Baby names articles Baby names articles welcome to my site. here you will find some articles which i have written
in my line of work (these are aritlces about baby names, not for students).
מהו מוטנט?
כל אחד יודע שמוטנט הוא יצור מעוות באיזשהו אופן.
אבל אנחנו מבינים שגם אנחנו בעצם מוטנטים – כל אחד הוא סוג של מוטנט כאשר יש תמיד סלקציה לטובת המוטנט המוצלח ביותר ובעל השרידות הגבוהה ביותר, בעל כושר הרבייה הרב ביותר.
המוטנט המוצלח יותר יקיים רבייה טובה יותר ויהיה לו יותר ייצוג בדור הבא וכך במהלך הדורות הוא יגדיל את חלקו באוכלוסיה.
איך אנחנו חוקרים בביולוגיה?
אנחנו מוצאים מוטנט שיכול/לא יכול לעשות משהו מסויים, ובודקים איך הוא עושה את זה. משם אנחנו מסיקים מסקנות לגבי ה wild type .
בנוסף אנו חוקרים גם כיצד נוצרות מוטציות – אם אנחנו יודעים כיצד ליצור מוטציה אנחנו יכולים למצוא מוטנטים, ולנסות לעשות לו מוטציות נוספות שיעשו לו רברסיה.
קל למצוא רברטנטים למשל בניסוי של ecoli עליו דיברנו – החיידק WT יכול לגול על מצע מסויים. המוטנט לא. אם נגדל את המוטנט שוב על המצע תוך הכנסת מוטציות נוכל למצוא את הרברטנטים – שחזרו ליכולת לגדול על המצע הנ"ל.
ניתן לעשות מוטציות בחלבונים ריבוזומלים למשל לעמידות לאנטיביוטיקה בחיידקים. אנחנו יכולים לעשות סלקציה לטובתו ע"י אנטיביוטיקה. אנחנו חייבים תמיד דרך לבצע סלקציה לטובת המוטנט.
Forward mutation – המוטציה המקורית. לוקחת WT והופכת למוטנט.
Reverse mutation – לוקחת מוטנט ומחזירה לWT .
באופן כללי ההסתברות למוטציית forward גבוה בהרבה מאשר של רברסיה – ביצירת המוטציה כל שינוי יכול ליצור אותה. כדי לקבל רברסיה חייבים מוטציה מאוד ספציפית שתחזיר לאחור תהליך מדוייק.
מה ההבדל בין רברסיה לסופרסיה? איך מבדילים ביניהם?
סופרסיה היא מוטציה מחוץ לגן מוטנטי שגורמת לחזרה לכאורה ל WT (שתי מוטציות שביחד נותנות WT ). רברסיה מחזירה ממשית ל WT .
נבדיל ע"י הכלאות – נכליא עם WT טהור – לסופרסורים יהיו צאצאים מוטנטים בשיעור כלשהו ואילו לרברטנט יהיו רק צאצאים WT .
כשמנדל כתב את החוקים שלו, זו הייתה אותה תקופה בה דרווין כתב את "מוצא המינים". כשדרווין כתב את הספר שלו לא היה זמין כל ידע בגנטיקה, לא היה לו בסיס מדעי להסביר את התיאוריה שלו.
בעוד שדרווין טען ששני יצורים נבדלים נונתנים צאצא ביניים – אם יש לנו הורה שחור והורה לבן הצאצא יהיה אפור, הדור הבא יהיה אפור בהיר יותר / כהה יותר וכו'.
המהפכה של מנדל היתה בכל שהוא הראה שהתכונות נשמרות באופן מלא ביחידות כלשהן – האללים.
בתנאים רגילים יש תמיר תחרות באוכלוסיה, ובה מי שמצליח להביא יותר צאצאים הוא המותאם יותר.
מנגנונים ליצירת וראיאביליות:
למעשה אנחנו עירבובים שונים של כל הדורות שהיו לפנינו. אך האללים עצמם נשמרים ביסודם.
(מה שמשנה אותם זה אירועי רקומבינציה).
אם יש לנו מוטציה שמתרחשת בתא סומטי , ולא ב germline cells אז בתיאוריה לא צריך להתייחס אליהן כי הן לא עוברות לדור הבא. מצד שני כן יש להתייחס כי הפיטנס של אותו פרט בעל מוטציה סומטית כן מושפע – הוא עלול להיות פחות מותאם או יותר, בהתאם לסוג המוטציה.
