GENMUTATIONER: VAD DE BESTÅR AV, TYPER OCH KONSEKVENSER - BIOLOGI - 2025

De genmutationer eller punkt är de i vilka en allel av en gen förändring, blir annan. Denna förändring inträffar i en gen, på ett lokus eller punkt och kan lokaliseras.

Tvärtom, i kromosomala mutationer påverkas vanligtvis uppsättningar av kromosomer, en hel kromosom eller delar av den. De involverar inte nödvändigtvis genmutationer, även om det kan inträffa vid kromosombrott som påverkar en gen.

Figur 1. Mutation i en gen som styr formen på mussvansen. Källa: Av (Fotografi med tillstånd av Emma Whitelaw, University of Sydney, Australien.), Via Wikimedia Commons

Med utvecklingen av molekylära verktyg applicerade på DNA-sekvensering definierades termen punktmutation. Idag används denna term ofta för att hänvisa till förändringar i ett par eller några angränsande kvävebaspar i DNA.

Vad är mutationer?

Mutation är den typiska mekanismen som introducerar genetisk variation i populationer. Det består av den plötsliga förändringen i genotypen (DNA) av en organisme, inte på grund av rekombination eller genetisk omarrangemang, utan på grund av arv eller effekten av negativa miljöfaktorer (som gifter och virus).

En mutation kan överskrida avkomman om den förekommer i groddceller (ägg och spermier). Det kan orsaka små variationer hos individen, enorma variationer - till och med orsaka sjukdomar - eller de kan förbli tyst utan någon effekt.

Variationer i det genetiska materialet kan då generera fenotypisk mångfald i naturen, vare sig det är mellan individer av olika arter eller till och med av samma art.

Typer av gen- eller punktmutationsförändringar

Det finns två typer av genmutationsförändringar:

Kvävebasförändringar

De består av att ett par kvävebaser ersätts med ett annat. De är i sin tur indelade i två typer: övergångar och transversioner.

• Övergångar: involverar att en bas ersätts med en annan i samma kemiska kategori. Till exempel: en purin för en annan purin, adenin för guanin eller guanin för adenin (A → G eller G → A). Det kan också vara fallet med att ersätta en pyrimidin med en annan pyrimidin, till exempel: cytosin för tymin eller tymin med cytosin (C → T eller T → C).
• Transversioner: är förändringar som involverar olika kemiska kategorier. Till exempel fallet med byte från en pyrimidin till en purin: T → A, T → G, C → G, C → A; eller en purin för en pyrimidin: G → T, G → C, A → C, A → T.

Genom konvention beskrivs dessa förändringar med hänvisning till det dubbelsträngade DNA och därför måste baserna som utgör paret vara detaljerade. Till exempel: en övergång skulle vara GC → AT, medan en transversion kan vara GC → TA.

Figur 2. Typer av punktmutationsförändringar. Källa: (av Sara - Eget arbete, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=24341301)

Insättningar eller raderingar

De består av inträde eller utträde av ett par eller flera par av nukleotider av en gen. Även om den enhet som påverkas är nukleotiden, hänvisar vi vanligtvis alltid till par eller par baser involverade.

konsekvenser

-Grundläggande koncept

För att studera konsekvenserna av genmutationer måste vi först granska två grundläggande egenskaper hos den genetiska koden.

1. Den första är att den genetiska koden är degenererad. Detta betyder att samma typ av aminosyra i proteinet kan kodas av mer än en triplett eller kodon i DNA: t. Denna egenskap innebär att det finns fler tripletter eller kodoner i DNA än typer av aminosyror.
2. Den andra egenskapen är att gener har stoppkodoner, som används för avslutning av translation under proteinsyntes.

-Scenarier av genmutationer

Strutmutationer kan ha olika konsekvenser, beroende på den specifika plats där de förekommer. Därför kan vi visualisera två möjliga scenarier:

1. Mutationen inträffar i en del av genen i vilken proteinet är kodat.
2. Mutationen inträffar i regulatoriska sekvenser eller andra typer av sekvenser som inte är involverade i bestämningen av proteinet.

-Funktionella konsekvenser av det första scenariot

Genmutationer i det första scenariot genererar följande resultat:

Tyst mutation

Det händer när ett kodon byter för en annan som kodar för samma aminosyra (detta är en konsekvens av kodens degeneration). Dessa mutationer kallas tyst, eftersom i realiteten den resulterande aminosyrasekvensen inte förändras.

