GENSKE MUTACIJE: OD ČEGA SE SASTOJE, VRSTE I POSLJEDICE - BIOLOGIJA - 2026

U genske mutacije ili specifični su oni u kojima su jedan alel promijene gena, postaje drugu. Ova promjena se događa unutar gena, u lokusu ili točki, i može biti locirana.

Suprotno tome, u kromosomskim mutacijama obično utječu skupovi kromosoma, čitav kromosom ili njegovi segmenti. Ne moraju nužno uključivati ​​mutacije gena, iako se mogu pojaviti u slučaju kršenja kromosoma koji utječu na gen.

Slika 1. Mutacija u genu koji kontrolira oblik repa miša. Izvor: Autor (ljubaznošću Emme Whitelaw, Sveučilište u Sydneyu, Australija.), Via Wikimedia Commons

S razvojem molekularnih alata primijenjenih za sekvenciranje DNK, redefiniran je pojam mutacije pojma. Danas se ovaj termin često koristi za označavanje promjena u paru ili nekoliko susjednih parova dušičnih baza u DNK.

Što su mutacije?

Mutacija je kvintesencijalni mehanizam koji uvodi genetsku varijaciju u populaciju. Sastoji se od nagle promjene genotipa (DNA) organizma, ne zbog rekombinacije ili genetskog preuređenja, već zbog nasljeđivanja ili djelovanja negativnih okolišnih čimbenika (poput toksina i virusa).

Mutacija može nadmašiti potomstvo ako se dogodi u klijavim stanicama (jajašcima i spermijima). Može uzrokovati male varijacije u pojedincima, ogromne varijacije - čak i uzrokovati bolesti - ili mogu ostati tihe, bez ikakvog učinka.

Varijacije u genetskom materijalu tada mogu stvoriti fenotipsku raznolikost u prirodi, bilo da je riječ o pojedincima različitih vrsta ili čak iste vrste.

Vrste mutacijskih promjena gena ili točke

Postoje dvije vrste promjena mutacije gena:

Promjene baze dušika

Sastoje se od supstitucije jednog para dušičnih baza drugim. Oni su zauzvrat podijeljeni u dvije vrste: prijelazi i transverzije.

• Prijelazi: uključuju zamjenu jedne baze drugom kemijskom kategorijom. Na primjer: purin za drugi purin, adenin za gvanin ili gvanin za adenin (A → G ili G → A). Može se dogoditi i zamjena pirimidina drugim pirimidinom, na primjer: citozin za timin ili timin za citozin (C → T ili T → C).
• Transverzije: su promjene koje uključuju različite kemijske kategorije. Na primjer, slučaj promjene s pirimidina u purin: T → A, T → G, C → G, C → A; ili purin za pirimidin: G → T, G → C, A → C, A → T.

Konvencionalno se ove promjene opisuju s obzirom na dvolančane DNK, i stoga osnove koje čine par moraju biti detaljno opisane. Na primjer: prijelaz bi bio GC → AT, dok bi transverzija mogao biti GC → TA.

Slika 2. Vrste mutacijskih promjena točaka. Izvor: (Autor Sara - Vlastiti rad, CC BY-SA 3.0,

Umetanja ili brisanja

Sastoje se od ulaska ili izlaska para ili više parova nukleotida gena. Iako je jedinica na koju utječe nukleotid, obično se uvijek odnosimo na par ili par para koji su uključeni.

posljedice

-Osnovni koncepti

Da bismo proučili posljedice mutacije gena, prvo moramo pregledati dva temeljna svojstva genetskog koda.

1. Prvi je da je genetski kod degeneriran. To znači da istu vrstu aminokiselina u proteinu može kodirati više od jednog tripleta ili kodona u DNK. Ovo svojstvo podrazumijeva postojanje više trostrukih ili kodona u DNK nego vrsta aminokiselina.
2. Drugo svojstvo je da geni posjeduju stop kodone koji se koriste za zaustavljanje translacije tijekom sinteze proteina.

-Scenar genskih mutacija

Mutacije strutom mogu imati različite posljedice, ovisno o mjestu u kojem se pojavljuju. Stoga možemo vizualizirati dva moguća scenarija:

1. Mutacija se događa u dijelu gena u kojem je protein kodiran.
2. Mutacija se događa u regulatornim sekvencama ili drugim vrstama sekvenci koje nisu uključene u određivanje proteina.

