Gen mutationer i hvad de består, typer og konsekvenser

den genmutationer eller punktlige er dem, hvor en allel af et gen ændrer sig, bliver en anden. Denne ændring sker inden for et gen, på et sted eller punkt, og kan lokaliseres.

Tværtimod påvirkes i kromosomale mutationer, sæt af kromosomer, et helt kromosom eller segmenter af dette kromosom sædvanligvis. De involverer ikke nødvendigvis genmutationer, selvom det kan ske i tilfælde af kromosombrud, der påvirker et gen.

Med udviklingen af ​​molekylære værktøjer anvendt til DNA-sekventering blev termen punktmutationen omdefineret. Dag dette udtryk anvendes ofte til at henvise til forandringer et par eller nogle få par af hosliggende nukleobaser DNA.

indeks

• 1 Hvad er mutationer?
• 2 Typer af genmutationer eller punktændringer
  • 2.1 Ændringer af nitrogenholdige baser
  • 2.2 Indsætninger eller sletninger
• 3 konsekvenser
  • 3.1 - Grundlæggende begreber
  • 3.2-scenarier af genmutationer
  • 3.3 -Funktionelle konsekvenser af det første scenario
  • 3.4 -Funktionelle konsekvenser af det andet scenario
  • 3.5 - Ufrivillige tilfælde, der fører til sygdomme
• 4 referencer

Hvad er mutationer?

Mutation er mekanismen par excellence, der introducerer genetisk variation i populationer. Det består i den pludselige ændring i genotype (DNA) af en organisme, ikke på grund af rekombination eller genetisk omlægning, men på grund af arv eller på grund af negative miljømæssige faktorer (såsom toksiner og vira)..

En mutation kan transcendere afkom, hvis det forekommer i kønscellerne (æg og sæd). Det kan stamme fra de enkelte små variationer, store variationer - ved at bruge selv sygdomme - eller de kan være tavse uden virkning.

Variationer i det genetiske materiale kan så frembringe fænotypisk mangfoldighed i naturen, det være sig mellem individer af forskellige arter eller endog af samme art.

Typer af genetiske mutationer eller punktændringer

Der er to typer genmutationsændringer:

Ændringer af nitrogenholdige baser

De består af substitution af et par nitrogenholdige baser til en anden. De er opdelt i to typer: overgange og transversioner.

• overgange: de indebærer udskiftning af en base til en anden af ​​samme kemiske kategori. For eksempel: en purin af en anden purin, adenin med guanin eller guanin af adenin (A → G eller G → A). Det kan også være tilfældet med substitutionen af ​​en pyrimidin med en anden pyrimidin. For eksempel: cytosin af thymin eller thymin ved cytosin (C → T eller T → C).
• transversionerne: de er ændringer, der involverer forskellige kemiske kategorier. For eksempel hvis der skiftes en pyrimidin til purin: T → A, G → G, C → G, C → A; eller en purin med en pyrimidin: G → T, G → C, A → C, A → T.

Af konventionen beskrives disse ændringer under henvisning til dobbeltstrenget DNA, og derfor skal de baser, der udgør parret, være detaljerede. For eksempel: en overgang ville være GC → AT, mens en transversion kunne være GC → TA.

Indsætninger eller sletninger

De består af indgang eller udgang af et par eller flere par af nukleotider af et gen. Selvom den enhed, der er berørt, er nukleotidet, refererer vi sædvanligvis til parret eller par af baser involveret.

indvirkning

-Grundlæggende begreber

For at studere konsekvenserne af genmutationer skal vi først gennemgå to grundlæggende egenskaber ved den genetiske kode.

1. Den første er, at den genetiske kode er degenereret. Dette betyder, at den samme type aminosyre i proteinet kan indkodes af mere end en triplet eller codon i DNA'et. Denne egenskab indebærer eksistensen af ​​flere tripletter eller kodoner i DNA end typer af aminosyrer.
2. Den anden egenskab er, at generne har kodoner af terminering, der anvendes til terminering af translation under proteinsyntese.

-Scenarier af genmutationer

Stern mutationer kan have forskellige konsekvenser, afhængigt af det specifikke sted, hvor de opstår. Derfor kan vi visualisere to mulige scenarier:

1. Mutationen forekommer i en del af genet, hvori proteinet er kodet.
2. Mutationen forekommer i regulatoriske sekvenser eller andre typer af sekvenser, der ikke er involveret i bestemmelsen af ​​proteinet.

