Genske mutacije v tem, kar sestavljajo, vrste in posledice



The genske mutacije ali so točni tisti, pri katerih se spreminja alel genov in postane drugačen. Ta sprememba se pojavi znotraj gena, na mestu ali v točki in se lahko lokalizira.

Nasprotno, pri kromosomskih mutacijah so običajno prizadeti nizi kromosomov, celoten kromosom ali segmenti tega kromosoma. Ne vključujejo nujno genskih mutacij, čeprav se lahko zgodi v primeru prelomov kromosomov, ki vplivajo na gen.

Z razvojem molekularnih orodij, uporabljenih za sekvenciranje DNK, je bil izraz točka mutacija redefiniran. Danes se ta izraz navadno uporablja za spremembe v paru ali nekaj parih sosednjih dušikovih baz v DNA..

Indeks

  • 1 Kaj so mutacije?
  • 2 Vrste genskih mutacij ali sprememb točk
    • 2.1 Spremembe dušikovih baz
    • 2.2 Vstavljanje ali brisanje
  • 3 Posledice
    • 3.1 - Osnovni pojmi
    • 3.2-Scenariji genskih mutacij
    • 3.3 - Funkcionalne posledice prvega scenarija
    • 3.4 Funkcionalne posledice drugega scenarija
    • 3.5 - Redki primeri, ki vodijo do bolezni
  • 4 Reference

Kaj so mutacije?

Mutacija je mehanizem par excellence, ki uvaja genetske razlike v populacijah. Gre za nenadno spremembo genotipa (DNK) organizma, ne zaradi rekombinacije ali genetske preureditve, ampak zaradi dedovanja ali zaradi negativnih okoljskih dejavnikov (kot so toksini in virusi)..

Mutacija lahko preseže potomce, če se pojavi v zarodnih celicah (ovule in spermija). Lahko izvira iz posameznih majhnih variacij, velikih variacij, kar povzroča celo bolezni, ali pa so tiho, brez kakršnega koli učinka..

Razlike v genskem materialu lahko povzročijo fenotipsko raznolikost v naravi, pa naj bo to med posamezniki različnih vrst ali celo iste vrste..

Vrste genetskih mutacij ali sprememb točk

Obstajata dve vrsti genskih mutacijskih sprememb:

Spremembe dušikovih baz

Sestojijo iz zamenjave para dušikovih baz za drugo. Razdeljeni sta v dve vrsti: prehodi in transverzije.

  • Prehodi: vključujejo zamenjavo ene baze z drugo enako kemijsko kategorijo. Na primer: purin z drugim purinom, adenin z guaninom ali gvaninom z adeninom (A → G ali G → A). Lahko je tudi primer zamenjave pirimidina z drugim pirimidinom, na primer: citozin s timinom ali timinom s citozinom (C → T ali T → C)..
  • Transverzije: gre za spremembe, ki vključujejo različne kemijske kategorije. Primer spremembe pirimidina s purinom: T → A, T → G, C → G, C → A; ali purin s pirimidinom: G → T, G → C, A → C, A → T.

Po dogovoru so te spremembe opisane s sklicevanjem na dvoverižno DNA in zato morajo biti podlage, ki sestavljajo par, podrobno opisane. Na primer: prehod bi bil GC → AT, transverzija pa bi bila GC → TA.

Vstavljanje ali brisanje

Sestavljeni so iz vstopa ali izhoda para ali več parov nukleotidov gena. Čeprav je enota, ki je prizadeta, nukleotid, navadno označujemo par ali parov vključenih baz.

Posledice

-Osnovni pojmi

Za preučevanje posledic genskih mutacij moramo najprej pregledati dve temeljni lastnosti genetske kode.

  1. Prvi je, da je genetski kod degeneriran. To pomeni, da lahko isti tip aminokisline v proteinu kodiramo z več kot enim tripletom ali kodonom v DNA. Ta lastnost pomeni obstoj več trojčkov ali kodonov v DNK kot vrste aminokislin.
  2. Druga lastnost je, da imajo geni kodone prekinitve, ki se uporabljajo za prekinitev prevajanja med sintezo beljakovin.

-Scenariji genskih mutacij

Sternske mutacije lahko imajo različne posledice, odvisno od specifičnega kraja, kjer se pojavijo. Zato lahko vizualiziramo dva možna scenarija:

  1. Mutacija se pojavi v delu gena, v katerem je beljakovina kodirana.
  2. Mutacija poteka v regulativnih sekvencah ali drugih vrstah zaporedij, ki niso vključene v določanje proteina.

