ГЕНСКЕ МУТАЦИЈЕ: ОД ЧЕГА СЕ САСТОЈЕ, ВРСТЕ И ПОСЛЕДИЦЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

У мутације гена или специфична су она у којима је један алел промене гена, постаје другачији. Ова промена дешава се унутар гена, у локусу или тачки, и може бити лоцирана.

Супротно томе, на хромозомске мутације обично је захваћен скуп хромозома, читав хромосом или његови сегменти. Не укључују нужно мутације гена, мада се то може догодити у случају прекида хромозома који утичу на ген.

Слика 1. Мутација гена који контролира облик мишјег репа. Извор: Аутор (љубазношћу Емме Вхителав, Универзитет у Сиднеју, Аустралија.), Виа Викимедиа Цоммонс

Развојем молекуларних алата који се примењују за секвенцирање ДНК, редефиниран је термин мутација. Данас се овај термин често користи за означавање промена у пару или неколико суседних парова азотних база у ДНК.

Шта су мутације?

Мутација је квинтесенцијални механизам који уводи генетску варијацију у популацији. Састоји се од нагле промене генотипа (ДНК) организма, не због рекомбинације или генетског преуређења, већ због наслеђивања или дејства негативних фактора животне средине (као што су токсини и вируси).

Мутација може превазићи потомство ако се догоди у клијеткама (јајашцима и спермијима). Може проузроковати мале варијације у појединцима, огромне варијације - чак и изазивати болести - или могу остати тихе, без икаквог ефекта.

Варијације у генетском материју тада могу створити фенотипску разноликост у природи, било да је ријеч о појединцима различитих врста или чак исте врсте.

Врсте промена гена или тачака мутације

Постоје две врсте промена мутације гена:

Промене базе азота

Састоје се од супституције једног пара азотних база другим. Они су заузврат подељени у две врсте: прелази и трансверзије.

• Прелази: укључују замену једне базе за другу из исте хемијске категорије. На пример: пурин за други пурин, аденин за гванин или гванин за аденин (А → Г или Г → А). Може се догодити и супституција пиримидина са другим пиримидином, на пример: цитозин за тимин или тимин за цитозин (Ц → Т или Т → Ц).
• Трансверзије: су промене које укључују различите хемијске категорије. На пример, случај промене из пиримидина у пурин: Т → А, Т → Г, Ц → Г, Ц → А; или пурин за пиримидин: Г → Т, Г → Ц, А → Ц, А → Т.

Конвенционално, ове промене су описане у вези са дволанчаном ДНК, и стога основе које чине пар морају бити детаљно описане. На пример: прелаз би био ГЦ → АТ, док би трансверзија могао бити ГЦ → ТА.

Слика 2. Врсте промена мутација тачака. Извор: (Аутор Сара - сопствени рад, ЦЦ БИ-СА 3.0, хттпс://цоммонс.викимедиа.орг/в/индек.пхп?цурид=24341301)

Уметања или брисања

Састоје се од уласка или изласка пара или више парова нуклеотида гена. Иако је јединица на коју је погођен нуклеотид, обично се увек односимо на пар или пар пара који су укључени.

Последице

-Основни појмови

Да бисмо проучили последице мутација гена, прво морамо да преиспитамо два основна својства генетског кода.

1. Први је да је генетски код дегенериран. То значи да исту врсту аминокиселина у протеину може кодирати више од једног триплета или кодона у ДНК. Ово својство имплицира постојање више троструких или кодона у ДНК него врста аминокиселина.
2. Друго својство је да гени имају зауставни кодон, који се користи за прекид транслације током синтезе протеина.

-Сценар генских мутација

Мутације струтова могу имати различите последице, у зависности од места где се појаве. Стога можемо визуелизовати два могућа сценарија:

1. Мутација се дешава у делу гена у којем је протеин кодиран.
2. Мутација се дешава у регулаторним секвенцама или другим врстама секвенци које нису укључене у одређивање протеина.