מוטציה לטלית – פגיעה בפונקציה מרכזית שלא מאפשרת לחיות. אנחנו יכולים לחקור מוטציות כאלו ע"י חיפוש מוטציות מותנות: לא יכול להתקיים בטמפ' מסויימת למשל.
תנאים שמאפשרים למוטנט הלטלי לחיות – תנאים פרמיסיביים
תנאים בהם הוא ימות – תנאים רסטריקטיבים (כשנעבירו לתנאים אלו הוא ימות).
מוטציה מורפולוגית – מוטציה המשפיעה בצורה מאוד בולטת על צורת הגוף. למשל בדרוזופילךה מוטנט בעל כנפיים ארוכות / קצרות וכו'.
מוטציית null – מוטציה שאיננה מייצרת כלל חלבון.
בנוגע לדומיננטיות ורצסיביות:
עם נכליא Null עם WT לרוב נקבל פנוטיפ תקין כיוון שהWT לרוב יכול לייצר את כל כמות החלבון הדרושה. במקרים מסויים שאינם haplosufficiant תהיה כמות חלבון קטנה יותר ויכול להיות פנוטיפ שונה. הnull הוא רצסיבי במקרה הראשון.
המקרה השני נקרא leaky/hypomorph – גם הוא רצסיבי.
Gain of function – מוטציה שגורמת לאלל ליצר משהו שלא היה קודם. זה יהיה לרוב דומיננטי או קודומיננטי.
מובן שהכי קל לחפש מוטנטים ביצורים פשוטים
(חיידקים / שמרים).
אנחנו נחפש מוטנטים במושבה ע"י שינוי בצורה / צבע / טעם / עמידות לאנטיביוטיקה / עמידות לפאג'ים וכו'.
אפשר לחפש אוקסוטרופ לעומת WT שהם פרוטוטרופים לאותו חומר (הוא לא יכול לחיות בלי חומר מסויים שה WT כן יכול).
כדי לראות מוטציה שאנחנו מחפשים אנחנו צריכים סדרי גודל של מיליונים של אורגניזמים וזה הרבה יותר קל בחיידקים.
השיעור של מוטציה הוא בערך 10^-6 .
אם אנחנו מחפשים מוטנט אוקסוטרופ לחומצת אמינו מסויימת (למשל his- ) לא נוכל לזרוע אותם על מצע ללא היסטידין – כי אז נאבד בדיוק את המוטנטים שחיפשנו!
הטריק במקרה כזה הוא
Replica plating – יש לנו סוג של "חותמת" מקטיפה, שעושים לה סטריליזציה מלאה. אם יש לנו צלחת עם מושבות ניתן לקחת את החותמת ולהחתים את הצלחת עם החותמת – המושבות עוברות מהצלחת לחותמת ואנחנו מחתימים אותן על צלחת חדשה. יווצרו לנו כל הזמן צלחות בדיוק באותו Pattern בזכות החותמת.
אפשר לקחת צלחות ולעשות רפליקות במצעים שונים – אפשר לעשות עד 10 החתמות כאלה.
נשים 10 פעמים את אותו דגם על 10 צלחות כאשר בכל צלחת חסרה חומצה אמינית אחרת!
פתאום במצע שהוא his- נקבל שחסרה מושבה – נוכל למצוא את ההורים של אותם חיידקים שניספו ברפליקות האחרות וכך לא נאבד אותן.
הבעיה – בצלחת כזו כדי לקבל מוטנט אנחנו חייבים סדר גודל של מיליון מושבות... כדי שנוכל לראות מושבות בודדות על צלחת אפשר בערך 100 מושבות. כלומר נצטרך 10,000 צלחות.... בעיה.
לכן יש טריק אחר – העשרה בפניצילין.
שמים חידקים על פניצילין. הפניצילין הורג חיידקים בכך שפוגע בתהליך בניית הדופן. הוא הורג חיידקים שמנסים לגדול.
לעומת זאת חיידק שלא מנסה לגדול ולהתרבות – ההיסטידין לא פוגע בו!.
ניקח חיידקים על מצעים שונים, למשל מצע ללא היסטידין.
נוסיף למצע פניצילין – רוב האוכלוסיה מתאבדת – נשארים רק אותם בודדים שלא גדלים ולהם ההיסטידין לא מפריע.
