Генни мутации в какво се състоят, видове и последствия

на генни мутации или точни са тези, в които се променя алел на ген, който става различен. Тази промяна се случва в рамките на ген, в локус или точка и може да бъде локализирана.

Напротив, в хромозомните мутации, набори от хромозоми, цяла хромозома или сегменти от тази хромозома обикновено са засегнати. Те не включват задължително генни мутации, въпреки че може да се случи в случай на хромозомни паузи, които засягат ген.

С развитието на молекулярни инструменти, приложени към ДНК секвенирането, терминът мутация на точката е предефиниран. Днес този термин обикновено се използва за обозначаване на промени в чифт или няколко двойки съседни азотни бази в ДНК.

индекс

• 1 Какво представляват мутациите?
• 2 Видове генни мутации или точкови промени
  • 2.1 Промени в азотните основи
  • 2.2 Въвеждане или изтриване
• 3 Последици
  • 3.1 - Основни понятия
  • 3.2-Сценарии на генни мутации
  • 3.3 -Функционални последици от първия сценарий
  • 3.4 -Функционални последици от втория сценарий
  • 3.5 - Редки случаи, водещи до заболявания
• 4 Препратки

Какви са мутациите?

Мутацията е механизъм par excellence, който въвежда генетични вариации в популациите. Тя се състои в внезапната промяна в генотипа (ДНК) на организма, а не поради рекомбинация или генетично пренареждане, но поради наследяване или поради отрицателни фактори на околната среда (като токсини и вируси)..

Мутацията може да надхвърли потомството, ако се появи в зародишните клетки (яйцеклетки и сперматозоиди). Той може да произхожда от отделните малки вариации, огромни вариации - причинявайки дори болести - или те могат да мълчат, без никакъв ефект.

Промените в генетичния материал могат след това да генерират фенотипно разнообразие в природата, било то между индивиди от различни видове или дори от един и същи вид..

Видове генетични мутации или точкови промени

Има два вида генни мутационни промени:

Промени в азотните основи

Те се състоят от замяна на двойка азотни основи с друга. Те се разделят на два вида: преходи и трансверсии.

• преходи: те включват заместването на една основа с друга от същата химическа категория. Например: пурин от друг пурин, аденин с гуанин или гуанин чрез аденин (A → G или G → A). Може да бъде и случаят на заместване на пиримидин с друг пиримидин, например: цитозин чрез тимин или тимин чрез цитозин (С → Т или Т → С)..
• трансверсии: това са промени, които включват различни химически категории. Например случаят на промяна на пиримидин с пурин: T → A, T → G, C → G, C → A; или пурин чрез пиримидин: G → T, G → C, A → C, A → T.

По конвенция тези промени са описани с позоваване на двойноверижна ДНК и следователно основите, които образуват двойката, трябва да бъдат подробни. Например: един преход ще бъде GC → AT, докато трансверсия може да бъде GC → TA.

Вмъквания или изтривания

Те се състоят от влизане или излизане на двойка или множество двойки нуклеотиди на ген. Въпреки че единицата, която е засегната, е нуклеотидът, обикновено се отнася до двойката или двойките бази.

въздействие

-Основни понятия

За да изследваме последствията от генните мутации, трябва първо да преразгледаме две основни свойства на генетичния код.

1. Първата е, че генетичният код е изроден. Това означава, че същият тип аминокиселина в протеина може да бъде кодиран от повече от един триплет или кодон в ДНК. Това свойство предполага съществуването на повече триплети или кодони в ДНК от видовете аминокиселини.
2. Второто свойство е, че гените имат кодони на терминиране, използвани за прекратяване на транслацията по време на синтеза на протеин.

-Сценарии на генни мутации

Кърмовите мутации могат да имат различни последици, в зависимост от конкретното място, където се срещат. Затова можем да визуализираме два възможни сценария:

1. Мутацията се случва в част от гена, в който е кодиран протеинът.
2. Мутацията се случва в регулаторни последователности или други типове последователности, които не участват в определянето на протеина.

