě dopředu :-)
V praxi to tedy znamená, že lidský jedinec předá svému potomkovi 100-200 nově vzniklých mutací. Pravdou je, že to číslo nic neříká o jejich efektu (samesense, missense, nonsense) a hlavně o možnosti jejich "uchycení" resp. předávání do dalších generací (to nelze apriori určit).
Pokud jde o druhý bod, tak to je opravdu spíše matematická otázka. Bylo by třeba vyčíslit, jaká je pravděpodobnost, že 1 osoba z cca 7 miliard obyvatel planety má takovou změnu v DNA (pak je to otázka definice - jde nám o změnu jen v některém z kódujících genů, kterých je 20-25 000 nebo o změnu v celé DNA (9 miliard párů bází)?), kterou nemá žádná jiná žijící osoba? Já nejsem zcela matematický typ, takže se do toho (s Vaším prominutím) nebudu ani pouštět. Jde také o to, jaké typy mutací uvažujete (jinými slovy, nejde třeba jen o záměnu jednoho nukleotidu za jiný, ale i o delece, adice, případně mutace ještě většího rozsahu... tedy nelze číselně definovat ani počet možných změn) a navíc je třeba uvažovat, že v různých místech genomu je různá pravděpodobnost vzniku mutací (hotspots). TNapř. v české populaci je zhruba 1 z 25 osob přenašečem cystické fibrózy (1 mutovaná alela CFTR genu), přičemž nejčastější typ mutace (dF508) nacházíme u více jak 60 % osob. Takže krásně vidíme, jak mutace nemusí být vůbec vzácná... Bohužel, jak jsem psal, nedokáži přesně vyčíslit pravděpodobnost stavu, na který se ptáte, takže Vám ani neřeknu, zda ta pravděpodobnost je zcela mizivá, nebo naopak velmi pravděpodobná...
S pozdravem
AŠ
Velmi vám děkuji za vaše
Velmi vám děkuji za vaše dodatečné upřesnění.