הבעיה – גם זה לא עובד. כי הרבה פעמים גם בתוך אותם WT אוקסוטרופים יהיו פרטים שלא יגדלו מסיבותיהן השמורות עימם. תמיד יהיו יחידות ש"לא בא להן" לגדול.
אז אנחנו לא מקבלים סלקציה מוחלטת.
נצטרך אחר כך לקחת את מי ששרד ולראות מי מתוכם באמת לא גדל על היסטידין ומי מתוכם זה WT פרוטוטרופי שסתם לא בא לו לגדול.
את אותן מושבות ששרדו כעת נוכל לעשות להן replica plating – וזה כבר הרבה יותר פשוט כי יש לנו עכשיו רק סדר גודל של 100 כאלה והרפליקה פלייטינג יעיל לזה.
אפשר להגביר את אחוזי המוטציות – למשל ע"י קרני X .
חומרים שגורמים לעלייה בשיעור המוטציות – חומרים מוטגניים.
תהליך הווצרות מוטציות – מוטגנזה.
התיאוריה של דרווין:
התיאוריה של דרווין היא רק אחת מתוך הרבה תיאוריות. דרווין טוען למעשה שקודם כל צריכות להיות מוטציות, ועל המוטציות האלו עובדת סלקציה.
זו לא הדרך היחידה לחשוב על זה – ניתן גם לחשוב שהחשיפה לגורם סלקטיבי היא זו שמעודדת מוטציה.
כלומר אם אני חיידק ונפגשתי עם אנטיביוטיקה – עצם הפגישה עם האנטיביוטיקה גורמת לי לבצע מוטציה! (דרווין טוען שלחיידק יש כך או כך מוטציות ורק במקרה גמור, שאיננו מושפע מגורם חיצוני. במקרה ובאקראיות לחלוטין תהיה מוטציה שממש מתואמת לתנאי הסלקציה של הסביבה ואז הוא ישרוד).
Luria & Delburck – 1943 , עשו ניסוי לבדוק את התיאוריה של דרווין.
נניח שדרווין צדק – המוטציות נוצרות באקראי בעת גדילת החיידקים. הסיבה שאנחנו רואים עמידות לאנטיביוטיקה היא כיוון שיש סלקציה לטובת מוטציות אקראיות כשנחשוף אותן לאנטיביוטיקה.
אם נקח תרבית חיידקים –
מוטציית העמידות לאנטיביוטיקה יכולה לקרות מאוד מוקדם בתרבית (לפני המוני דורוץת) או ממש לאחרונה (דור לפני אחרון למשל). מן הסתם במקרה הראשון יהיו הרבה יותר מטונטים המקיימים את המוטציה הזו ביחס לגודל האוכלוסיה – היה להם זמן להתפשט באוכלוסיה.
נניח מקרה קיצון – כבר בחלוקה הראשונה של המושבה קרתה המוטציה ואז המושבה שתתפתח תהיה חצי חצי.
כלומר נעשה הרבה תרביות ובכל תרבית תדירות המוטציה באוכלוסיה תהיה שונה והיא תהיה כביכול בהתאמה לדור שבו קרתה המוטציה (דור מוקדם – שיעור גבוה, דור מאוחר – שיעור נמוך).
אז אם אכן המוטציה אקראית לגמרי אנחנו נצפה לוראיאביליות מאוד גבוהה בין התרביות השונות לגבי כמה מוטנטים קיימים בהם.
כעת נניח שדרווין טעה – ושהחשיפה לאנטיביוטיקה היא המעודדת מוטציה – כעת בכל תרבית שנעשה יתחילו להווצר מוטנטים בדיוק ברגע שנוסיף אנטיביוטיקה – כלומר נקבל אחוז מוטנטים די דומה בכל התרביות! (אנחנו מעודדים את המוטציה ביודק בדור רצוי לנו, בדיוק בדור שבו הוספנו אנטיביויקה).
תוצאות הניסוי - הייתה וראיאביליות גבוהה! כלומר – דרווין צדק!
אכן – קודם יש מוטציה, המוטציה היא עיוורת, אקראית לגמרי, ואח,כ יש סלקציה חיצונית שעושה ברירה טבעית למוטציות שבמקרה נותנות יתרון.
1988 – Cairns – החליט לחזור על הניסוי מ 43'. הוא החליט במקום לחשוף את החיידקים לאנטיביוטיקה, מצב שבו או שחיים או שמתים, הוא לקח מוטנטים.
