الطفرات الصامتة هي طفرات تتواجد في الحمض النووي، وليس لها تأثير ملحوظ على النمط الظاهري للكائن الحي. وغالباً ما يتم استخدام عبارة الطفرة الصامتة كعبارة استبدالية لعبارة "طفرة مترادفة". ولكن الطفرات المترادفة لا تكون دائماً طفرات صامتة، أو العكس. غالباً ما يتم تصنيف الطفرات التي تتسبب في تغيير الكودون لإنتاج حمض أميني بوظيفة مماثلة (مثلاً: طفرة تنتج ليسين بدلاً من الإيزولوسين) على أنها صامتة. إذا تم حفظ خصائص الحمض الأميني، فإن هذه الطفرة عادة لا تؤثر بشكل كبير على وظيفة البروتين.
تحوي الجينات وصفة البروتينات المصنوعة من الأحماض الأمينية. ويحتوي الحمض النووي على أربعة أحرف فقط، أو نيوكليوتيدات، وكل تسلسل من ثلاث قواعد نيوكليوتيدية، أو كودون، يشفر حمض أميني واحد. هناك الكثير من التكرار المضمن في الشيفرة الجينية؛ يتم ترميز معظم الأحماض الأمينية بواسطة عدد قليل من الكودونات على الأقل. على سبيل المثال، يتم ترميز حمض أميني فالين بأربعة أكواد مختلفة. وقد ساد الاعتقاد منذ فترة طويلة بأن الكودونات المختلفة المستخدمة لتشفير الأحماض الأمينية كانت مكافئة إلى حد ما. ويمكن استبدالها بدون تأثير. عندما تنشأ طفرة في التسلسل الجيني الذي لا يغير الحمض الأميني، فإنها تسمى طفرة صامتة.
ومع ذلك، وجد العلماء في السنوات الأخيرة دليلًا على وجود اختلافات بين تلك الكودونات؛ حيث أشار بحث جديد إلى أن ما يسمى بالطفرات المترادفة أو الصامتة قد تكون ضارة بالفعل. وقد تم النشر عن نتائج استخدام أنموذج الخميرة في مجلة نيتشر. واقترح العلماء أنه إذا تم تأكيدها في البشر، فقد يكون لها آثار كبيرة على جوانب عديدة من البحوث الطبية الحيوية.
قال جيانزهي جورج زهانغ، كبير المشرفين على الدراسة والأستاذ في جامعة ميتشيغان: "منذ أن تم حل الشيفرة الجينية في الستينيات، كان يُعتقد عموماً أن الطفرات المترادفة حميدة. ويظهر الآن بأن هذا الاعتقاد كان خاطئاً، نظراً لأن العديد من الاستنتاجات البيولوجية تعتمد على افتراض أن الطفرات المترادفة محايدة، وإبطالها سيترتب عليه آثار واسعة النطاق". فعندما يبحث الباحثون عن المرض، على سبيل المثال، فإنهم يتجاهلون بشكل عام تلك الطفرات الصامتة.
في هذه الدراسة، شرع الباحثون في البحث عن أدلة على أن الطفرات المترادفة يمكن أن يكون لها تأثير.
مكنت خلايا الخميرة ونظام مجموعات قصيرة من المتناظرات العنقودية المنتظمة المتباعدة CRISPR / Cas9 فريق البحث من اختبار تأثير عدد كبير من الطفرات المترادفة في فترة زمنية معقولة. وتم إنشاء أكثر من 8000 سلالة من الخميرة الطافرة (علما أن الطفرة مهما يكون أصلها يمكن أن تتسبب في تغيير تتابع الأحماض الأمينية للبروتين وبالتالي تغير النمط الظاهري) التي تحمل أنواعا مختلفة من الطفرات بما في ذلك الطفرات المترادفة وغير المرادفة (التي تغير تسلسل الأحماض الأمينية) أو الطفرات غير المنطقية (التي تنهي تسلسل البروتين قبل الأوان) في واحد من 21 جيناً مستهدفاً. ثم تمت مقارنة معدلات تكاثر السلالات لمعرفة كيف أثرت الطفرات على ملاءمة خلايا الخميرة، والتي يمكن أن تشير إلى ما إذا كانت الطفرات محايدة أو مفيدة أو ضارة.
أظهر هذا البحث أن 75.9 % من الطفرات المترادفة كانت ضارة بشكل كبير، وأن 1.3 % كانت مفيدة بشكل كبير لخلايا الخميرة.
قال شواكانغ شين وهو كبير المشرفين على الدراسة ومرشح خريج في مختبر زهانغ: "تبين أن الحكايات السابقة عن الطفرات المترادفة غير المحايدة هي قمة جبل الجليد". وأظهرت دراسة أخرى أن الطفرات المترادفة تغير اللياقة البدنية، وأحد الأسباب هو أن الطفرات المترادفة وغير المترادفة تغير التعبير الجيني.
توقع الباحثون أن بعض الطفرات المترادفة سيكون لها تأثير، لكنهم "صُدموا بالعدد الكبير من هذه الطفرات". الآن، سيكون هناك المزيد لنتعلمه عن التأثير البيولوجي المحتمل لهذه الطفرات على الكائنات الحية ذات الترتيب الأعلى، وكذلك على البشر.
----