U-sväng mutation

Det inträffar när kodonförändringen bestämmer en aminosyraförändring. Denna mutation kan ha olika effekter beroende på arten av den nya aminosyran som införts.

Om det är kemiskt till sin natur liknande originalet (synonym substitution) kan effekten på det resulterande proteinets funktionalitet vara försumbar (denna typ av förändring kallas ofta en konservativ förändring).

När å andra sidan den kemiska naturen hos den resulterande aminosyran är mycket olika från originalet, kan effekten variera och det resulterande proteinet kan göras värdelöst (icke-konservativ förändring).

Den specifika platsen för en sådan mutation i genen kan ha varierande effekter. Till exempel, när mutationen inträffar i en del av sekvensen som ger upphov till det aktiva mitten av proteinet, förväntas skadan bli större än om den inträffar i mindre kritiska regioner.

Nonsensmutation

Det händer när förändringen genererar ett översättningskodon. Denna typ av mutation producerar vanligtvis difunktionella proteiner (ett avkortat protein).

Insättningar eller raderingar

De har en effekt som motsvarar nonsensmutationen, även om den inte är identisk. Effekten inträffar när DNA-läsramen förändras (ett fenomen som kallas läsramförskjutning eller ramförskjutning).

Denna variation producerar ett budbärar-RNA (mRNA) med en fördröjning från den plats där mutationen (insättning eller deletion) inträffade, och därför en förändring i proteinaminosyrasekvensen. Proteinprodukterna erhållna från gener med dessa typer av mutationer kommer att vara helt dysfunktionella.

undantag

Ett undantag kan resultera när insertioner eller borttagningar av exakt tre nukleotider (eller multiplar av tre) inträffar.

I det här fallet, trots ändringen, förblir läsramen oförändrad. Det kan emellertid inte uteslutas att det resulterande proteinet är dysfunktionellt, varken på grund av införlivandet av aminosyror (i fall av införing) eller på grund av deras förlust (i fallet med borttagningar).

-Funktionella konsekvenser av det andra scenariot

Mutationer kan förekomma i regulatoriska liknande sekvenser eller andra sekvenser som inte är involverade i bestämning av proteiner.

I dessa fall är effekten av mutationerna mycket svårare att förutsäga. Det kommer då att bero på hur punktmutationen påverkar interaktionen av det fragmentet av DNA med de multipla regulatorerna för genuttryck som finns.

Återigen kan brytningen av läsramen eller den enkla förlusten av ett fragment som är nödvändigt för bindningen av en regulator orsaka effekter som sträcker sig från dysfunktionaliteten hos proteinprodukterna till bristen på kontroll i mängderna av densamma.

-Frekventa fall som leder till sjukdomar

Ett exempel på en mycket sällsynt punktmutation är den så kallade gain-of-sense-mutationen.

Detta består av omvandlingen av stoppkodonet till ett kodande kodon. Detta är fallet med en variant av hemoglobin som kallas Constant Spring Hemoglobin (allelisk variant HBA2 * 0001), orsakad av byte av stoppkodon UAA till kodon CAA.

I detta fall resulterar punktmutationen i en instabil a-2-hemoglobin som förlängs med 30 aminosyror, vilket orsakar en blodsjukdom som kallas alfa-talassemi.

referenser

1. Eyre-Walker, A. (2006). Distributionen av fitnesseffekter av nya skadliga aminosyramutationer hos människor. Genetik, 173 (2), 891–900. doi: 10.1534 / genetik.106.057570
2. Hartwell, LH et al. (2018). Genetik från gener till gener. Sjätte upplagan, MacGraw-Hill Education. pp.849
3. Novo-Villaverde, FJ (2008). Human Genetics: Begrepp, mekanismer och tillämpningar av genetik inom området biomedicin. Pearson Education, SA pp. 289
4. Nussbaum, RL et al. (2008). Genetik i medicin. Sjunde upplagan. Saunders, pp. 578.
5. Stoltzfus, A., and Cable, K. (2014). Mendelian-mutationism: The Forgotten Evolutionary Synthesis. Journal of the History of Biology, 47 (4), 501–546. doi: 10.1007 / s10739-014-9383-2