הוא לקח מוטנטים ב lacZ , שאינם גדלים על לקטוד וחיפש רברטנטים שכן מסוגלים לגדול על לקטוז.
כשהוא עשה את הניסוי הוא לקח אלף תרביות, גידל אותן ואז זרע את כולן על צלחת ללא לקטוז.
הוא קיבל בדיוק את ההתפלגות שקיבלו ב 43'.
אבל – הוא החליט לחכות עוד יום, ועוד יום, ועוד יום. מסתבר שככל שהימים עברו שיעור המוטציה (הרברטנטים, שכן יכולים לחיות) הלך וגדל! לפתע הופיעו רברטנטים גם במושבות שכביכול היו מוטנטים והתחילו לגדול, בשיעור רברסיה גבוהה מאשר הנורמלי.
מה קורה כאן – ישנו חיידק בודד, מוטנט, שלא יכול לגדול על המצע אבל הוא לא מת הוא נשאר על המצע . הוא כם לא משכפל את עצמו הוא נשאר סטטי. מתאום חלה איזשהוימוטציה למרות שאין שכפול ד.נ.א ופתאום הוא כן מנצל לקטוז! יש המון תיאוריות וניסויים שונים, ואין מסקנה חד משמעית לגבי התהליך.
כלומר – אם אנחנו לא מפוצצים את התאים עם אנטיביוטיקה ברגע שעושים את הניסוי (כמו שעשו ב 43'). אז אחרי יומיים נראה התפלגות שאנחנו מצפים לה, אבל אחרי שאנחנו חושפים את החיידקים לחומר שהם צריכים, פתאום מתחילה להופיע המוטציה הנדרשת בדיוק!
האם יש כאן directed mutation ? (נקראת גם adaptive mutation ).
מהו התהליך שמייצר מוטציות?
כדי להבין תהליך זה אנחנו צריכים קודם כל לזכור איך בנויים הנוקלאוטידים.
גודל הdouble helix וקוטרו חייב להשאר קבוע. לכן כל זוג נוקלאוטידים צריכים בסך הכל לקיים כי כל זוג תון אותו קוטר – כלומר תמיד פורין עם פירמידין
AG purin CT pyrimidin
כמו כן – נוקלאוטיד בעל יכולת ל3 קשרי מימן עם נוקלאוטיד נוסף בעל יכולת ל 3 קשרי מימן ו 2 ל 2 (GC , AT ).
עכשיו – אם ניקח פורין ונחליף אותו בפורין – זה נראה לנו מאוד קל, כביכול לא משפיע יותר מדי על עובי ההליקס.
Transition – החלפת פורין בפורין ופירמידין בפירמידין –
A:T à G:C
שני הנוקלאוטידים שזה מול זה חייבים להתחלף יחד כדי ליצור את קשרי המימן המתאימים (יוצא הזוג AT ונכנס הזוג CG ).
יש לנו ארבע אפשרויות לטרנזישן (כל ארבעת הזוגות כל אחד לזוג הקבלי שלו).
בטרנזישיין האוריינטציה לגדילים נשארת אותו דבר – הגדיל שעליו היה פורין מקבל פורין אחר, והגדיל שהיה עליו פירמידין מקבל פירמדין.
Transversion – כמו טרנזישיין אבל משתנה האוריינטציה בגדילים – הגדיל שעליו היה פורין מקבל פירמידין והגדיל עם הפירמידין מקבל עכשיו פורין. (יש לכך יותר אפשרויות – 8).
צורות נדירות של DNA – שיוניים מורפולוגים כימיים בנוקלאוטידים (הצורה הרגילה שבה אנו מציגים את הנוקלאוטידים היא צורת הקטו. בפועל יש כל הזמן תזוזה ויש מצבים בהם הנוקלאוטידים בצורת אימינו – שינוי בזווית הבסיס בתוך הדנא). שינויים אלו מאפשרים לפתע לזווג GT ו AC .
(אך עדיין לא מאפשר פירמידין עם פירמידין או פורין עם פורין).
Spontaneous tautomeric shift – היה לנו double helix ש"השתגע" – טעות מאוד מאוד נדירה בה יש לנו זיווג GT במקום GC . זהו מצב נדיר מאוד, לא תקין, ונקרא Mismatch .
בדור הראשון יש את ה mismatch . מה יקרה בדור הבא? הדו גדיל יפרד ויהיה שכפול כרגיל – אבל
כעת אותו גדיל בו נכנס בטעות T במקום C יוצר בעת דו גדיל, מתאים ותקין אך עם השינוי!
