Ефектите на мутациите

Днес ще говорим за цялостните ефекти на една генетична мутация и как мутациите влияят на организма като цяло. Но първо искам да преговорим централната догма на молекулярната биология и това как генетичната информация в една клетка се съхранява под формата на ДНК, която после бива транскрибирана, за да образува РНК, която после бива транслирана в протеин. Нуклеотидите от ДНК са транскрибирани в комплементарните си форми в РНК, които после се разчитат като кодони, или групи по три, за да кодират специфични аминокиселини в по-голям протеин. Ако промениш (мутираш) един от нуклеотидите в ДНК, например ако превърнеш тази тиминова база в аденинова база, това ще засегне РНК последователността и, в крайна сметка, протеина, който следва. Казваме, че мутациите по принцип са грешки в ДНК на клетката, които водят до производство на анормален протеин. Мутациите добри ли са или лоши и какви ефекти имат върху засегнатия организъм? Няма добър отговор на този въпрос. Има много, много различни видове мутации, които могат да доведат до големи структурни промени, като малките човечета, които нарисувах тук, или може да доведат до леки промени, които може да останат незабелязани. Много е трудно да наречем една мутация добра или лоша, тъй като зависи от огромен брой неща, включително околната среда, в която организмът живее. Нека разгледаме един пример за добра мутация. Бактериите Streptococcus Pneumoniae са бактерии, които обикновено свързваме със заболяването пневмония. Едно от най-популярните лечения за пневмония е да се даде на засегнатия човек антибиотик като пеницилин, който да помогне за убиването на бактериите и отърваването от болестта. Но понякога може да намериш мутирали Streptococcus бактерии, които имат специална черта, която ги прави резистентни на пеницилин и сега пеницилинът няма да ги убие толкова лесно, колкото убива бактериите без мутацията. Наричаме това добра мутация, понеже бактериите живеят в човешки гостоприемник, където е вероятно да срещнат този смъртоносен пеницилин. Да са резистентни на антибиотици като пеницилина е благоприятно за бактериите. Да изясня, наричам това добра мутация за бактериите, не за инфектирания човек, тъй като за него ще е по-трудно да се отърве от бактерии, които са резистентни на определени антибиотици. Нека разгледаме пример за лоша мутация. Заболяването муковисцидоза обикновено е причинено от мутация в CFTR гена. Няма да навлизам в подробности с какво вреди тази мутация, само ще посоча, че тя прави мукуса, който ще срещнеш в белите дробове на човек, много, много вискозен, което затруднява дишането на засегнатите хора. Като цяло, казваме, че мутация, причиняваща муковисцидоза, ще е лоша мутация. Но мутациите не са строго добри или строго лоши. Всъщност има някои мутации, които могат да причинят някои благоприятни и някои неблагоприятни ефекти. Сърповидноклетъчната анемия възниква от мутация в протеина хемоглобин, който се намира в червените кръвни клетки. Тази мутация превръща хемоглобина в много по-нефункционална форма, която наричаме HbS. Той е много по-неефикасен при преноса на кислород в тялото. Друг ефект на сърповидноклетъчната анемия е че прави болния човек по-неподатлив на малария. Маларията е паразит, който се развива и се размножава в червените кръвни клетки и може да има доста лоши ефекти върху организма на гостоприемника. Маларийният паразит не може да се развива толкова добре в червени кръвни клетки, които са засегнати от сърповидноклетъчна анемия. В този случай мутацията, която е свързана със заболяването, има един лош ефект, който е, че HbS не е толкова добър в преноса на кислород из тялото, но също има добър ефект, че намалява вероятността болният човек да бъде засегнат от малария, тъй като тя не може да се развива толкова добре в червените кръвни клетки на този човек. Какво научихме? Първо, научихме, че ефектите на една мутация обикновено, но не винаги, се проявяват на ниво протеин. Има няколко изключения от това правило. Второ, научихме, че генетичните мутации могат да имат благоприятни, вредни или неутрални ефекти, в зависимост от вида мутация, средата, в която живее засегнатият организъм, както и множество други фактори.