סוגים ודוגמאות למוטציות DNA

DNA מוטציות להתרחש כאשר יש שינויים ב- נוקליאוטיד רצף שמרכיב גדיל של DNA. שינויים אלה יכולים להיגרם מטעויות אקראיות בשכפול ה- DNA או מהשפעות סביבתיות כמו קרני UV וכימיקלים. שינויים ברמת הנוקליאוטידים ממשיכים להשפיע על תעתיק ותרגום מגן לביטוי חלבון.

שינוי בסיס בסיס חנקני אחד בלבד ברצף יכול לשנות את חומצת האמינו שבאה לידי ביטוי על ידי אותו קודון DNA, שיכול להוביל לביטוי של חלבון אחר לחלוטין. מוטציות אלה יכולות להיות לא מזיקות לחלוטין, קטלניות שעלולות להיות קטלניות או איפשהו בין לבין.

מוטציה נקודתית - שינוי בסיס חנקן יחיד ב- רצף DNAזה בדרך כלל הסוג הפחות מזיק של מוטציה ב- DNA. קודונים הם רצף של שלושה בסיסי חנקן בשורה ש"נקראים "על ידי שליח RNA במהלך התמלול. השליח הזה RNA לאחר מכן מתורגם קודון לחומצה אמינית אשר ממשיכה לייצר חלבון אשר יבוא לידי ביטוי על ידי האורגניזם. בהתאם למיקום בסיס חנקן בקודון, מוטציה נקודתית עשויה שלא להשפיע על החלבון.

מכיוון שיש רק 20 חומצות אמינו ובסך הכל 64 שילובים אפשריים של קודונים, חומצות אמינו מסוימות מקודדות ליותר מקודון אחד. לעתים קרובות, אם בסיס החנקן השלישי בקודון ישתנה, חומצת האמינו לא תושפע. זה נקרא אפקט הנדנדה. אם המוטציה הנקודתית מתרחשת בבסיס החנקן השלישי בקודון, אז אין לה כל השפעה על חומצת האמינו או על החלבון העוקב והמוטציה לא משנה את האורגניזם.

לכל היותר, מוטציה נקודתית תגרום לחומצה אמינית יחידה בחלבון להשתנות. אמנם בדרך כלל זו אינה מוטציה קטלנית, אך היא עלולה לגרום לבעיות עם דפוס הקיפול של החלבון ועם מבנים שלישוניים ורבעוניים של החלבון.

דוגמה אחת למוטציה נקודתית שאינה מזיקה היא הפרעת הדם חשוכת מרפא אנמיה בתא חרמש. זה קורה כאשר מוטציה נקודתית גורמת לבסיס חנקן בודד בקודון לחומצה אמינית אחת בחומצה הגלוטמית החלבונית לקודד במקום זאת את חומצת האמינו וולין. שינוי קטן יחיד זה גורם לסיבוב בדרך כלל תא דם אדום במקום להיות בצורת מגל.

מוטציות בהעלאת מסגרות הן בדרך כלל חמורות בהרבה ולעתים קרובות קטלניות יותר מאשר מוטציות נקודות. למרות שרק בסיס חנקן יחיד מושפע, כמו במוטציות נקודתיות, במקרה זה, בסיס בודד נמחק לחלוטין או מוחדר בסיס נוסף לאמצע ה- DNA סדר פעולות. שינוי רצף זה גורם למסגרת הקריאה להשתנות - ומכאן מוטציה של השם "מסגרת המסגרות".

תזוזה של מסגרת קריאה משנה את רצף הקודונים בן שלוש האותיות עבור RNA המסנג'ר לתעתיק ולתרגום. זה לא רק משנה את חומצת האמינו המקורית אלא גם את כל חומצות האמינו שלאחר מכן. זה משנה את החלבון באופן משמעותי ויכול לגרום לבעיות קשות, ואפילו להוביל למוות.

סוג אחד של מוטציה להעברת מסגרות נקרא הכנסה. כפי שמשתמע מהשם, החדרה מתרחשת כשמוסיפים בטעות בסיס חנקן יחיד באמצע רצף. זה משליך את מסגרת הקריאה של ה- DNA ולא נכון חומצת אמינו מתורגם. זה גם דוחף את כל הרצף למטה באמצעות אות אחת, משנה את כל הקודונים שמגיעים לאחר ההכנסה, ומשנה לחלוטין את החלבון.

למרות שהחדרת בסיס חנקן מאריכה את הרצף הכללי, אין פירוש הדבר בהכרח שאורך שרשרת חומצות האמינו יגדל. לאמיתו של דבר, ההיפך הוא הנכון. אם ההכנסה גורמת לשינוי בקודונים ליצירת אות עצירה, לעולם לא ניתן לייצר חלבון. אם לא, ייעשה חלבון לא נכון. אם החלבון המשונה חיוני בכדי לקיים חיים, קרוב לוודאי שהאורגניזם ימות.

מחיקה היא סוג אחרון של מוטציה להעברת מסגרות ומתרחשת כאשר מוציאים בסיס חנקן מהרצף. שוב, זה גורם לכל מסגרת הקריאה להשתנות. זה משנה את הקודון וישפיע גם על כל חומצות האמינו שמקודדות לאחר המחיקה. בדומה להכנסה, קודונים שטויות ועצורים עשויים להופיע גם במקומות הלא נכונים,

בדומה לקריאת טקסט, רצף ה- DNA "נקרא" על ידי RNA המסנגר כדי לייצר "סיפור" או שרשרת חומצות אמינו שתשמש לייצור חלבון. מכיוון שכל קודון הוא בן שלוש אותיות, בואו נראה מה קורה כאשר "מוטציה" מתרחשת במשפט המשתמש במילים בעלות שלוש אותיות בלבד.

החתול האדום אכל את החולדה.

אם הייתה מוטציה נקודתית, המשפט היה משתנה ל:

THC חתול אדום ATE המדרגה.

ה- "e" במילה "ה" מוטה לאות "ג". בעוד שהמילה הראשונה במשפט כבר אינה זהה, שאר המילים עדיין הגיוניות ונשארות מה שהן אמורות להיות.

אם הכניסה תשתנה את המשפט לעיל, היא עשויה לקרוא:

ה- CRE DCA TAT ETH ERA ט.

הכנסת האות "ג" אחרי המילה "ה" משנה לחלוטין את שאר המשפט. המילה השנייה כבר לא הגיונית, וגם אין מילים שבאות אחריה. המשפט כולו השתנה לשטויות.

מחיקה תעשה משהו דומה למשפט:

EDC ATA הגישה אותה לעבר.

בדוגמה שלמעלה, ה- "r" שהיה צריך לבוא לאחר שנמחק המילה "the". שוב, זה משנה את כל המשפט. בעוד שחלק מהמילים שלאחר מכן נותרו מובנות, משמעות המשפט השתנתה לחלוטין. זה מדגים שגם כאשר קודונים משתנים למשהו שאינו שטויות מוחלטות, הוא עדיין משנה לחלוטין את החלבון למשהו שאינו בר-קיימא עוד.