מול אותו T יכנס A ! ואז יש לנו פתאום דו גדיל ובו ממש חילוף של זוג הנוקלאוטידים – AT במקום ה GC המקורי.
מצב ה GT הוא מצב ביניים מסוכן.
מצב שבו נוצר מה GT שכפול הוא כבר AT נקרא פיקסציה של המוטציה – זה מקובע ויעבור לצאצאים.
כמה נדיר מצב ה mismatch ? מ-א-ו-ד!!! מאוד מאוד מאוד מאוד נדיר!
אלא מה?
שבגוף האדם יש המון המון המון המון!!! ד.נ.א והמון המון המון תאים, המון המון המון מקרים של שכפול ד.נ.א....
כך שהמוטציה הכל כך נדירה הזו קורה אצלנו בטוח!
זה מסביר מוטציית טרנזישיין או טרנסוורז'יין.
איך מסבירים מוטצייה framshift ?
זה קורה ע"י החסרה/תופסת נוקלאוטיד.
נניח שיש לנו איזור בתוך ה ORF שבו יש רצף ארוך של מונונוקלאיטיד למשל רצף AAAAA .
הפולימרז מסנתז לו גדיל ממול בבכיף, אבל נתאר לנו מצב בו הפולימרז פתאום שוכח איפה הוא נמצא. הדבר דומה לריצ'רץ' שלא נסגר טוב ופתאום שן אחת לא מתאימה לזו שמולה ובמקום אחר מנסות להכנש שתי שיניים....
הפולימרז יכול "ליפול מהגדיל" והוא מנסה להמשיך – "שוכח"איפה היה וממשיל להכניס T רק לא במדוייק – יכול בטעות להכניס אחד יותר או אחד פחות.
נוצר לנו גדיל עליון שהוא בדיוק כמו שהיה ורק הגדיל התחתון יהיה עם חוסר/עודף.
בשכפול הבא (כמו במקרה הקודם) כבר יהיה לנו דו גדיל עם התוספת / חסר.
ד.נ.א היא מולקולה די קלה לפירוק ושבירה. תהליכים מוטגנזיים אחרים:
Depurination – מצב שבו הבסיס הנוקלאוטידי ניתק מן הסוכר. במצב זה הפולימרזים לא יודעים מה לסנתז. זה מצב שקורה למשל בשיחזור של ד.נ.א עתיק (מחקר ארכיאולוגי).
Deamination – מצב מאוד מאוד נדיר בו האמין שעל הבסיס מתלחף בחמצן (קטון): כאשר זה קורה C הוא הופך ל U . כשאר זה קורה ל 5methylcytosine הוא הופך ל T .
חומרים מוטגניים –
למשל טיפול ב EMS הראה שרק מוטציות מסוג אחד פתאום קורות בתדירות אדירה:
GC הופך לAT . כל שאר סוגי המוטציות בתדירות רגילה. אלו הן מוטציות מסוג טרנזישיין – ה G הפך ל A (פורין לפורין) וה T ל C . (אין חילוף בגדילים).
AFB – גורם למוטציית
GC הופך ל TA זהו כבר טרנסורז'יין. (G הפך ל T – פורין לפירמידין וC ל A פירמידין לפורין – יש חילוף בין הגדילים).
5 bromo uracil – סוג של אורציל שעבר מוטציה – הוא קושר לעצמו משהו לא רגיל, ברום, והופך ל 5-ברומו-אורציל. אותו 5.ב.א יכול להכנס לתוך הד.נ.א.
אותו 5bromouracil הוא בעל יכולת גבוהה מהרגיל לקשור בטעות G במקום A .
ואז יש לנו GT ושוב בדור הבא של השכפול יהיה לנו GC במקום ה AT המקורי (טרנזישין, ללא חילוף בין הגדילים).
2aminopurin – A שבאופן ריל קושר T אבל יכול במקרים מסויימים לקשור C (נוצר AC ואחר כך GC , בדומה ל 5 ברומו המוזכר למעלה).
Specific mispairing – Alkalating agents – כמו מה שגורם ה EMS .
Frame shift – ישנם חומרים שגורמים באופן ספציפי לפריימשיפט.
אותם חומרים נראים שטוחים, ויש להם גודל שמתאים בדיוק ל"סולם" של הד.נ.א.
