Корреляция между размером генома и частотой мутаций?

Брэдвелл и др. сообщают, что РНК-вирусы с наименьшим геномом могут иметь особенно высокую частоту мутаций. Было показано, что конкретная ошибка имеет примерно 1,4 x$10^{-4}$замен на нуклеотид на раунд копирования (обычно много для вирусов), и авторы предполагают, что это необходимо для оптимизации адаптивности. Корреляция между скоростью мутаций и размером генома у рибовирусов: скорость мутаций бактериофага$Q \beta$, Генетика, т. 195, вып. 1 243-51 (2013).

Куэвас и др. сообщить о фаге с 1,0 x$10^{-6}$мутаций на основание за раунд копирования (m/b/r), что соответствует (они заявляют) правилу Дрейка о 0,003 мутации на геном за раунд копирования у микроорганизмов на основе ДНК. Они указывают на то, что микроорганизмы на основе ДНК располагаются между$10^{-10}$к$10^{-6}$м/б/р. Они утверждают, что РНК-вирусы различаются между$10^{-6}$а также$10^{-4}$m/b/r, что согласуется с приведенным выше результатом. Скорость точечной мутации бактериофага$\Phi X174,$Генетика, том. 183 № 2 (2009).

Часто цитируемая статья Дрейка (одна из них) доступна по этой ссылке. У него есть замечательный график на с. 7163 этой статьи, в которой, основываясь на своем наблюдении за семью микроорганизмами с широким диапазоном размера генома (п.н.), он строит логарифм скорости мутаций на пару оснований в зависимости от логарифма размера генома (п.н.). Полученная (подогнанная) линия имеет наклон примерно отрицательный.

В двух словах, Дрейк показывает, что в широком диапазоне размеров генома по мере экспоненциального роста размера генома количество мутаций на одно основание за раунд копирования падает экспоненциально. Эта зависимость примерно логарифмически линейна.

В своем обсуждении он говорит, что факторы, влияющие на скорость мутаций (в любом направлении), являются настолько общими, что они, по-видимому, обуславливают небольшой диапазон вариаций скорости мутаций на геном у микробов, которые имеют большой диапазон размеров генома и скорости мутаций на основание. пара.

Что касается более сложных организмов, то я очень мало читал. Недавно в журнале Nature была опубликована обзорная статья о сообщении о том, что предполагаемая обратная корреляция между размером генома и частотой мутаций у некоторых растений (покрытосеменных) не соответствует действительности. Размер генома положительно коррелирует с размером генома. Растения с большим геномом имеют более высокую скорость мутаций, чем растения с меньшим геномом. У меня нет доступа к этой платной статье или связанным с ней методам, поэтому я цитирую аннотацию. Таши, Nature Reviews Genetics 13, 148 (март 2012 г.).

Как обычно, эксперт в этой области мог бы исправить/расширить эти несколько деталей, которые я нашел, но это интересный вопрос. Работа Дрейка дает замечательный результат.

Что касается вопроса о коэффициенте корреляции, я думаю, что график Дрейка предполагает сильную корреляцию между линеаризованными функциями в определенном диапазоне. Я полагаю, мы могли бы прикрепить к этому номер...

Я хотел бы уточнить вышеизложенное, что скорость мутаций, вероятно, линейна с количеством оснований в клетке, поскольку в большинстве случаев они вызваны случайным столкновением с ионизирующим излучением.

Количество сохраняемых мутаций будет варьироваться в зависимости от организма, что может отражать тенденцию, которую описывает @daniel. Конечно, более крупные прокариоты начнут иметь больше ДНК и генов репарации мутаций, когда у них будет в среднем более крупный геном.

Эукариоты, в том числе многоклеточные, будут иметь более сложные механизмы отбора, такие как диплоидная рекомбинация и социальный отбор, чтобы исключить мутации многих генов. Это может объяснить дополнительные выпадения для еще более крупных геномов, которые, как правило, являются эукариотами.

В качестве примера приведенных выше пунктов взгляните на Deinococcus radiodurans , прокариот, найденный в банках, облученных гамма-излучением в качестве средства стерилизации и сохранения пищи . Эта бактерия может противостоять полумиллиону рад гамма-излучения, что в тысячу раз превышает смертельную дозу для человека. D radiodurans имеет несколько копий своего генома и в несколько раз больше путей репарации ДНК, и, возможно, все уловки в книге, чтобы сохранить свою ДНК неповрежденной и устойчивой к разрывам/мутациям . Это было бы далеко от среднего наклона на вашем графике.