-Funktionelle konsekvenser af det første scenario

Genmutationerne i det første scenario genererer følgende resultater:

Silent mutation

Det sker, når et kodon skifter til en anden, der kodificerer den samme aminosyre (dette er en følge af degenerationen af ​​koden). Disse mutationer kaldes tavse, fordi de reelle udtryk ikke ændrer den resulterende aminosyresekvens.

Ændring af retningsmutation

Opstår når kodonændringen bestemmer en aminosyreændring. Denne mutation kan have forskellige virkninger afhængigt af arten af ​​den indførte nye aminosyre.

Hvis det samme er af kemisk art svarende til den oprindelige (synonym substitution), er det muligt, at virkningen på det resulterende proteins funktionalitet er ubetydelig (denne type forandring kaldes ofte konservativ ændring).

Når der i stedet, den kemiske natur af den resulterende aminosyre er meget forskellig fra den oprindelige, kan effekten være variabel, at kunne deaktivere det resulterende protein (ikke-konservativ ændring).

Den specifikke placering af en mutation af denne type inden for genet kan generere variable effekter. For eksempel, når mutationen forekommer i en del af sekvensen vil føre til det aktive center af proteinet, forventes det, at skaden er større, end hvis det samme sker i regioner mindre kritiske.

Mutation uden mening

Det sker, når ændringen genererer et stopkodon til oversættelsen. Denne type mutation producerer sædvanligvis difunktionelle proteiner (et trunkeret protein).

Indsætninger eller sletninger

De har en virkning svarende til mutationen uden fornuft, men ikke identisk. Effekten sker ved ændring af læserammen af ​​DNA'et (fænomen kendt som forskydning af læserammen eller læserammeforskydnings).

Denne variation producerer et messenger RNA (mRNA) med en forsinkelse fra det sted, hvor mutationen forekom (insertion eller deletion) og derfor en ændring i proteinaminosyresekvensen. Proteinprodukterne opnået fra gener med denne type mutationer vil være totalt dysfunktionelle.

undtagelser

En undtagelse kan resultere i, når der er insertioner eller deletioner af nøjagtigt tre nukleotider (eller multipler af tre).

I dette tilfælde forbliver læserammen uændret på trods af ændringen. Det kan imidlertid ikke udelukkes, at det resulterende protein er dysfunktionelt enten ved inkorporering af aminosyrer (i tilfælde af insertion) eller ved tabet deraf (i tilfælde af deletioner)..

-Funktionelle konsekvenser af det andet scenario

Mutationer kan forekomme i regulatoriske sekvenser eller andre sekvenser, der ikke er involveret i bestemmelse af proteiner.

I disse tilfælde er virkningen af ​​mutationer meget vanskeligere at forudsige. Det vil derefter afhænge af, hvordan punktmutationen påvirker samspillet mellem det DNA-fragment og de multiple genekspressionsregulatorer, der eksisterer.

Igen kan bruddet af læserammen eller det simple tab af et fragment, der er nødvendigt for en regulators forening, forårsage virkninger, der spænder fra dysfunktionen af ​​proteinprodukterne, til manglen på kontrol i mængderne deraf..

-Ikke almindelige tilfælde, der fører til sygdomme

Et eksempel på meget sjælden punktmutation er den såkaldte sense-gain mutation.

Dette består i omdannelsen af ​​termineringskodonet til en kodonkode. Dette er tilfældet med en variant af hæmoglobin kaldet Hemoglobin konstant forår (allelvariant HBA2 * 0001) forårsaget af ændringen af ​​UAA-termineringskodonet til CAA-codonet.

I dette tilfælde resulterer punktmutationen i et ustabilt α-2 hæmoglobin forlænget med 30 aminosyrer, hvilket forårsager en blodsygdom kaldet alfa-thalassæmi.

referencer

1. Eyre-Walker, A. (2006). Fordelingen af ​​fitnessvirkninger af nye skadelige aminosyremutationer hos mennesker. Genetik, 173 (2), 891-900. doi: 10,1534 / genetics.106.057570
2. Hartwell, L.H. et al. (2018). Genetik fra gener til genomer. Sjette udgave, MacGraw-Hill Education. pp.849
3. Novo-Villaverde, F.J. (2008). Human Genetics: Begreber, mekanismer og anvendelser af genetik inden for biomedicin. Pearson Education, S.A. pp. 289
4. Nussbaum, R.L. et al. (2008). Genetik i medicin. Syvende udgave. Saunders, pp. 578.
5. Stoltzfus, A. og Cable, K. (2014). Mendelsk-Mutationisme: Den Glemte Evolutionssyntese. Journal of the History of Biology, 47 (4), 501-546. doi: 10.1007 / s10739-014-9383-2