חומרים הללו עוברים אינטרקלציה – נכנסים בין הגדילים של הד.נ.א. מצב זה גורם לדחיפה והזזה של הגדילים וכתוצאה מכך הפולימרזות מכניסות או מורידות נוקלאוטידים בזמן הסינתזה הרבה יותר מהרגיל.
UV light – קרינת UV גורמת ליצירת דימרים של טימין על גבי גדיל. כלומר אם יש לנו רצף TT , אז שני ה T על הגדיל נצמדים והופכים לדימר. במצב כזה הפולימרז לא יודע לעשות כלום ואין לנו המשך רפליקציה.
כל ההסברים שדיברנו עליהם מסבירים הווצרות של טרנזישיין – מתחלף נוקלאטיד אחד ואז בדור הבא יש התקבעות של המוטציה.
אבל איך קורה טרנסברשיין? איך נוקלאוטיד "רזה" הופך ל"שמן"? איך זה נכנס ומה גורם לזה?
לא יודעים.
ישנם חומרים הגורמים לטרנסברז'יין (לא ידוע איך), אבל כן ידוע שכך החומרים הללו הנם בעלי מולקולות גדולות ומכאן שמם של החומרים – Bulky additionsץ
טיפול בחומר שיוצר פריימשיפט, יכול לתקן פריימשיפט שקרה לפני כן, ועל ידי זה נוכל לדעת מה המוטציה המקורית שהייתה.
מוטציות בטע קורות בשיעור של אחד למליון וע"י חומרים מוטגנניים אנחנו יכולים להעלות את השיעור.
מוטציה ספונטנית – 0.4 למליון נוקלאוטידים
טיפול באמינו פורין – 3 למליון
אבל יש גם חומרים למשל UV שמעלים את השיעור בהמון – 375 למליון (פי אלף!) וישנם חומרים אף יותר מכך.
יש קורלציה גבוהה בין חומרים שגורמים מוטציות וחומרים הגורמים לסרטן – חומרים קרצינוגנים.
הרבה מחקר נעשה בנושא מה גורם לסרטן – גנטי? ויראלי? חשיפה לחומרים מסויימים?
עד היום לא ברור...
הקורלציה לא מלאה –
יש חומרים מוטגניים שאינם קרצינוגנים ויש קרצינוגנים שאינם מוטגניים, אבל לרוב זה בא ביחד.
The Ames test –
אנחנו רוצים לדעת האם חומרים מסוימים הם בטוחים לשימוש, או מסוכנים ומוטגנים. איך נבדוק?
אפשר לעשות ניסוי כמותי בבעלי חיים ולראות איזה אחוז מהם מפתח סרטן.
זו לא שיטה מאוד יעילה, ואכזריות במיוחד.
ה Ames test – מבוסס עך שלושה זני חיידקים ששלושתם הם His- כלומר לא גדלים ללא היסטידין. אנחנו לוקחים את החומר הנבדק, שמים אותו לחיידקים הנ"ל על מצע היסטידין ורואים אם יש עלייה שבשיעור הרברטנטים (מחזיר את החיידקים לגדול על היסטידין – גורם לreverxe mutation ).
שלושת הזנים נבחרו כי הם אחד טרנזישיין, אחד טרנסברז'יין ואחד משהו אחר – שלוש מוטציות שונות.
מבחן זה עובד ב 80%, אבל ב 20% אחרים מהמקרים מתגלה שהחומר לא יוצר מוטציות אבל כשאדם צורך אותו, הוא מתפרק בגוף ותוצרי הפירוק הם כן מוטגניים.
לכן המציאו בדיקה נוספת – שמים את החומר בנוכחות מיצי קיבה של עכברים שיפרקו אותם.
את תוצרי הפירוק שמים שוב לאותם חיידקים ורואים אם הם מוטגניים בדרך דומה.
Ames נתן סקאלה של "מסוכנות" – עד כמה הוא גורם מוטציות. עד כמה מסוכן להשתמש בו?
למשל alfatoxin מסוכן פי 1,200,000 מהחומר המוטגני שנקבע להיות רמת סיכון 1.
(epoxybutane ).
לכל האורגניזמים יש מערכות תיקון יעילות, למעשה מחיידק ועד אדם יש בדיוק אותם מנגנונים – כלומר הם נוצרו פעם אחת, והיו מספיק טובים כדי להשמר. על מנת לחקור מנגנונים אלה דבר ראשון נחפש מוטנטים שאין להם מנגנוני תיקון –
נזרע חיידקים על גבי מצע עם חומר מוטגני ונחפש חיידקים שהם רגישים יותר מהרגיל לאותו חומר – כלומר מנגנוני התיקון שלהם פחות יעילים.
