Genmutaties in wat ze zijn, typen en gevolgen

de genmutaties of punctueel zijn die waarbij een allel van een gen verandert, en een ander wordt. Deze verandering vindt plaats binnen een gen, op een locus of punt, en kan worden gelokaliseerd.

Integendeel, in chromosomale mutaties worden meestal sets chromosomen, een volledig chromosoom of segmenten van dit chromosoom aangetast. Ze hebben niet noodzakelijkerwijs betrekking op genmutaties, hoewel het kan gebeuren in het geval van chromosoombreuken die een gen beïnvloeden.

Met de ontwikkeling van moleculaire hulpmiddelen toegepast op DNA-sequencing, werd de term puntmutatie opnieuw gedefinieerd. Tegenwoordig wordt deze term meestal gebruikt om te verwijzen naar veranderingen in een paar of een paar paar aangrenzende stikstofhoudende basen in het DNA.

index

• 1 Wat zijn mutaties?
• 2 Typen genmutaties of puntveranderingen
  • 2.1 Veranderingen van stikstofhoudende basen
  • 2.2 Inserties of deleties
• 3 Gevolgen
  • 3.1 - Basisbegrippen
  • 3.2-Scenario's van genmutaties
  • 3.3 - Functionele gevolgen van het eerste scenario
  • 3.4 - Functionele gevolgen van het tweede scenario
  • 3.5 - Onregelmatige gevallen die tot ziekten leiden
• 4 Referenties

Wat zijn mutaties?

Mutatie is bij uitstek het mechanisme dat genetische variatie in populaties introduceert. Het bestaat uit de plotselinge verandering in het genotype (DNA) van een organisme, niet door recombinatie of genetische herrangschikking, maar door overerving of door negatieve omgevingsfactoren (zoals toxines en virussen)..

Een mutatie kan nakomelingen overstijgen als het voorkomt in de geslachtscellen (eitjes en sperma). Het kan zijn oorsprong vinden in de individuele kleine variaties, grote variaties - zelfs ziektes veroorzaken - of ze kunnen stil zijn, zonder enig effect.

Variaties in het genetische materiaal kunnen dan fenotypische diversiteit in de natuur genereren, of het nu tussen individuen van verschillende soorten is of zelfs van dezelfde soort.

Soorten genetische mutaties of puntveranderingen

Er zijn twee soorten mutaties in het gen:

Veranderingen van stikstofhoudende basen

Ze bestaan ​​uit de vervanging van een paar stikstofhoudende basen door een andere. Ze zijn op hun beurt verdeeld in twee typen: overgangen en transversies.

• overgangen: ze impliceren de vervanging van één basis door een andere van dezelfde chemische categorie. Bijvoorbeeld: een purine door een andere purine, adenine door guanine of guanine door adenine (A → G of G → A). Het kan ook het geval zijn van de vervanging van een pyrimidine door een ander pyrimidine, bijvoorbeeld: cytosine door thymine of thymine door cytosine (C → T of T → C).
• transversies: het zijn veranderingen waarbij verschillende chemische categorieën betrokken zijn. Bijvoorbeeld, het geval van de verandering van een pyrimidine door een purine: T → A, T → G, C → G, C → A; of een purine door een pyrimidine: G → T, G → C, A → C, A → T.

Volgens afspraak worden deze veranderingen beschreven met verwijzing naar dubbelstrengig DNA en daarom moeten de basen waaruit het paar bestaat gedetailleerd zijn. Bijvoorbeeld: een overgang zou GC → AT zijn, terwijl een transversie GC → TA zou kunnen zijn.

Inserties of deleties

Ze bestaan ​​uit het binnengaan of verlaten van een paar of meerdere paren nucleotiden van een gen. Hoewel de eenheid die wordt beïnvloed het nucleotide is, verwijzen we meestal naar het betreffende paar of paren basen.

botsing

-Basisbegrippen

Om de consequenties van genmutaties te bestuderen, moeten we eerst twee fundamentele eigenschappen van de genetische code bespreken.

1. De eerste is dat de genetische code is gedegenereerd. Dit betekent dat hetzelfde type aminozuur in het eiwit kan worden gecodeerd door meer dan één triplet of codon in het DNA. Deze eigenschap impliceert het bestaan ​​van meer tripletten of codons in DNA dan typen aminozuren.
2. De tweede eigenschap is dat de genen codons van terminatie hebben, gebruikt voor de beëindiging van translatie tijdens eiwitsynthese.

-Scenario's van genmutaties

Stern-mutaties kunnen verschillende gevolgen hebben, afhankelijk van de specifieke plaats waar ze voorkomen. Daarom kunnen we twee mogelijke scenario's visualiseren:

1. De mutatie komt voor in een deel van het gen waarin het eiwit is gecodeerd.
2. De mutatie treedt op in regulerende sequenties of andere typen sequenties die niet zijn betrokken bij de bepaling van het eiwit.

