Przejdź do treści
Rodzaje mutacji genetycznych
Główne kategorie
Wstęp
Mutacją nazywamy zmianę zachodzącą w sekwencji zasad w DNA lub RNA. Mutacje w DNA człowieka zachodzą cały czas i każdy ich doświadcza. Większość ludzi ma ich dziesiątki, a nawet setki w swoim DNA. Mutacje są niezbędne do zajścia ewolucji i są źródłem nowego materiału genetycznego – nowych alleli – u gatunku.
Większość mutacji nie ma wpływu na nasz organizm, niektóre mutacje są korzystne, a inne powodują zmiany prowadzące do chorób.
Mutacją korzystną jest powstanie zmiany w DNA pozwalającej trawić laktozę występującą w mleku krów. Za trawienie laktozy odpowiada enzym laktaza kodowany przez gen MCM6, który warunkuje stężenie enzymu laktazy w organizmie. W zależności od posiadanego wariantu genu MCM6, wytwarzany jest konkretny poziom laktazy. Ilość laktazy zmniejsza się z wiekiem, jednak niektóre warianty genetyczne pozwalają na trawienie laktozy bez niepożądanych objawów niezależnie od wieku.
Poniżej przedstawiono mapkę ukazującą % nietolerancji laktozy w różnych regionach świata. Jak można zauważyć największą tolerancję laktozy mają kraje Europy północnej (w tym Polska) i Wielka Brytania.
Żródło: https://geneticgenie.org/article/lactose-intolerance-genetics-the-lct-mcm6-gene/
Efektem mutacji niekorzystnych jest np. Dystrofia Mięśniowa Duchenne’a.
Istnieje wiele rodzajów mutacji. Dwie główne kategorie mutacji to mutacje germinalne i mutacje somatyczne opisane poniżej.
Germinalna
Mutacje germinalne występują w gametach czyli plemnikach męskich i jajeczkach kobiety. Mutacje te są szczególnie istotne, ponieważ mogą być dziedziczone przez potomstwo. Gamety łącząc się ze sobą tworzą zygotę, która podczas procesu dzielenia się przekazuje mutację kolejnym komórkom organizmu co prowadzi do tego, że każda komórka potomstwa będzie miała tą mutację.
Z mutacją taką mamy do czynienia w DMD gdy matka będąca „nosicielką” przekaże swój wadliwy gen znajdujący się w chromosomie X synowi. Jej jajeczko łączy się z plemnikiem tworząc zygotę. Zygota ulega podziałowi, a podczas podziału przekazuje wadliwy gen.
Źródło: https://www.youtube.com/watch?v=tHvC_GeSr54
W przypadku sytuacji gdy ojciec jest zdrowy, a matka „nosicielką” prawdopodobieństwo zachorowania chłopca na DMD wynosi 50% gdy weźmiemy pod uwagę, tylko chłopców. Prawdopodobieństwo, że dziewczynka będzie nosicielką DMD wynosi 50% jeżeli pod uwagę weźmiemy tylko dziewczynki. Jeżeli weźmiemy pod uwagę dziewczynki i chłopców razem to prawdopodobieństwo urodzenia się chorego chłopca wynosi 25%, a urodzenia się dziewczynki „nosicielki” 25%. Wszystko zależy do jakiej grupy odnosimy się licząc.
W przypadku gdy chory jest ojciec, a matka jest zdrowa chłopiec z takiego związku urodzi się zdrowy, a dziewczynki urodzą się z wadliwym genem i będą „nosicielkami”. Czyli w przypadku dziewczynek prawdopodobieństwo bycia nosicielką wynosi 100%, chłopcy z prawdopodobieństwem 100% urodzą się zdrowi.
I na koniec, do mutacji może dojść mimo, że kobieta i mężczyzna są zdrowi. Następuje to z różnych przyczyn (np. środowiskowych, błędów podczas mejozy – przyczyny nie są znane) przed połączeniem jajeczka z plemnikiem i zanim zygota ulegnie pierwszemu podziałowi.
Somatyczna
Z mutacja somatyczna mamy do czynienia gdy występuje ona w pojedynczej komórce organizmu. Ponieważ komórki organizmu ulegają podziałowi mutacja taka może zostać odziedziczona przez komórki potomne (zwane klonami somatycznymi) czyli powstałe w wyniku podziału komórki z pierwotną mutacją genetyczną.
Przyczyną takiej mutacji mogą być warunki środowiskowe takie jak różnego rodzaju środki chemiczne czy promieniowanie UV słońca lub lamp UV w solarium, efektem zaś np. guzy nowotworowe powstające w wyniku niekontrolowanego podziału komórek somatycznych w organizmie.