לדוגמה, רגישות לקרינת UV
אם נציב על גרף בציר ה X את כמות הקרינה ובציר Y את רמת המוטציות נראה שה WT נותן גרף שטוח יותר מזה של המוטנט עם מנגנוני התיקון הפגומים – הוא רגיש יותר ויש בו הרבה יותר מוטציות בתגובה לקרינה.
עשינו את זה, ולקחנו כעת את אלו ששרדו אבל שאנחנו יודעים שהם רגישים.
יש לנו לדוגמה 128 מוטנטים שמצאנו – אנחנו שואלים האם כולם פגומים באותו גן? ב שני גנים? במאה גנים שונים?
כדי לגלות זאת אנחנו עושים
1.הכלאות שונות ומנסים לקבל קומפלמנטציה.
אם שתי מוטציות שונות – יהיה לנו צאצא עמיד לקרינה.
אם אותה מוטציה – הצאצא יהיה רגיש לקרינה.
2. מיפוי על בסיס רקומבינציה – 2 גנים שונים במיוזה של הדור הבא המוטנטים יעברו סגרגציה עצמאית – אין קשר. אבל אם זה שני אללים של אותו גן – לצאצי הדור הבא יהיה מיפוי לאותו מקום.
3. נניח שמצאנו 10 גנים. נרצה לדעת האם הם פועלים במסלול אחד או מסלולי תיקון שונים?
נעשה מבדק אפיסטזיס – נעשה מוטנט כפול (פגוע בשני גנים) – האם הפנוטיפ שלו שונה משני הפנוטיפים המקוריים? אם לא שונה – סימן שהם על אותו מסלול (שני ההורים פגומים במסלול כל אחד במקום אחר וגם הצאצא פגום במסלול: פנוטיפ – אצל אף אחד מסלול זה לא עובד).
האלטרנטיבה – רגישות שהיא גבוהה יותר, פנוטיפ מאוד חמור. זה מעיד שיש שני משלולים, והצאצא פגוע פי שתיים מהוריו.
עושים קבוצות של גנים שעובדים יחד, ואז מתחילים לחקור אותן....
נתחיל מ UV – נזק עיקרי : דימרים של T . מסתבר שיש אנזים שנקרא photolyase והוא יודע לחפש את הדימרים הללו ובעזרת אנרגיה של פוטון אחד הוא משחרר את הדימר למצב החופשי – זה חכם כי תמיד כשיש UV אז יש לנו גם פוטונים והפוטוליאז יודע להשתמש בהם לטובה. האמת שזה לא בדיוק אנזים, זה סוג של חלבון שעושה זאת אבל הוא קו הגנה ראשון ולא ממש יעיל.
כעת נראה רשימת מכולת של מנגנוני תיקון בלי הרחבה יתירה :
2. excision repair – יותר טוב מאותו אנזים ממקודם. יודע להוציא החוצה את הגדיל שבו יש דימרים של טימין, ולסנתז על גבי הגדיל התקין גדיל חדש ותקין.
3. DNA glycosylases – יודע לזהות בסיסים דפוקים, להוציא אותם החוצה, ואנזים אחר שם endonuclease עושה שבר באיזור הפגום ומסנתז גדיל חדש ע"ג הגדיל התקין.
4.MMR- mismatch repair – אנחנו צריכים מנגנונים שיודעים לזהות את הmismatchלפני שהוא מתקבע! אנחנו צריכים אנזים שיודע לזהות למשל משהו לא תקין למשל במקום CG
יש לנו TG . אם האנזים מזהה את המיסמאצ' הוא עשוי לתקן כמו שצריך – להחזיר ל CG אך הוא עלול גם לקבע את המוטציה מוקדם יותר מהצפוי ולשנות את זה דווקא ל TA ! מאוד מסוכן....
אותו אנזים צריך מנגנון להבדיל בין הסליל הישן לסליל החדש. הוא צריך "להאמין" לגדיל הישן ולא לגדיל החדש ולהחזיר את המוטציה למצב הישן ולא למצב החדש.
