Wie viel Variation gibt es zwischen DNA-Molekülen desselben Organismus?

Wenn verschiedene, aber intakte DNA-Moleküle aus meinem Körper extrahiert würden, zum Beispiel eine Haarprobe, eine Blutprobe und ein Mundabstrich, wie viel Variation gäbe es zwischen den DNA-Molekülen?

Das würde vom Alter abhängen, da wir unser ganzes Leben lang Mutationen anhäufen.
Nach meinem Verständnis würden einzelne DNA-Moleküle diese Mutationen haben und sie weitergeben, aber ich sehe keine Möglichkeit, dass sich alle DNA-Moleküle einheitlich verändern, als wären sie quantenverschränkt. Ich kann mich irren, aber wie teilen einzelne DNA-Moleküle ihren Code mit allen anderen DNA-Molekülen im Körper?
Ja, es ist äußerst unwahrscheinlich, dass man in einem erwachsenen menschlichen Körper zwei genetisch identische Körperzellen findet.

Antworten (2)

Das Phänomen wird Mosaik-Einzelnukleotid-Variationen (SNVs) in somatischen Zellen genannt und ist ein aktives Gebiet der wissenschaftlichen Forschung (z. B. Abyzov et al., 2017, Genome Res. 27: 512-523 ):

Wir schätzen, dass eine Fibroblastenzelle bei Kindern im Durchschnitt 1035 meist gutartige Mosaik-SNVs aufweist.

Ähnliche Analysen bei Erwachsenen ergaben keinen signifikanten Anstieg der Anzahl von SNVs pro Zelle, was darauf hindeutet, dass ein Großteil der Mosaik-SNVs in Fibroblasten während der Entwicklung entsteht.

Erstens, wie streng ist diese Forschung? Dh ausgiebig peer-reviewed vs. wie neu ist das Forschungsgebiet. Und es scheint, als ob der zitierte Text besagt, dass Zellen als Kind ein wenig mutieren, sich aber als Erwachsene stabilisieren. Auch scheint dies nicht zu beantworten, wie viel Gesamtvariation zwischen DNA-Zellen besteht. Vielleicht sollte ich fragen, wie identisch DNA-Zellen sind?
(1) Dieses Gebiet hat sich in letzter Zeit durch Fortschritte bei der Genauigkeit und Effizienz der Genomsequenzierung weiterentwickelt; Die von mir zitierte Studie ist nicht die erste dieser Art; Genome Research ist eine wissenschaftliche Fachzeitschrift mit Peer-Review; sie haben eine Website, auf der Sie mehr über den Veröffentlichungsprozess erfahren können: genome.cshlp.org ; (2) die von mir zitierte Studie untersucht SNVs in Fibroblasten; unterschiedliche Zelltypen können in unterschiedlichen Stadien des menschlichen Lebens eine unterschiedliche durchschnittliche Anzahl von SNVs und unterschiedliche Mutationsraten aufweisen; (3) Die Kenntnis der Größe des menschlichen Genoms und die Kenntnis der Anzahl der SNVs bedeutet, die Ähnlichkeit zu kennen.
Ich glaube, Sie haben meine Frage vielleicht beantwortet, aber ich denke, meine DNA-Grundlage ist unzureichend. Danke für deine Antwort, ich denke der Fehler liegt hier bei mir.

Auf diese Frage gibt es mehrere Antworten, je nachdem, was Sie genau meinen.

Zellen im Körper sammeln zufällige Mutationen an, wenn sie sich teilen und vermehren

Die Zellen im Körper, die nicht Teil der Fortpflanzungslinie sind, werden als "somatische Zellen" bezeichnet. Diese Zellen stammen typischerweise aus einer einzigen befruchteten Eizelle. Jedes Mal, wenn sich die Zelle teilt, muss die DNA dupliziert werden, und jedes Mal, wenn sie dupliziert wird, besteht die Möglichkeit, dass es zu einer zufälligen Mutation kommt. Diese zufälligen Mutationen werden an alle Zellen weitergegeben, die später von dieser Zelle abstammen. Die meisten Arbeiten in diesem Bereich beziehen sich auf Einzelnukleotid-Variationen (siehe die Antwort von Martin Klvana), aber es kann auch Insertionen, Deletionen und Duplikationen wie bei anderen Mutationen geben.