-Functionele gevolgen van het eerste scenario

De genmutaties in het eerste scenario genereren de volgende resultaten:

Stille mutatie

Het gebeurt wanneer een codon voor een ander codeert dat hetzelfde aminozuur codeert (dit is een gevolg van de degeneratie van de code). Deze mutaties worden stil genoemd, omdat in reële termen de resulterende aminozuursequentie niet verandert.

Verandering van richtingmutatie

Komt voor wanneer de codonverandering een verandering van het aminozuur bepaalt. Deze mutatie kan verschillende effecten hebben, afhankelijk van de aard van het geïntroduceerde nieuwe aminozuur.

Als hetzelfde van chemische aard is zoals het origineel (synonieme substitutie), is het mogelijk dat het effect op de functionaliteit van het resulterende eiwit verwaarloosbaar is (dit type verandering wordt vaak conservatieve verandering genoemd).

Wanneer daarentegen de chemische aard van het resulterende aminozuur zeer ongelijk is aan het origineel, kan het effect variabel zijn, in staat om het resulterende eiwit onbruikbaar te maken (niet-conservatieve verandering).

De specifieke locatie van een mutatie van dit type binnen het gen kan variabele effecten genereren. Wanneer de mutatie bijvoorbeeld optreedt in een deel van de sequentie die aanleiding zal geven tot het actieve centrum van het eiwit, wordt verwacht dat de schade groter is dan wanneer het voorkomt in minder kritieke gebieden..

Mutatie zonder betekenis

Het gebeurt wanneer de wijziging een stopcodon genereert voor de vertaling. Dit type mutatie produceert gewoonlijk difunctionele eiwitten (een ingekort eiwit).

Inserties of deleties

Ze hebben een effect dat gelijk is aan de mutatie zonder gevoel, hoewel niet identiek. Het effect treedt op bij het wijzigen van het leeskader van het DNA (fenomeen dat bekend staat als verplaatsing van het leeskader of frameshift).

Deze variatie produceert een boodschapper-RNA (mRNA) met een lag van de plaats waar de mutatie optrad (insertie of deletie), en daarom een ​​verandering in de aminozuursequentie van het eiwit. De eiwitproducten die worden verkregen uit genen met dit type mutaties zullen volledig disfunctioneel zijn.

uitzonderingen

Er kan een uitzondering optreden als er inserties of weglatingen zijn van precies drie nucleotiden (of veelvouden van drie).

In dit geval blijft het leeskader ondanks de wijziging ongewijzigd. Het kan echter niet worden uitgesloten dat het resulterende eiwit disfunctioneel is, hetzij door de incorporatie van aminozuren (in het geval van insertie) of door het verlies daarvan (in het geval van deleties)..

-Functionele gevolgen van het tweede scenario

Mutaties kunnen voorkomen in sequenties van het regulatoire type of andere sequenties die niet zijn betrokken bij het bepalen van eiwitten.

In deze gevallen is het effect van mutaties veel moeilijker te voorspellen. Het zal dan afhangen van hoe de puntmutatie de interactie beïnvloedt van dat DNA-fragment met de meerdere genexpressieregulatoren die bestaan.

Nogmaals, het breken van het leeskader of het eenvoudige verlies van een fragment dat nodig is voor de vereniging van een regulator, kan effecten veroorzaken die variëren van de disfunctie van de eiwitproducten tot het gebrek aan controle in de hoeveelheden daarvan..

-Ongewone gevallen die tot ziekten leiden

Een voorbeeld van zeer zeldzame puntmutatie is de zogenaamde sense-gain-mutatie.

Dit bestaat uit de transformatie van het terminatiecodon in een codoncodering. Dit is het geval van een variant van hemoglobine genaamd Hemoglobine Constant Spring (allele variant HBA2 * 0001), veroorzaakt door de verandering van het UAA-terminatiecodon in het CAA-codon.

In dit geval resulteert de puntmutatie in een onstabiel a-2 hemoglobine verlengd met 30 aminozuren, waardoor een bloedziekte wordt veroorzaakt die alfa-thalassemie wordt genoemd.

referenties

1. Eyre-Walker, A. (2006). De verdeling van fitnesseffecten van nieuwe schadelijke aminozuur-mutaties bij de mens. Genetics, 173 (2), 891-900. doi: 10.1534 / genetics.106.057570
2. Hartwell, L.H.. et al. (2018). Genetica van genen tot genoom. Zesde editie, MacGraw-Hill Education. pp.849
3. Novo-Villaverde, F.J. (2008). Menselijke genetica: concepten, mechanismen en toepassingen van genetica op het gebied van de biogeneeskunde. Pearson Education, S.A. pp. 289
4. Nussbaum, R.L.. et al. (2008). Genetica in de geneeskunde. Zevende editie. Saunders, pp. 578.
5. Stoltzfus, A., en 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