-Funkcionalne posledice prvega scenarija

Genske mutacije v prvem scenariju ustvarjajo naslednje rezultate:

Tiha mutacija

To se zgodi, ko se kodon spremeni za drugega, ki kodificira isto aminokislino (to je posledica degeneracije kode). Te mutacije se imenujejo tiho, ker v resničnem smislu ne spremeni nastalega aminokislinskega zaporedja.

Sprememba smerne mutacije

Pojavi se, ko sprememba kodona določa spremembo aminokislin. Ta mutacija ima lahko različne učinke, odvisno od narave nove uvedene aminokisline.

Če je ista kemična narava podobna izvirni (sinonimna substitucija), je možno, da je učinek na funkcionalnost nastalega proteina zanemarljiv (ta vrsta spremembe se pogosto imenuje konzervativna sprememba)..

Če je nasprotno, kemijska narava nastale aminokisline zelo različna od izvirne, je učinek lahko spremenljiv, saj lahko nastali protein postane neuporaben (nekonzervativna sprememba)..

Specifična lokacija mutacije te vrste znotraj gena lahko povzroči spremenljive učinke. Na primer, ko se mutacija pojavi v delu zaporedja, ki bo povzročil aktivno sredino proteina, se pričakuje, da je škoda večja, kot če se pojavi v manj kritičnih regijah..

Mutacija brez pomena

To se zgodi, ko sprememba ustvari stop kodon za prevod. Ta vrsta mutacije običajno proizvaja difunkcionalne beljakovine (skrajšane beljakovine)..

Vstavljanje ali brisanje

Imajo učinek, ki je enak mutaciji brez smisla, čeprav ni enak. Učinek se pojavi pri spreminjanju bralnega okvira DNK (pojav, znan kot premik bralnega okvirja ali framehift).

Ta variacija povzroči prenosno RNA (mRNA) z zamikom od mesta, kjer je prišlo do mutacije (vstavljanje ali brisanje), in s tem sprememba aminokislinskega zaporedja proteina. Proteinski produkti, pridobljeni iz genov s to vrsto mutacij, bodo popolnoma disfunkcionalni.

Izjeme

Izjema lahko pride, če so vstavljeni ali izbrisani točno tri nukleotidi (ali večkratniki treh)..

V tem primeru je kljub spremembi bralni okvir nespremenjen. Vendar ni mogoče izključiti, da je nastali protein disfunkcionalen, bodisi z vključitvijo aminokislin (v primeru vstavitve) bodisi z izgubo le-teh (v primeru izbrisov)..

-Funkcionalne posledice drugega scenarija

Mutacije se lahko pojavijo v sekvencah regulativnega tipa ali drugih sekvencah, ki niso vključene v določanje proteinov.

V teh primerih je učinek mutacij težje napovedati. Torej bo odvisno od tega, kako točka mutacija vpliva na interakcijo tega fragmenta DNA z regulatorji več genske ekspresije, ki obstajajo.

Še enkrat, prekinitev bralnega okvira ali preprosta izguba fragmenta, ki je potreben za združitev regulatorja, lahko povzroči učinke, ki segajo od disfunkcije proteinskih produktov, do pomanjkanja nadzora v njihovih količinah..

-Občasni primeri, ki vodijo do bolezni

Primer zelo redke točkovne mutacije je tako imenovana mutacija smiselnega dobička.

Sestoji iz preoblikovanja terminacijskega kodona v kodno kodiranje. To velja za varianto hemoglobina, ki se imenuje Konstanten pomlad hemoglobina (alelna varianta HBA2 * 0001), ki jo povzroči sprememba končnega kodona UAA na kodon CAA.

V tem primeru točna mutacija povzroči nestabilen α-2 hemoglobin, razširjen z 30 aminokislinami, kar povzroča krvno bolezen, imenovano alfa-talasemija.

Reference

  1. Eyre-Walker, A. (2006). Porazdelitev učinkov fitnesa novih škodljivih aminokislinskih mutacij pri ljudeh. Genetics, 173 (2), 891-900. doi: 10.1534 / genetics.106.057570
  2. Hartwell, L.H.. et al. (2018). Genetika od genov do genoma. Šesta izdaja, MacGraw-Hill izobraževanje. 849
  3. Novo-Villaverde, F. J. (2008). Človekova genetika: koncepti, mehanizmi in aplikacije genetike na področju biomedicine. Pearson Education, S.A. str. 289
  4. Nussbaum, R.L. et al. (2008). Genetika v medicini. Sedma izdaja. Saunders, str. 578.
  5. Stoltzfus, A., in Cable, K. (2014). Mendelsko-mutatizem: pozabljena evolucijska sinteza. Revija za zgodovino biologije, 47 (4), 501-546. doi: 10.1007 / s10739-014-9383-2