-Функционални последствия от първия сценарий

Генните мутации в първия сценарий генерират следните резултати:

Тиха мутация

Това се случва, когато кодонът се променя за друг, който кодифицира една и съща аминокиселина (това е следствие от дегенерацията на кода). Тези мутации се наричат ​​тихи, защото в реални условия не променят получената аминокиселинна последователност.

Промяна на посоката на мутация

Възниква, когато кодонното изменение определя аминокиселинна промяна. Тази мутация може да има различни ефекти в зависимост от естеството на въведената нова аминокиселина.

Ако същото е химическо естество, подобно на първоначалното (синонимно заместване), възможно е ефектът върху функционалността на получения протеин да е незначителен (този вид промяна често се нарича консервативна промяна).

Когато напротив, химичната природа на получената аминокиселина е много различна от оригиналната, ефектът може да бъде променлив, като е в състояние да направи получения протеин неизползваем (неконсервативна промяна).

Специфичното място на мутация от този тип в рамките на гена може да генерира променливи ефекти. Например, когато мутацията се случи в част от последователността, която ще доведе до активния център на протеина, се очаква, че увреждането е по-голямо, отколкото ако се случи в по-малко критични области..

Мутация без значение

Това се случва, когато промяната генерира стоп-кодон за превода. Този вид мутация обикновено произвежда дифункционални протеини (пресечен протеин).

Вмъквания или изтривания

Те имат ефект, еквивалентен на мутацията без смисъл, въпреки че не са идентични. Ефектът възниква при промяна на рамката за четене на ДНК (явление, известно като изместване на рамката за четене или изместване на рамката).

Тази вариация произвежда информационна РНК (тРНК) с изоставане от мястото, където е настъпила мутацията (вмъкване или делеция) и следователно промяна в протеиновата аминокиселинна последователност. Протеиновите продукти, получени от гени с този вид мутации, ще бъдат напълно дисфункционални.

изключения

Може да се получи изключение, когато има вмъквания или заличавания на точно три нуклеотида (или кратни на три).

В този случай, въпреки промяната, рамката за четене остава непроменена. Обаче, не може да се изключи, че полученият протеин е дисфункционален, или чрез включване на аминокиселини (в случай на вмъкване), или чрез загуба от тях (в случай на делеции)..

-Функционални последици от втория сценарий

Мутации могат да се появят в регулаторни последователности или други последователности, които не участват в определяне на протеини.

В тези случаи ефектът от мутациите е много по-труден за прогнозиране. Тогава ще зависи как точковата мутация влияе върху взаимодействието на този ДНК фрагмент с регулаторите на множествена генна експресия, които съществуват.

Отново разчупването на рамката за четене или простото загуба на фрагмент, необходим за свързването на регулатор, може да предизвика ефекти, вариращи от дисфункцията на протеиновите продукти, до липсата на контрол в техните количества..

-Нечести случаи, които водят до заболявания

Пример за много рядка мутация на точката е така наречената мутация на чувството за усилване.

Това се състои в превръщането на терминиращия кодон в кодиращо кодиране. Такъв е случаят с наречен хемоглобин Хемоглобин постоянен пролет (алелен вариант HBA2 * 0001), причинен от промяната на терминационния кодон на UAA към CAA кодона.

В този случай, точката мутация води до нестабилен α-2 хемоглобин, удължен с 30 аминокиселини, причинявайки кръвно заболяване, наречено алфа-таласемия.

препратки

1. Eyre-Walker, A. (2006). Разпространението на фитнес ефектите на новите вредни аминокиселинни мутации при хората. Genetics, 173 (2), 891-900. doi: 10.1534 / genetics.106.057570
2. Hartwell, L.H.. et al. (2018). Генетика от гени до геноми. Шесто издание, MacGraw-Hill Education. pp.849
3. Novo-Villaverde, F.J. (2008). Човешката генетика: концепции, механизми и приложения на генетиката в областта на биомедицината. Pearson Education, S.A. стр. 289
4. Nussbaum, R.L. et al. (2008 г.). Генетика в медицината. Седмо издание. Saunders, pp. 578.
5. Stoltzfus, A., and Cable, K. (2014). Менделско-мутативност: Забравеният еволюционен синтез. Вестник на историята на биологията, 47 (4), 501-546. doi: 10.1007 / s10739-014-9383-2