Beim Menschen wird die durchschnittliche Mutationsrate auf etwa geschätzt ( Nachman und Crowell, 2000 ). Natürlich variiert diese Mutation von Sequenz zu Sequenz.
Können Sie bitte eine Vorstellung davon geben, wie viel Variation in der Mutationsrate es im menschlichen Genom gibt?
Es gibt viele Möglichkeiten, eine solche Variation auszudrücken. Man könnte die niedrigste und höchste Mutationsrate angeben oder eine Mutationsratenkarte entweder über das gesamte Genom oder eine zufällig ausgewählte Sequenz zeigen.
Coole Frage. Leider habe ich keine vollständige Antwort; Das Beste, was ich tun kann, ist, etwas Literatur zusammenzufassen. Ich würde mich freuen, mehr zu sehen, wenn Sie aber diskutieren möchten. Entschuldigen Sie auch, dass die Antwort etwas verstreut ist, und ich entschuldige mich, wenn Sie sich dessen bereits bewusst waren!
Eine Sache, die ich jedoch vorschlagen möchte, ist, dass dies für das menschliche Genom isoliert schwierig ist; daher bezieht sich ein Großteil der Literatur auch auf andere Tiere.
Auf jeden Fall ist die Literatur zu diesem Thema recht umfangreich, sodass ich fürchte, dass dies nur die Spitze des Eisbergs ist. Hoffentlich ist es trotzdem hilfreich.
Erstens kenne ich zwei genomische Mutationsratenkarten, die Sie interessieren könnten (wie Sie in Ihrer Frage andeuten). Eines in Genomweite Muster und Eigenschaften von De-novo-Mutationen beim Menschen von Francioli et al ., das sich mit de-novo-Mutationen beim Menschen befasst (offensichtlich mehr mit Keimbahnmutationen befasst), und ein anderes in Mutationsheterogenität bei Krebs und die Suche nach neuen Krebsgenen von Lawrence et al ., die sich (wenig überraschend) mit somatischen Mutationsraten und den daraus resultierenden Onkogenen befassen.
Eine großartige Übersicht, wenn auch nicht ganz menschenspezifisch, ist Variation in the mutation rate across Säugetiergenome von Hodgkinson und Eyre-Walker . Sie stellen fest, dass:
Effekte im kleinen Maßstab: G & C mutieren stärker als A & T, CG-Dinukleotide korrelieren stark mit höheren Mutationen in nicht-codierender DNA, und es scheint hyper-mutable Stellen zu geben (die über Arten hinweg konserviert sind), die für SNPs anfällig sind. Diese Effekte variieren auch über das Genom hinweg. Tatsächlich weisen bestimmte Regionen der mitochondrialen DNA auch sehr unterschiedliche Mutationsraten auf. Seltsamerweise sind GC-reiche Inseln möglicherweise weniger wandelbar (für bestimmte Mutationstypen) und können benachbarte Nukleotide beeinflussen, insbesondere methylierte.
Transkriptionsstellen: Somatisches Gewebe weist niedrigere Mutationsraten von transkribierten Bereichen auf als nicht-transkribierte. Im Keimgewebe gibt es einen interessanten Effekt für bestimmte Arten von Mutationen, der zunimmt, wenn man sich von der Transkriptionsstartstelle entfernt, andere jedoch nicht.
Andere Mutationen: Indel-Mutationen neigen dazu, gemeinsam mit Punktmutationen aufzutreten
Mutationsraten sind auf mehreren Skalen räumlich korreliert.
Chromosomen: Beim Menschen scheint das Y-Chromosom am wandelbarsten zu sein, gefolgt vom X und den Autosomen. Es gibt auch einen Unterschied in der Mutationsrate zwischen Autosomen, aber es scheint, dass dies von den intraautosomalen Mutationsraten überschattet wird .
In der Veröffentlichung nicht explizit erwähnt, aber intuitiv und manchmal impliziert, ist die niedrigere Mutationsrate in kodierenden und regulatorischen Regionen (z. B. Enhancer, Promotoren, ...).
Eine weitere Veröffentlichung ist Evolution of Local Mutation Rate and Its Determinants von Terekhanova et al . Sie stellen fest, dass lokale Mutationsraten bei Primaten (offensichtlich einschließlich Menschen) über das Genom hinweg stark korrelieren. Diese Korrelation schwächt sich mit zunehmender evolutionärer Distanz ab (z. B. Mensch zu Maus). Sie untersuchen auch den Einfluss mehrerer genomischer Merkmale auf lokale Mutationsraten.
Nicht beim Menschen, aber Hinweise auf nicht zufällige Mutationsraten deuten auf eine evolutionäre Risikomanagementstrategie von Martincorena et al . hin , die Mutationsraten über E. Coli-Genome hinweg untersuchen und eine enorme Variabilität feststellen, insbesondere niedrigere Raten in stark exprimierten Genen.
Da wir noch nicht viele Chromatinstrukturen gesehen haben, möchte ich auf das coole Paper The effects of chromatin organization on variation in mutation rates in the genome von Makova und Hardison hinweisen . Darin stellen sie fest, dass Mutationen verschiedener Typen unterschiedlich von offenen und geschlossenen Chromatinzuständen beeinflusst werden; Grob gesagt fördert geschlossenes Chromatin Basensubstitutionen, während Indels häufiger in Bereichen mit offenem Chromatin auftreten.
Schließlich werden einige der Schwierigkeiten bei der Bewertung der Mutationsvariabilität von Eyre-Walker und Eyre-Walker in How Much of the Variation in the Mutation Rate Along the Human Genome Can Be Explained?
Einige verwandte Arbeiten
Für Mutationsraten speziell in Keimbahnzellen siehe:
Eigenschaften und Raten von Keimbahnmutationen beim Menschen von Campbell und Eichler
Determinanten der Variation der Mutationsrate in der menschlichen Keimbahn von Segurel et al
die einige Muster der Mutationsvariabilität im gesamten Genom beschreiben, sich aber oft mehr mit interindividuellen Faktoren befassen.
Hier sind auch zwei frühe Artikel, die vergleichende Genomik verwenden, um Mutationsraten zu untersuchen:
Mutationsraten in Säugetiergenomen von Kumar und Subramanian
Deterministische Mutationsratenvariation im menschlichen Genom von Smith et al
die sich auf den Vergleich zwischen Arten konzentrieren, aber auch Unterschiede in der Zusammensetzung (z. B. GC-Reichtum) diskutieren.