Evolutionen tystar skadliga mutationer

I DNA uppstår ibland så kallade synonyma mutationer, som inte leder till att proteinsekvensen förändras men som ändå kan ha stora negativa effekter på bakteriers överlevnadsförmåga. Ny forskning från Uppsala universitet visar nu hur effektivt en organism kan kompensera de negativa effekterna. Fynden publiceras i den välrenommerade tidskriften Molecular Biology and Evolution.

Under lång tid har man trott att synonyma mutationer är ”tysta”, dvs de har ingen effekt – varken positiv eller negativ – på genprodukten (proteinet) och på organismens tillväxt och överlevnad. Under senare år har dock flera studier visat att dessa mutationer ändå ofta orsakar problem för organismen, trots att de inte förändrar proteinets sekvens.

– En viktig fråga för evolutionsbiologer och genetiker är därför varför dessa mutationer har en negativ effekt. Vår studie visar hur effektivt och på hur många sätt en bakterie kan kompensera för negativa effekter av sådana mutationer genom att nya mutationer uppstår, säger Dan I. Andersson, huvudansvarig för studien.

I den aktuella studien har forskare tittat närmare på fyra synonyma men kostsamma mutationer i genen för ett ribosomalt protein och kunnat konstatera att det huvudsakliga problemet med dessa mutationer var att de orsakade minskad produktion av proteinet. Cellerna kom in i en ond cirkel där låga proteinnivåer resulterade i defekta ribosomer som i sin tur orsakade problem i proteinsyntesen. Genom att låta dessa sjuka bakterier växa i många generationer kunde man också se att evolutionen löste problemet med de synonyma mutationerna genom uppkomst av kompenserande mutationer som återställde nivån av det ribosomala proteinet till normala nivåer. På så vis kunde forskarna få en större förståelse för vad problemet med de tysta mutationerna var och hur bakterierna kunde kompensera för detta.

– Antagligen kan man hitta liknande effekter av ”tysta” mutationer i många andra gener och organismer, speciellt i de gener som kodar för proteiner som är delaktiga i cellens centrala informationsflöde, säger Anna Knöppel, doktorand vid institutionen för medicinsk biokemi och mikrobiologi vid Uppsala universitet.

Studien har finansierats av Vetenskapsrådet och Knut och Alice Wallenbergs Stiftelser.

Referens: Anna Knöppel, Joakim Näsvall and Dan I. Andersson et al (2016) Compensating the costs of synonymous mutations. MBE. DOI: 10.1093/molbev/msw028

För mer information, kontakta professor Dan I. Andersson, tel: 018-471 4175, 070-1679077, e-post: Dan.Andersson@imbim.uu.se