Genové mutace v tom, co tvoří, typy a důsledky

genové mutace nebo přesné jsou ty, ve kterých se alela genu mění a stává se jinou. Tato změna se vyskytuje uvnitř genu, v místě nebo místě a může být lokalizována.

Naopak v chromozomálních mutacích jsou obvykle zasaženy sady chromozomů, celý chromozom nebo segmenty tohoto chromozomu. Nezahrnují nutně genové mutace, i když by se to mohlo stát v případě zlomů chromozomů, které ovlivňují gen.

S vývojem molekulárních nástrojů aplikovaných na sekvenování DNA byl nově definován termín bodová mutace. V současné době se tento termín obvykle používá k označení změn v páru nebo párech sousedních dusíkatých bází v DNA.

Index

• 1 Co jsou mutace?
• 2 Typy genových mutací nebo bodových změn
  • 2.1 Změny dusíkatých bází
  • 2.2 Vložení nebo smazání
• 3 Důsledky
  • 3.1 - Základní pojmy
  • 3.2 - Scénáře genových mutací
  • 3.3 -Funkční důsledky prvního scénáře
  • 3.4 -Funkční důsledky druhého scénáře
  • 3.5 - Vzácné případy, které vedou k onemocněním
• 4 Odkazy

Co jsou mutace?

Mutace je mechanismus par excellence, který zavádí genetické variace v populacích. Spočívá v náhlé změně genotypu (DNA) organismu, nikoli v důsledku rekombinace nebo genetického přeskupení, ale v důsledku dědičnosti nebo v důsledku negativních environmentálních faktorů (jako jsou toxiny a viry)..

Mutace může překonat potomstvo, pokud se vyskytne v zárodečných buňkách (ovulích a spermatu). Může vzniknout v jednotlivých malých variacích, obrovských variacích - i nemocí - nebo mohou být tiché, bez jakéhokoliv efektu.

Změny v genetickém materiálu pak mohou generovat fenotypovou diverzitu v přírodě, ať už mezi jedinci různých druhů nebo dokonce stejného druhu..

Typy genetických mutací nebo bodových změn

Existují dva typy změn genových mutací:

Změny dusíkatých bází

Skládají se ze substituce dvojice dusíkatých bází za jinou. Rozdělují se postupně na dva typy: přechody a transverze.

• Přechody: zahrnují nahrazení jedné základny jinou chemickou kategorií stejné kategorie. Například: purin jiným purinem, adenin guaninem nebo guanin adeninem (A → G nebo G → A). Může to být také případ substituce pyrimidinu jiným pyrimidinem, například cytosinem thyminem nebo thyminem cytosinem (C → T nebo T → C)..
• Přechody: jsou to změny, které zahrnují různé chemické kategorie. Například případ změny pyrimidinu purinem: T → A, T → G, C → G, C → A; nebo purin pyrimidinem: G → T, G → C, A → C, A → T.

Podle konvencí jsou tyto změny popsány s odkazem na dvouvláknovou DNA, a proto musí být podrobně popsány báze, které tvoří pár. Například: přechod by byl GC → AT, zatímco transverze by mohla být GC → TA.

Vkládání nebo mazání

Skládají se ze vstupu nebo výstupu páru nebo více párů nukleotidů genu. Ačkoliv jednotka, která je ovlivněna, je nukleotid, obvykle se odkazujeme na pár nebo páry zúčastněných bází.

Důsledky

-Základní pojmy

Pro studium důsledků genových mutací musíme nejprve přezkoumat dvě základní vlastnosti genetického kódu.

1. První je, že genetický kód je degenerovaný. To znamená, že stejný typ aminokyseliny v proteinu může být kódován více než jedním tripletem nebo kodonem v DNA. Tato vlastnost znamená existenci více tripletů nebo kodonů v DNA než typy aminokyselin.
2. Druhou vlastností je, že geny mají kodony ukončení, používané pro ukončení translace během syntézy proteinů.

-Scénáře genových mutací

Stern mutace mohou mít různé důsledky, v závislosti na konkrétním místě, kde se vyskytují. Můžeme si tedy představit dva možné scénáře:

1. Mutace se vyskytuje v části genu, ve kterém je protein kódován.
2. Mutace se vyskytuje v regulačních sekvencích nebo v jiných typech sekvencí, které se nepodílí na stanovení proteinu.