Mutacje punktowe
Wstęp
Z mutacją punktową mamy do czynienia w przypadku zmian występujących w pojedynczym nukleotydzie. Mogą to być zmiany związane z delecją pojedynczego nukleotydu, dodaniem, zastąpieniem czy duplikacją.
Co to jest ten nukleotyd ?
Ponieważ strona ta przeznaczona jest głównie dla osób chorujących lub ich opiekunów pozwolę sobie na zrobienie pewnego porównania:
Ciąg dalszy nastąpi 🙂
Cicha
Mutacja tego rodzaju dotyczy zazwyczaj trzeciej zasady w kodonie i nie powoduje zmian w produkcji białka. Jest to spowodowane tym, że kilka kodonów odpowiada za wytworzenie tego samego aminokwasu.
Mutacja taka nie powoduje chorób jest dla naszego organizmu obojętna. Powstające białko jest takie samo jak przed mutacją.
Zmiana sensu
Mutacja tego rodzaju dotyczy zmiany zasady w kodonie w taki sposób, że w wyniku procesu translacji (produkcji białka) powstaje inny aminokwas (w naszym przypadku zamiast GLICYNY powstaje ARGININA), a całe białko składające się z łańcucha różnych aminokwasów różni się od białka przed mutacją tylko tym jednym aminokwasem.
Zazwyczaj tego typu mutacja nie wiąże się z dotkliwymi chorobami ale czasem taka niewielka zmiana może prowadzić do poważnej choroby. Przykładem jest zmian zasady „A”->”G” w kodonie „GAG” ->”GTG” w genie odpowiedzialnym za tworzenie białka hemoglobiny. Zmiana ta powoduje chorobę zwaną anemią sierpowatą charakteryzującą się tym, żę cząsteczki hemoglobiny sierpowatej sklejają się ze sobą, tworząc sztywne pręciki, które powodują, że czerwone krwinki przybierają zniekształcony, przypominający sierp kształt, nadając tej chorobie nazwę. Sztywne, zniekształcone komórki krwi nie przenoszą dobrze tlenu, a także mają tendencję do zatykania naczyń włosowatych, powodując odcięcie dopływu krwi do różnych tkanek, w tym mózgu i serca. Dlatego też, gdy dotknięta chorobą osoba doświadcza nawet niewielkiego wysiłku, prowadzić to może do strasznego bólu, chory może doznać zawału serca lub udaru mózgu — wszystko z powodu pojedynczej zmiany zasady.
Żródło: https://www.nature.com/scitable/topicpage/genetic-mutation-441/
Nonsensowna
W prawidłowym mRNA (stworzonym przez połączenie Eksonów) do każdego kolejnego kodonu (z wyjątkiem kodonu STOP) podjeżdża wagonik zwany tRNA wiozący aminokwas. Aminokwasy łączą się kolejno ze sobą tworząc łańcuch czyli biało np. Dystrofinę. Kodon STOP zatrzymuje ten proces i białko nie powstaje.
Naprawa tego uszkodzenia polega na znalezieniu takiego wagonika tRNA, który będzie wstanie rozpoznać, że to jest zmiana oraz podłączyć się do tego zmienionego kodonu (STOP) dostarczając inny od oryginalnego aminokwas. Dzięki takiej operacji nie następuje przerwanie produkcji białka, a powstałe białko różni się od oryginalnego tylko tym jednym aminokwasem.
Lekiem, który działa w ten sposób jest Ataluren firmy Translarna.
Mutacje przesunięcia ramki odczytu (frameshift)
Wstęp
Mutacja przesunięcia ramki w genie odnosi się do insercji lub delecji zasad nukleotydowych w liczbach, które nie są wielokrotnością trzech. Jest to ważne, ponieważ translacja z mRNA do białka odbywa się się przez odczytywanie kodu genu w grupach po trzy zasady/nukleotydy tzw. kodonach. Każdy z tych kodonów odpowiada jednemu z 20 różnych aminokwasów użytych do budowy białka. Jeśli mutacja zakłóci tę normalną ramkę odczytu, cała sekwencja genu następująca po mutacji zostanie nieprawidłowo odczytana. Może to skutkować dodaniem niewłaściwych aminokwasów do białka i/lub utworzeniem dalej (za miejscem powstania mutacji kodonu stop, który przerywa tworzenie białka.
Aaa
Przepraszamy, zagadnienie w trakcie uzupełniania
Bb
Przepraszamy, zagadnienie w trakcie uzupełniania