-Funkcijske posljedice prvog scenarija

Genske mutacije u prvom scenariju daju sljedeće rezultate:

Tiha mutacija

To se događa kad se kodon promijeni za drugi koji kodira za istu aminokiselinu (to je posljedica degeneracije koda). Ove mutacije nazivamo tihim, jer se realno rezultirajuća sekvenca aminokiselina ne mijenja.

Mutacija skretanja

Javlja se kada promjena kodona utvrdi promjenu aminokiseline. Ova mutacija može imati različite učinke, ovisno o prirodi nove uvedene aminokiseline.

Ako je po svojoj kemijskoj prirodi sličan izvornom (sinonimna supstitucija), utjecaj na funkcionalnost rezultirajućih proteina može biti zanemariv (ovu vrstu promjene često nazivamo konzervativnom promjenom).

Kada je, s druge strane, kemijska priroda rezultirajuće aminokiseline vrlo različita od izvorne, učinak može biti promjenjiv, a dobiveni protein može biti beskoristan (nekonzervativna promjena).

Specifično mjesto takve mutacije u genu može imati promjenjive efekte. Na primjer, kada se mutacija dogodi u dijelu sekvence koja će stvoriti aktivno središte proteina, očekuje se da će šteta biti veća nego ako se dogodi u manje kritičnim regijama.

Mutacija gluposti

To se događa kada promjena generira kod za zaustavljanje prijevoda. Ova vrsta mutacije obično proizvodi disfunkcionalne proteine ​​(skraćeni protein).

Umetanja ili brisanja

Imaju učinak jednak mutaciji gluposti, iako nisu identični. Učinak se javlja kada se promijeni okvir čitanja DNK (fenomen poznat kao pomak okvira za čitanje ili pomicanje okvira).

Ova varijacija proizvodi glasnik RNA (mRNA) sa zaostajanjem od mjesta na kojem se dogodila mutacija (umetanje ili brisanje), a time i promjena u slijedu aminokiselina proteina. Proteinski proizvodi dobiveni iz gena s ovim vrstama mutacija bit će potpuno nefunkcionalni.

iznimke

Iznimka može rezultirati umetanjem ili brisanjem točno tri nukleotida (ili višekratnika od tri).

U ovom slučaju, unatoč promjeni, okvir za čitanje ostaje nepromijenjen. Međutim, ne može se isključiti da rezultirajući protein disfunkcionalnim, bilo zbog ugradnje aminokiselina (u slučaju umetanja) ili zbog njihovog gubitka (u slučaju delecija).

-Funkcijske posljedice drugog scenarija

Mutacije se mogu pojaviti u regulatorno sličnim sekvencama ili drugim sekvencama koje nisu uključene u određivanje proteina.

U tim je slučajevima učinak mutacija mnogo teže predvidjeti. Tada će ovisiti o tome kako točkovna mutacija utječe na interakciju tog fragmenta DNA s više regulatora ekspresije gena koji postoje.

Opet, slom okvira čitanja ili jednostavni gubitak fragmenta koji je potreban za vezanje regulatora, može prouzrokovati učinke koji variraju od disfunkcionalnosti proteinskih proizvoda do nedostatka kontrole u količinama istih.

-Veliki slučajevi koji dovode do bolesti

Primjer vrlo rijetke točkaste mutacije je takozvana mutacija dobita-smisla.

Sastoji se od transformacije zaustavnog kodona u kodirajući kodon. To je slučaj s varijantom hemoglobina nazvanom konstantni proljetni hemoglobin (alelna varijanta HBA2 * 0001), uzrokovanom promjenom stop kodona UAA u kodon CAA.

U ovom slučaju, točkaste mutacije rezultiraju nestabilnim α-2 hemoglobinom proširenim za 30 aminokiselina, uzrokujući bolest krvi koja se zove alfa-talasemija.

Reference

1. Eyre-Walker, A. (2006). Raspodjela učinaka fitnesa novih štetnih mutacija amino kiselina u ljudi. Genetika, 173 (2), 891–900. doi: 10.1534 / genetika.106.057570
2. Hartwell, LH i sur. (2018.). Genetika od gena do genoma. Šesto izdanje, MacGraw-Hill Education. pp.849
3. Novo-Villaverde, FJ (2008). Ljudska genetika: pojmovi, mehanizmi i primjene genetike u području biomedicine. Pearson Education, SA pp. 289
4. Nussbaum, RL i sur. (2008). Genetika u medicini. Sedmo izdanje. Saunders, pp. 578.
5. Stoltzfus, A. i Cable, K. (2014). Mendelijanski mutacionizam: zaboravljena evolucijska sinteza. Časopis za povijest biologije, 47 (4), 501–546. doi: 10.1007 / s10739-014-9383-2