-Функцијске посљедице првог сценарија

Генске мутације у првом сценарију дају следеће резултате:

Тиха мутација

То се дешава када се кодон промени за други који кодира за исту аминокиселину (то је последица дегенерације кода). Ове мутације називамо нијемима, јер се реално резултирајућа секвенца аминокиселина не мења.

Мутација за окретање

Јавља се када промена кодона утврди промену аминокиселине. Ова мутација може имати различите ефекте у зависности од природе нове уведене аминокиселине.

Ако је по својој хемијској природи сличан изворном (синонимна супституција), ефекат на функционалност резултујућег протеина може бити занемарљив (ову врсту промене често називамо конзервативном променом).

Када је, са друге стране, хемијска природа добијене аминокиселине врло различита од изворне, ефекат може бити променљив, а резултирајући протеин може бити бескористан (неконзервативна промена).

Специфична локација такве мутације у гену може имати променљиве ефекте. На пример, када се мутација деси у делу секвенце која ће довести до активног центра протеина, очекује се да штета буде већа него ако се догоди у мање критичним регионима.

Мутација глупости

То се дешава када промена генерише код за заустављање превођења. Ова врста мутације обично производи дисфункционалне протеине (скраћени протеин).

Уметања или брисања

Имају ефекат еквивалентан мутацији глупости, иако нису идентични. Ефекат се дешава када се промени оквир за читање ДНК (појава позната као промена оквира читања или померање оквира).

Ова варијација производи месначку РНК (мРНА) са заостајањем од места на коме се догодила мутација (убацивање или брисање), а самим тим и промена у секвенци протеина аминокиселина. Протеински производи добијени из гена са овим врстама мутација биће тотално нефункционални.

Изузеци

Изузетак може резултирати убацивањем или брисањем тачно три нуклеотида (или више од три).

У овом случају, упркос промени, оквир за читање остаје непромењен. Међутим, не може се искључити да настали протеин није функционалан, било због уградње аминокиселина (у случају убацивања) или због њиховог губитка (у случају делецијација).

-Функцијске посљедице другог сценарија

Мутације се могу појавити у секвенцијама сличним регулаторима или другим секвенцама које нису укључене у одређивање протеина.

У тим је случајевима ефекат мутација много теже предвидјети. Тада ће зависити од тога како тачка мутација утиче на интеракцију тог фрагмента ДНК са више регулатора експресије гена који постоје.

Опет, слом оквира читања или једноставни губитак фрагмента неопходног за везање регулатора, може проузроковати ефекте који варирају од дисфункционалности протеинских производа до недостатка контроле у ​​количинама истих.

-Велики случајеви који доводе до болести

Пример врло ретке тачке мутације је такозвана мутација добита-смисла.

Ово се састоји од трансформације стоп кодона у кодирани кодон. Ово је случај са варијантом хемоглобина названом константни пролећни хемоглобин (алелна варијанта ХБА2 * 0001), проузрокованом променом стоп-кодона УАА у кодон ЦАА.

У овом случају, тачка мутације резултира нестабилним α-2 хемоглобином проширеним за 30 аминокиселина, изазивајући крвне болести зване алфа-таласемија.

Референце

1. Еире-Валкер, А. (2006). Расподела ефеката фитнеса нових штетних мутација амино киселина код људи. Генетика, 173 (2), 891–900. дои: 10.1534 / генетика.106.057570
2. Хартвелл, ЛХ и др. (2018). Генетика од гена до генома. Шесто издање, МацГрав-Хилл Едуцатион. пп.849
3. Ново-Виллаверде, ФЈ (2008). Људска генетика: појмови, механизми и примене генетике у области биомедицине. Пеарсон Едуцатион, СА пп. 289
4. Нуссбаум, РЛ ет ал. (2008). Генетика у медицини. Седмо издање. Саундерс, пп. 578.
5. Столтзфус, А. и Цабле, К. (2014). Менделијански мутационизам: заборављена еволуциона синтеза. Часопис за историју биологије, 47 (4), 501–546. дои: 10.1007 / с10739-014-9383-2