Inimgenoomi muteerumise tempo viimaks tuvastatud
16 riigi teadlastest koosnev töörühm sekventseeris sama lõigu DNA-d — umbes 10 000 000 tähte ehk nukleotiidi Y-kromosoomist — kahelt mehelt, keda eristasid 13 põlvkonda, ning loendasid erinevuseid. Nimetatud nukleotiidide hulgast leiti vaid neli mutatsiooni, vahendab PhysOrg.
1935. aastal uuris tänapäevase geneetika alusepanija J. B. S. Haldane Londonis hemofiiliatõbiseid mehi ja hindas, et mõjutatud geenis on hemofiiliat põhjustavate mutatsioonide esinemise tõenäosus üks 50 000-st — mis teeb moonde määraks ühe nukleotiidi 25 miljonist kogu genoomi ulatuses. Teised uurijad on mõõtnud paari spetsiifilise geeni muteerumise tempot või võrrelnud inimese ja šimpansi DNA-d, et pakkuda üldiseid umbkaudseid hinnanguid moonde kiirusele, mis väljenduvad otsesemalt DNA nukleotiidides.
Ajakirjas Current Biology avaldatud uus uuring näitab tähelepanuväärsel moel, et nood varajased hinnangud olid vägagi täpsed — kokku kanname me oma DNA-s 100-200 mutatsiooni. See võrdub ühe moondega 15-30 miljoni nukleotiidi kohta. Õnneks on enamik neist ohutud ning need ei avalda meie tervisele ega välimusele mingit ilmset mõju.
Töörühma liige Qiuju Wang värbas katsealusteks hiina perekonna, mille liikmed olid samas külas elanud sajandeid. Töörühm uuris kaht kaugelt isaliini pidi suguluses olevat meest, keda eristas 13 inimpõlve ja kelle ühine esivanem elas 200 aasta eest.
Mutatsiooni tempo määramiseks uuris töörühm Y-kromosoomi teatud piirkonda. Y-kromosoom on selles mõttes ainulaadne, et kui harvaesinevad moonded välja arvata, pärandatakse see isalt pojale muutumatul kujul. Niisiis kuhjuvad mutatsioonid aeglaselt, mitme põlvkonna vältel.
Hoolimata mitmest vahepõlvkonnast leidsid uurijad kõigi uuritud DNA-tähtede hulgast ainult 12 erinevust. 10 149 073 DNA-tähte läbi uuritud 10 149 085-st olid kahes Y-kromosoomis endiselt identsed. Tosinast erinevusest kaheksa olid tekkinud teadustööks kasutatud rakuliinides. Vaid neli olid päris mutatsioonid, mis olid ilmnenud looduslikult läbi põlvkondade.
Arusaam mutatsioonide tempost on võtmetähtis inimese evolutsiooni mitmete aspektide mõistmiseks ja meditsiiniuuringute jaoks: mutatsioonid on kogu meie geneetilise mitmekesisuse algne läte, ning nüüd on olemas “molekulaarkell”, mille abil mõõta aega evolutsioonilisel skaalal.
Moonded võivad otseselt põhjustada ka haiguseid, näiteks vähki. Kui oskame mutatsiooni tempot paremini aimata, saame evolutsioonilist kella paremaks kalibreerida või leida näiteks katseliselt mehhanism mutatsioonide vähendamiseks.
Isegi kõige uuema DNA sekventsereemise tehnoloogia juures pidid teadlased haruharva ilmnevate moonete otsimiseks välja töötama spetsiaalse strateegia. Nad kasutasid kahe Y-kromosoomi koostistähtede järjekorra tuvastamiseks järgmise põlvkonna sekventserit ning võrdlesid neid siis Y-kromosoomi etalonjadaga.
Tuvastanud 23 võimalikku SNP-d (ingl single nucleotide polymorphism) — ehk ühe tähe muutumisi DNA-s -, võimendasid nad neid kandidaate sisaldavaid piirkondi ning kontrollisid jadasid standardsel Sangeri meetodil. Kokku leidsid kinnitust neli looduslikult ilmnenud moonet. Nüüd, kus olid teada mutatsioonide hulk, läbi uuritud piirkonna pikkus ja katsealuseid lahutanud põlvkondade arv, sai töörühm moonde määra välja arvutada.
“Need neli mutatsiooni andsid tulemuseks täpselt sellise moondetempo — üks nukleotiid 30 miljonist ühe põlvkonna kohta —, mida olimegi oodanud,” kinnitab uuringu koordinaator Chris Tyler-Smith, samuti Wellcome’i trusti Sangeri Instituudist.
“See oli julgustav tulemus, sest kasutatud meetodeid — nagu järgmise põlvkonna sekventeerimistehnoloogia rakendamist — polnud seesugustes uuringutes varem proovile pandud. Suutlikkus usaldusväärselt mõõta DNA mutatsioone tähendab, et me võime hakata küsima, kuidas moonde määrad varieeruvad genoomi eri piirkondades ja võib-olla ka indiviiditi.”
