¿Correlación entre el tamaño del genoma y la tasa de mutación?

Bradwell et al. informe Los virus de ARN con el genoma más pequeño pueden tener tasas de mutación particularmente altas. Se demostró que un error en particular tenía alrededor de 1.4 x$10^{-4}$sustituciones por nucleótido por ronda de copia (alto para los virus en general) y los autores sugieren que esto es para optimizar la adaptabilidad. Correlación entre la tasa de mutación y el tamaño del genoma en ribovirus: tasa de mutación del bacteriófago$Q \beta$, Genética, vol.195 no. 1 243-51 (2013).

Cuevas et al. reportar un fago con 1.0 x$10^{-6}$mutaciones por base por ronda de copia (m/b/r), que se ajusta (afirman) a la regla de Drake de 0,003 mutaciones por genoma por ronda de copia en microorganismos basados ​​en ADN. Indican que los microorganismos basados ​​en ADN oscilan entre$10^{-10}$a$10^{-6}$m/b/r. Afirman que los virus de ARN varían entre$10^{-6}$y$10^{-4}$m/b/r, consistente con el resultado anterior. Tasa de mutación puntual del bacteriófago$\Phi X174,$Genética, vol. 183 nº 2 (2009).

El artículo de Drake citado con frecuencia (uno de ellos) está disponible en este enlace. Tiene un gráfico notable en la p. 7163 de este documento en el que, basándose en su observación de siete microorganismos con una amplia gama de tamaños de genoma (pb), traza el logaritmo de la tasa de mutación por par de bases frente al logaritmo del tamaño del genoma (pb). La línea resultante (ajustada) tiene una pendiente de aproximadamente uno negativo.

En pocas palabras, Drake muestra que en una amplia gama de tamaños de genomas, a medida que el tamaño del genoma aumenta exponencialmente, las mutaciones por base por ronda de copia disminuyen exponencialmente. Esta relación es aproximadamente log-log lineal.

En su discusión, dice que los factores que influyen en las tasas de mutación (en cualquier dirección) son tan generales que parecen haber impuesto un pequeño rango de variación de la tasa de mutación por genoma en microbios que tienen una gran variedad en el tamaño del genoma y la tasa de mutación por base. par.

En cuanto a organismos más complejos, he leído muy poco. Hay un artículo de revisión reciente en Nature sobre un informe de que una correlación inversa hipotética entre el tamaño del genoma y las tasas de mutación en ciertas plantas (angiospermas) es falsa. El tamaño del genoma se correlaciona positivamente con el tamaño del genoma. Las plantas con genomas más grandes tienen tasas de mutación más altas que aquellas con genomas más pequeños que el promedio. No tengo acceso a este artículo de pago ni a los métodos involucrados, así que cito el resumen. Tasci, Nature Reviews Genetics 13, 148 (marzo de 2012).

Como de costumbre, un experto en esta área podría corregir/ampliar estos pocos detalles que he encontrado, pero es una pregunta interesante. El artículo de Drake da un resultado notable.

En cuanto a la pregunta sobre el coeficiente de correlación, creo que el gráfico de Drake sugiere una fuerte correlación entre funciones linealizadas en un cierto rango. Supongo que podríamos adjuntar un número a eso...

Aclararía lo anterior que la tasa de mutación es probablemente lineal con la cantidad de bases en la célula, ya que son causadas por colisiones aleatorias con radiación ionizante la mayor parte del tiempo.

El número de mutaciones retenidas variará según el organismo, lo que puede reflejar la tendencia que describe @daniel. Ciertamente, los procariotas más grandes comenzarán a tener más ADN y genes de reparación de mutaciones cuando tengan genomas más grandes, en promedio.

Los eucariotas, incluidos los metazoos, tendrán mecanismos de selección más elaborados, como la recombinación diploide y la selección social, para descartar mutaciones en muchos de los genes. Esto puede explicar las caídas adicionales para genomas aún más grandes, que tienden a ser eucariotas.

Como ejemplo de los puntos anteriores, eche un vistazo a Deinococcus radiodurans , un procariota que se encuentra en latas irradiadas con radiación gamma como medio para esterilizar y conservar los alimentos . Esta bacteria puede soportar medio millón de rad de radiación gamma, mil veces la dosis letal humana. D radiodurans tiene múltiples copias de su genoma y varias veces el número de vías de reparación del ADN, y probablemente todos los trucos del libro para mantener su ADN intacto y resistente a roturas/mutaciones . Estaría muy lejos de la pendiente media en su gráfico.