Генные мутации

Нескорректированные изменения химической структуры генов, воспроизводимые в последовательных циклах репликации и проявляющиеся у потомков в виде новых вариантов признаков, называют генными мутациями. Выделяют три группы подобных изменений. Мутации первой группы заключаются в замене одних оснований другими (около 20 % спонтанно возникающих генных изменений). Вторая группа мутаций обусловлена сдвигом рамки считывания, происходящим при изменении количества нуклеотидных пар в составе гена. Третья группа - мутации, связанные с изменением порядка нуклеотидных последовательностей в пределах гена.

1. Замещение одной пары азотистых оснований. Такое замещение может не иметь никаких последствий для структуры полипептидной цепи, кодируемой геном, вследствие вырожденности генетического кода. Замещение третьего азотистого основания в триплете почти никогда не будет иметь каких-либо последствий. Подобные мутации называют молчащими заменами.

ü Миссенс-мутации, однонуклеотидные замены - способны вызывать замещение одной аминокислоты на другую вследствие изменения генетического кода мутировавшего триплета. В результате миссенс-мутаций, при которой происходит замена Г-Ц на А-Т в молекуле ДНК, в полипептидной цепи меняется на аспарагин.

ü Нонсенс-мутации. Однонуклеотидная замена основания в триплете может превратить его в стоп-кодон. Так-как эти кодоны мРНК останавливают трансляцию полипептидной цепи, то синтезированная полипептидная цепь оказывается укороченной по сравнению с нормальной цепью. Однонуклеотидная замена в нормальном стоп-кодоне, напротив, может сделать его осмысленным, и тогда мутантная мРНК, а затем и мутантный полипептид оказывается длиннее нормальных.

ü В промоторной зоне мутации способны нарушать взаимодействие РНК-полимеразы и других белков, участвующих в инициации транскрипции, что приведёт к уменьшению или даже прекращению синтеза мРНК на матрице ДНК.

2. Делеции (утраты) или инсерции (вставки) нуклеотидов. В том случае, если делетируется или вставляется тройка нуклеотидов, то если этот триплет является кодирующим, в составе полипептида либо исчезает определенная аминокислота, либо появляется новая аминокислота. Однако, если в результате делеции или инсерции вставляется или удаляется число нуклеотидов, не кратное трем, то меняется или утрачивается смысл для всех остальных, следующих за вставкой или делецией кодонов молекулы мРНК. Такие мутации называют мутациями сдвига рамки считывания. Нередко они приводят к образованию стоп-кодона в следующей за инсерцией или делецией последовательности нуклеотидов мРНК.

3. Неравный кроссинговер (обмен генетическим материалом между гомологичными хромосомами в мейозе I), или генная конверсия. В результате неправильного спаривания гомологичных хромосом по фланкирующим повторам и последующего неравного кроссинговера происходит либо удвоение, либо исчезновение участка хромосомы. Неравный кроссинговер, или генная конверсия, может стать причиной мутаций в тех генах, для которых известны высокогомологичные копии в геноме, называющиеся псевдогенами. Генная конверсия – это прямой перенос фрагмента одного аллеля в другой аллель или фрагмента псевдогена в ген. Так как в псевдогене имеется множество мутаций, то такой перенос нарушает структуру нормального гена и может рассматриваться как мутация. Для осуществления генной конверсии между псевдогеном и геном необходимы их спаривание и последующий атипичный кроссинговер, при котором происходят разрывы в нитях ДНК.

4. Мутации сайта сплайсинга, которые нарушают вырезание интронов из первичного транскрипта мРНК во время её созревания. Эти мутации наблюдаются на границах интронов и экзонов. Данные мутации нарушают вырезание интронов из первичного транскрипта мРНК, так что вырезается либо часть следующего экзона вплоть до той последовательности в экзоне, которая похожа на обычный сайт сплайсинга (криптический сайт сплайсинга), либо весь следующий экзон. В то же время в зрелую мРНК можно включаться часть или даже весь интрон.

5. Динамические, или нестабильные. Увеличение числа повторов (чаще всего тринуклеотдных), но описаны также случаи увеличения числа повторов, состоящих из 5 и даже 12 нуклеотидов, расположенных как в экзонах генов, так и интронах или даже нетранслируемых областях генов. После того, как число повторов, разное для разных генов, превысит определённый критический порог, который также различен для разных генов, они обычно становятся нестабильными и могут увеличиваться в размерах либо во время мейоза, либо в первых делениях дробления оплодотворенной яйцеклетки. По крайней мере для некоторых нуклеотидных повторов после того, как их число превысит критический порог, характерно постоянное расширение зоны повторов в последующих поколениях, что коррелирует с увеличением тяжести заболевания (феномен антиципации).

Цитоплазматические мутации – изменения в ДНК митохондрий. Передаются только по женской линии, т.к. митохондрии из сперматозоидов в зиготу не попадают.

Соматические – мутации в соматических клетках (клетках тела; могут быть вышеназванных видов). По наследству не передаются.

Дата добавления: 2015-07-12