Schäden durch Strahlung und andere Mutagene können DNA-Mutationen verursachen

Zellen sind ihr ganzes Leben lang Schäden ausgesetzt, und einige Formen von Schäden verursachen Brüche oder Veränderungen der DNA der Zelle. Es gibt komplexe Reparaturmechanismen, um mit diesem Schaden umzugehen, aber sie sind unvollkommen, so dass dieser Schaden im Laufe der Zeit zu Unterschieden in der DNA-Sequenz der Zellen in Ihrem Körper führen kann. Dies wird mit zunehmendem Alter zunehmen.

Einige Zellen haben Mechanismen für absichtliche, zufällige Mutationen

Bestimmte Zellen im Körper haben sich so entwickelt, dass sie sich zufällig voneinander unterscheiden. Das offensichtlichste Beispiel dafür ist das Immunsystem, wo zufällige Neuanordnungen spezifischer DNA-Abschnitte verwendet werden, um eine große Auswahl an verschiedenen Antikörpern zu erzeugen.

Bewegliche genetische Elemente können durch den Körper aktiviert und neu angeordnet werden

Das menschliche Genom ist wie das anderer Organismen voll von Transposons und anderen genetischen Elementen, die eine genetische Maschinerie enthalten, um sich innerhalb des Genoms zu verlagern. Die Aktivität dieser Elemente in den somatischen Zellen des Körpers kann zu Unterschieden in der DNA-Sequenz führen.

Nicht jeder hat alle seine Zellen aus einer einzigen befruchteten Eizelle

Es kann vorkommen, dass eine Person nicht aus einer einzigen befruchteten Eizelle, sondern aus zwei oder mehr befruchteten Eizellen stammt, sodass ihr Körper aus Zellen unterschiedlichen genetischen Ursprungs besteht, die praktisch Geschwister sind. Dies kann zu großen genetischen Unterschieden zwischen Zellen führen.

Auch dies kann zu großen genetischen Unterschieden zwischen Zellen führen.

Unterschiede in der DNA gehen weit über bloße Unterschiede in der Sequenz hinaus

Alle Mechanismen, die ich bisher besprochen habe, führen zu Unterschieden in der DNA-Sequenz, aber die DNA in einer Zelle ist mehr als nur ein Aufbewahrungsort für Sequenzinformationen, und ihre Funktion wird sowohl durch chemische Modifikationen, insbesondere DNA-Methylierung, als auch durch Wechselwirkungen mit vermittelt Proteine, vor allem durch die Histone, die die DNA-Faltung in der Zelle vermitteln, oder durch die selektive Inaktivierung eines X-Chromosoms im Barr-Körper, wenn Sie weiblich sind. Diese Modifikationen haben tiefgreifende Auswirkungen auf die Aktivität der DNA innerhalb der Zelle und sollten nicht ignoriert werden.

All dies bedeutet, dass es keine einheitliche Antwort auf Ihre Frage gibt, da sie sich mit der Zeit ändert, von Person zu Person unterschiedlich ist und davon abhängt, was Sie genau meinen.

Ich liebe diese Antwort, aber ich war verwirrt, als Sie sagten, DNA sei eine Zelle. Ich hatte DNA immer als ein Molekül innerhalb einer Zelle betrachtet.
@JimmyG Ja, DNA ist ein Molekül innerhalb einer Zelle. Wo, glaubst du, habe ich mich da unklar ausgedrückt?
Ich muss mich verlesen haben. Folgefrage: Was sind die „nicht-somatischen“ Zellen? Sie haben Somatik erwähnt, aber nicht ihr Gegenstück, von dem ich annehme, dass es existiert.
@JimmyG. Nicht-somatische Zellen sind Keimbahnzellen, also Spermien oder Eizellen – und deren Vorläuferzellen – beim Menschen.
Werden sie also Keimbahnzellen oder nicht-somatische Zellen genannt? Oder beides?
@JimmyG. Beide. Und noch ein paar andere Namen :)
Wie viel Variation gibt es zwischen DNA-Molekülen desselben Organismus?
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