DNS mutāciju veidi un piemēri

Kā izmaiņas nukleotīdu secībā ietekmē aminoskābju kodēšanu

cdascher / Getty Images

DNSmutācijasrodas, ja notiek izmaiņas nukleotīds secība, kas veido daļu DNS . Šīs izmaiņas var izraisīt nejaušas kļūdas DNS replikācijā vai vides ietekme, piemēram, UV stari un ķīmiskas vielas. Izmaiņas nukleotīdu līmenī turpina ietekmēt transkripcija un translācija no gēna uz proteīna ekspresiju.

Mainot pat tikai vienu slāpekļa bāzi secībā, var izmainīt aminoskābi, ko ekspresē šis DNS kodons, kas var novest pie pavisam cita proteīna ekspresijas. Šīs mutācijas var būt pilnīgi nekaitīgas, potenciāli letālas vai kaut kur pa vidu.

Punktu mutācijas

ALFRĒDS PASIEKA/ZINĀTNES FOTOBIBLĒKAS/Getty Images

Punktu mutācija — vienas slāpekļa bāzes izmaiņas a DNS secība — parasti ir vismazāk kaitīgais DNS mutācijas veids. Kodoni ir trīs slāpekļa bāzu secība pēc kārtas, kuras 'lasa'. kurjers RNS transkripcijas laikā. Tas sūtnis RNS kodons pēc tam tiek pārveidots par aminoskābi, kas tālāk veido proteīnu, ko ekspresēs organisms. Atkarībā no slāpekļa bāzes izvietojuma kodonā punktveida mutācija var neietekmēt proteīnu.

Tā kā ir tikai 20 aminoskābes un kopā 64 iespējamās kodonu kombinācijas, dažas aminoskābes kodē vairāk nekā viens kodons. Bieži vien, ja kodonā tiek mainīta trešā slāpekļa bāze, aminoskābe netiks ietekmēta. To sauc par svārstību efektu. Ja punktveida mutācija notiek trešajā slāpekļa bāzē kodonā, tad tai nav nekādas ietekmes uz aminoskābi vai sekojošo proteīnu un mutācija neizmaina organismu.

Punktu mutācija var izraisīt vienas proteīna aminoskābes izmaiņas. Lai gan tā parasti nav nāvējoša mutācija, tā var radīt problēmas ar šī proteīna locīšanas modeli un terciārās un kvartārās struktūras no proteīna.

Viens piemērs punktveida mutācijai, kas nav nekaitīga, ir neārstējama asins slimības sirpjveida šūnu anēmija. Tas notiek, ja punktveida mutācija liek vienai slāpekļa bāzei kodonā vienai aminoskābei proteīna glutamīnskābē, lai tā vietā kodētu aminoskābi valīnu. Šī vienīgā nelielā izmaiņa izraisa parasti apaļu sarkano asins šūnu lai tā vietā būtu sirpjveida.

Frameshift mutācijas

Frameshift mutācijas parasti ir daudz nopietnākas un bieži vien nāvējošākas nekā punktu mutācijas. Pat ja tiek ietekmēta tikai viena slāpekļa bāze, tāpat kā punktveida mutācijas, šajā gadījumā viena bāze tiek vai nu pilnībā izdzēsta, vai arī DNS sekvences vidū tiek ievietota papildu bāze. Šīs secības izmaiņas izraisa nolasīšanas kadra nobīdi, tāpēc arī nosaukums “kadra maiņas” mutācija.

Lasīšanas kadra nobīde maina trīs burtu kodonu secību ziņojuma RNS transkribēšanai un tulkošanai. Tas maina ne tikai sākotnējo aminoskābi, bet arī visas nākamās aminoskābes. Tas būtiski maina proteīnu un var izraisīt nopietnas problēmas, pat, iespējams, izraisīt nāvi.

Ievietojumi

Viena veida kadru nobīdes mutācijas sauc par ievietošanu. Kā norāda nosaukums, ievietošana notiek, ja secības vidū nejauši tiek pievienota viena slāpekļa bāze. Tas atceļ DNS lasīšanas rāmi un nepareizo aminoskābe ir tulkots. Tas arī nospiež visu secību uz leju par vienu burtu, mainot visus kodonus, kas nāk pēc ievietošanas, pilnībā mainot proteīnu.

Pat ja slāpekļa bāzes ievietošana padara kopējo secību garāku, tas ne vienmēr nozīmē, ka aminoskābju ķēdes garums palielināsies. Patiesībā var būt gluži pretēji. Ja ievietošana izraisa kodonu nobīdi, lai radītu apturēšanas signālu, proteīns var nekad netikt ražots. Ja nē, tiks izgatavots nepareizs proteīns. Ja izmainītais proteīns ir būtisks dzīvības uzturēšanai, visticamāk, organisms nomirs.

Svītrojumi

Dzēšana ir pēdējais kadru nobīdes mutācijas veids, un tas notiek, kad slāpekļa bāze tiek izņemta no secības. Tas atkal izraisa visas lasīšanas rāmja izmaiņas. Tas maina kodonu un ietekmēs arī visas aminoskābes, kas tiek kodētas pēc dzēšanas. Tāpat kā ar ievietošanu, muļķīgie kodoni un stopkodoni var parādīties arī nepareizās vietās,

DNS mutāciju analogija

Līdzīgi kā lasot tekstu, DNS secību “nolasa” vēstnesis RNS, lai izveidotu “stāstu” vai aminoskābju ķēdi, kas tiks izmantota proteīna iegūšanai. Tā kā katrs kodons ir trīs burtus garš, redzēsim, kas notiek, ja teikumā, kurā tiek izmantoti tikai trīs burtu vārdi, notiek 'mutācija'.

SARKANAIS KAĶIS APĒDA ŽURKU.

Ja būtu punktveida mutācija, teikums tiktu mainīts uz:

THC RED CAT APĒDA ŽURKU.

Vārdā “the” burts “e” mainījās burtā “c”. Lai gan pirmais vārds teikumā vairs nav tas pats, pārējiem vārdiem joprojām ir jēga un tie paliek tādi, kādiem tiem vajadzētu būt.

Ja ievietojums mainītu iepriekš minēto teikumu, tas varētu būt šāds:

CRE DCA TAT ETH ERA T.

Burta “c” ievietošana aiz vārda “the” pilnībā maina pārējo teikumu. Otrajam vārdam vairs nav jēgas, kā arī nevienam tam sekojošam vārdam. Viss teikums ir pārvērties par muļķībām.

Dzēšana varētu radīt kaut ko līdzīgu teikumam:

EDC ATA TET VIŅAI AT.

Iepriekš minētajā piemērā burts “r”, kam vajadzēja būt pēc vārda “the” ir svītrots. Atkal, tas maina visu teikumu. Lai gan daži no nākamajiem vārdiem paliek saprotami, teikuma nozīme ir pilnībā mainījusies. Tas pierāda, ka pat tad, kad kodoni tiek pārveidoti par kaut ko, kas nav pilnīga muļķība, tas joprojām pilnībā maina proteīnu par kaut ko, kas vairs nav funkcionāli dzīvotspējīgs.