הטריק שקיים – ברוב האורגניזמים יש אנזימים שמסמנים את הד.נ.א בעזרת מתילים. הם נקראים מתילאזות והם שמים מתיל איפה שכתוב GATC . בכל מקום שיש GATC יש מתיל.
כשמגיע שלב הרפליקציה יש לנו גדיל שעליו יש מתילים וגדיל אחד שהוא חדש, ועד שיגיעו המתילזות לא יהיו עליו מתיל! זהו חלון הזדמנות קצר שבו עדיין לא קרתה המתילציה וזהו חלון ההזדמנות שאותו אנזים מתקן זקוק לו.
לאנזים המתקן יש קו-אנזימים שמחפשים מתילים. זיהוי מתילים אומר שזה הסליל הישן – ועל פיו יבנה גדיל חדש. (יהיה תיקון).
כל זה טוב ויפה כל עוד פגענו רק באחד מהגדילים ולא בשניהם.
אבל – יש קרינות שגורמות לשבירה מלאה של הכרומוזום, שני הגדילים נשברים.
לתאים יש שתי צורות לתקן שברים כאלו:
איך מנגנון זה עובד? יש אנזימים הקושרים את הקצוות ומדביקים אותם עם ליגאז.
השאלות: למה יש שני מנגנונים שאחד יעיל והשני לא? מתי התא בוחר בדרך אחת ולא אחרת? לא יודעים.
מצד שני – יש לנו כן סכנה ברקומבינציה הומולוגית כי יש לנו הרבה מאוד ד.נ.א שהוא רצפים חוזרניים – יכול להיות זיהוי לא נכון. 60% ג'אנק ד.נ.א.
בתאים סרטניים יש שיעור גבוה מאוד של רקומבינציה בין רצפים חוזרניים. אנחנו לא יודעים מה גורם לכך שלא יהיו רקומבינציות כאלה בתאים בריאים.
אמרנו שיש קשר בין מוטציות לבין סרטן –
ברור לנו שיש קשר הדוק. אם אנחנו גורמים לשיעור גבוה של מוטציות כלומר יש הרבה סיכוי שתהיה מוטציה היוצרת גידול סרטני.
אבל לא רק דרך מוטציה אנחנו משפיעים על סרטן.
הגנום חייב להיות מאוד יציב. אם אנחנו פוגעים ביציבות הגנום – גם זה גורם לסרטן.
גם מנגנוני התיקון חייבים להיות מאוד טובים.
הרבה פעמים באנשים שיש להם סרטן, חל בהם מוטציה בגנים האחראים על מנגנוני תיקון.
למשל ישנם שני גנים ידועים שהם גנים של תיקון שמוטציה שהם גורמת לסרטן השד.
אם יש משפחות שבהן יש נטייה יותר לסרטן, מוצאים גם כן פגמים באותם גנים.
גם סינדרומים של סרטן המעיים נגרמים ממוטציות בגנים של הMismatch repair
סרטן העור – פגיעה ב exsicion repair . (לא ניתן לתקן דימרים של TT , לכך גורמת קרינת UV ואז אנחנו מאוד רגישים לכך).
סיכום:
למדנו על
Forward mutation – מ WT למוטנט
Reverse mutation – ממוטנט לרברטנט
Frame shift – תוספת/הורדה של בסיס/בסיסים
Transition
Transvesion
Deletion – למשל כתוצאה מפעמיים שבר דו גדילי ואז איחוי ללא החתיכה החסרה
Silent mutation – שינוי בקודון אך נשארת אותה חומצה אמינית או חומצה אמינית שונה אך לא באתר פעיל. בזריעה על צלחת לא נבחין במוטציה זו! היום יש אמצעים למצוא מוטציות שקטות.
(השבוע יצא מאמר על כך שלא כל הקודונים המקודדים לאותה חומצה יעילים באותה מידה ואז יש השפעה על רמת החלבון בתא).
Exact reversion
Missense – שינוי המכניס חומצה לא נכונה.
Nonsense – חומצה אמינית לקודון סטופ.
אנחנו קוראים לתדירות frequency ואנחנו צריכים לעשות תיקון ע"י חלוקת הfrequency למספר הדורות ויש לנו קבוע שלfrequency/generation .
צימרים - http://www.cuponofesh.co.il/
קידום אתרים מקצועי -
http://www.actv-tec.co.il/
שיחת ועידה, שיחות ועידה -
http://www.veidan.co.il/
פתיחת חברה בחו"ל -
http://www.com-exp.co.il/