-Funkční důsledky prvního scénáře

Genové mutace v prvním scénáři generují následující výsledky:

Tichá mutace

Stává se to, když se kodon změní na jiný kodifikující stejnou aminokyselinu (což je důsledek degenerace kódu). Tyto mutace se nazývají tiché, protože v reálných termínech nemění výslednou aminokyselinovou sekvenci.

Změna směrové mutace

Vyskytuje se, když změna kodonu určuje změnu aminokyseliny. Tato mutace může mít různé účinky v závislosti na povaze nové zavedené aminokyseliny.

Je-li stejná chemická povaha podobná původní (synonymní substituce), je možné, že vliv na funkčnost výsledného proteinu je zanedbatelný (tento typ změny se často nazývá konzervativní změna).

Naopak, chemická povaha výsledné aminokyseliny je velmi odlišná od originálu, účinek může být proměnlivý, být schopný učinit výsledný protein nepoužitelný (non-konzervativní změna) \ t.

Specifické umístění mutace tohoto typu v genu může generovat variabilní účinky. Když se například mutace vyskytuje v části sekvence, která způsobí vznik aktivního centra proteinu, předpokládá se, že poškození je větší než v méně kritických oblastech..

Mutace bez významu

Stává se, když změna generuje stop kodon pro překlad. Tento typ mutace obvykle produkuje difunkční proteiny (zkrácený protein).

Vkládání nebo mazání

Mají účinek ekvivalentní mutaci bez smyslu, i když nejsou identické. K tomuto efektu dochází při změně čtecího rámce DNA (fenomén známý jako posun čtecího rámce nebo posun).

Tato variace produkuje messenger RNA (mRNA) se zpožděním od místa, kde došlo k mutaci (inzerce nebo delece), a tedy ke změně aminokyselinové sekvence proteinu. Proteinové produkty získané z genů s tímto typem mutací budou zcela nefunkční.

Výjimky

Výjimka by mohla vzniknout, pokud jsou vloženy nebo odstraněny přesně tři nukleotidy (nebo násobky tří).

V tomto případě zůstane čtecí rámec navzdory změně nezměněn. Nelze však vyloučit, že výsledný protein je nefunkční, buď inkorporací aminokyselin (v případě inzerce) nebo jeho ztrátou (v případě delecí)..

-Funkční důsledky druhého scénáře

Mutace se mohou vyskytovat v sekvencích regulačního typu nebo v jiných sekvencích, které nejsou zahrnuty v určování proteinů.

V těchto případech je obtížné předvídat účinek mutací. Bude tedy záviset na tom, jak bodová mutace ovlivňuje interakci tohoto fragmentu DNA s mnoha existujícími regulátory genové exprese.

Znovu, lámání čtecího rámce nebo jednoduchá ztráta fragmentu nezbytného pro spojení regulátoru, může způsobit účinky sahající od dysfunkce proteinových produktů, až po nedostatek kontroly nad jejich množstvím..

-Méně časté případy, které vedou k onemocněním

Příkladem velmi nepravidelné bodové mutace je tzv. Mutace zesílení.

To spočívá v transformaci terminačního kodonu na kódování kodonů. To je případ varianty hemoglobinu zvané Hemoglobin Konstantní jaro (alelická varianta HBA2 * 0001), způsobená změnou terminačního kodonu UAA na kodon CAA.

V tomto případě vede bodová mutace k nestabilnímu α-2 hemoglobinu rozšířenému o 30 aminokyselin, což způsobuje krevní onemocnění zvané alfa-thalassemia.

Odkazy

1. Eyre-Walker, A. (2006). Distribuce fitness účinků nových škodlivých aminokyselinových mutací u lidí. Genetics, 173 (2), 891-900. doi: 10.1534 / genetics.106.057570
2. Hartwell, L.H.. et al. (2018). Genetika od genů ke genomům. Šesté vydání, MacGraw-Hill vzdělání. str. 849
3. Novo-Villaverde, F. J. (2008). Genetika člověka: Pojmy, mechanismy a aplikace genetiky v oblasti biomedicíny. Pearson Education, S.A. pp. 289
4. Nussbaum, R.L. et al. (2008). Genetika v lékařství. Sedmé vydání. Saunders, pp. 578.
5. Stoltzfus, A. a Cable, K. (2014). Mendelian-mutationism: Zapomenutá evoluční syntéza. Journal of the History of Biology, 47 (4), 501-546. doi: 10.1007 / s10739-014-9383-2