Mutatiesnelheden

Mutatiesnelheden (mutatiesnelheid) geven de kans aan dat in een bepaalde tijdseenheid of generatie een mutatie verschijnt op een specifieke plek in het genoom. In populatiegenetica wordt vaak gesproken over μ, de mutatie-kans per nucleotide per generatie, of over U, het aantal mutaties per genoom per generatie. Dit onderscheidt de kans op mutatie op een enkel nucleotide van de kans op mutaties in het hele genoom.

Mutatiesnelheden variëren tussen organismen en hebben invloedrijke oorzaken: foutieve replicatie van DNA, spontane chemische veranderingen en mutagene omgevingsfactoren. DNA-herstelmechanismen verminderen de feitelijke mutatiesnelheid. Het mutatiespectrum is niet uniform: bijvoorbeeld mutaties bij CpG-dinucleotiden komen vaker voor door methylatie en vervolgens deaminatie. De mutatiesnelheid hangt verder af van generatie tijd, genoomgrootte en metabole activiteit, en kan verschillen tussen gametische en somatische cellen.

Waarden en orde van grootte: bij veel bacteriën ligt μ typisch in de orde van 10^-10 tot 10^-9 per nucleotide per generatie; bij veel eukaryoten zoals schimmels komen vergelijkbare waarden voor. Bij mensen ligt μ ruwweg around 10^-8 per nucleotide per generatie, wat resulteert in ongeveer 30 tot 60 de novo mutaties per nakomeling. Mutatiepatronen verschillen tussen loci en tussen celtypen, en mutatie- hotspots bestaan door sequence- context en epigenetische factoren.

Meting van mutatiesnelheden gebeurt met mutatie-accumulatie- lijnen, fluctuatietests en trio- of stamboom- sequencing, evenals directe vergelijking van genoomsequenties over generaties. Mutatiesnelheden zijn cruciaal voor begrip van evolutie, erfelijke variatie en het ontstaan van kanker en andere mutatiegerelateerde aandoeningen.