2024. március 14., csütörtök

Genetikai mutációk csoportosítása, emelt szint

Sziasztok 11.-esek és Szakkörösök!


A 11.-es Mozaikos biológia könyvetekben (vagy leendő könyvetekben) a kromoszóma és genom-mutációk leírása megfelelő, a pontmutációk leírása viszont nem teljes (320-321. oldal). Ez a rövid jegyzet a pontmutációkról szóló részt egészíti ki. 

Fogalmak:

Mutáció: a DNS bázissorrendjében bekövetkező változás. 

Exon: a gének azon szakaszai, amelyek RNS-t és fehérjét vagy csak RNS-t kódolnak.

Intron: a gének azon szakaszai, amelyek nem kódolnak RNS-t (ebből következik, hogy nem kódolnak fehérjét sem).

Frame (keret): olyan 3 bázispár (triplet) szakasz az exonban, amely aminosavat kódol.


Csoportosítás a sejttípusok alapján:

1) Testi sejtekben: szomatikus mutáció, ezek a mutációk nem öröklődnek.

2) ivarsejtekben: csíravonal mutáció, öröklődhetnek.


Csoportosítás a mutáció nagysága alapján (mekkora DNS-szakaszt érint a genomban):


A) Egy génben bekövetkező mutációk. Más néven: pontmutációk (1-3 bázispár helyettesítése vagy kiesése vagy beépülése). Ezek közül érettségin csak az exonban történő mutációk kerülhetnek elő. A példákban a DNS kettős hélixből csak a néma szálat tüntettem fel, az aktív szál ebből egyértelműen következik a bázispárosodás szabályai alapján.


Itt tudjátok megnézni az exon-mutációk hatásait az aminosav-sorrendre:

https://biomodel.uah.es/en/lab/cybertory/analysis/trans.htm

Aminosav rövidítések magyarázata:

https://biomodel.uah.es/en/lab/cybertory/analysis/aa_1-3.htm


1. Szubsztitúció (helyettesítés): báziscserélődés. A bázisok száma nem változik.


Típusai:


1.1. Csendes (silent vagy synonymous) mutáció:

Nem változik az aminosav-sorrend a mutáció hatására. Általában akkor következik be, ha a bázishármas (triplet) 3. bázisa változik meg. A példákban pirossal jelöltem a mutációkat.


Kiindulási szekvenciák:

ATGTTTCAGAAA (a DNS néma szála egy exonban)

AUGUUUCAGAAA (az mRNS kodon)

MetPheGlnLys    (aminosav-sorrend)


Mutáció utáni szekvenciák:

ATGTTCCAGAAA

AUGUUCCAGAAA

MetPheGlnLys


1.2. Missense (megváltozott értelmű), nem ártalmas. Általában nem okoz változást a kész fehérje szerkezetében. Hasonló kémiai tulajdonságú aminosav épül be. A példában aromás helyett aromás aminosav épül be.


Kiindulási szekvenciák:

ATGTTTCAGAAA 

AUGUUUCAGAAA

MetPheGlnLys    


Mutáció utáni szekvenciák:

ATGTATCAGAAA

AUGUAUCAGAAA

MetTyrGlnLys


1.3. Missense (megváltozott értelmű), ártalmas. Általában változást okoz a kész fehérje szerkezetében. Más kémia tulajdonságú aminosav épül be.


Kiindulási szekvenciák:

ATGTTTCAGAAA 

AUGUUUCAGAAA

MetPheGlnLys


Mutáció utáni szekvenciák:

ATGTCTCAGAAA

AUGUCUCAGAAA

MetSerGlnLys


1.4. Nonsense (értelmetlen): korai stop kodon.

Rövidebb (csonka) fehérje képződik vagy a képződött fehérje lebomlik.


Kiindulási szekvenciák:

ATGTTTCAGAAA 

AUGUUUCAGAAA

MetPheGlnLys


Mutáció utáni szekvenciák:

ATGTAACAGAAA

AUGUAACAGAAA

MetStop


2. Deléció (kiesés) vagy inszerció (beépülés): a bázisok száma változik.

Ha a leolvasási keret (frame) megváltozik, kereteltolódás (frameshift) történik, ami a fehérjeszintézis korai leállását vagy teljesen más aminosav-sorrendet eredményez.


Ez okozhat:

2.1. Korai stop kodont. Rövidebb (csonka) fehérje képződik vagy a képződött fehérje lebomlik.


Kiindulási szekvenciák:

ATGTTTCAGAAA 

AUGUUUCAGAAA

MetPheGlnLys


Mutáció (3 bp deléció -TTC) utáni szekvenciák:

ATGTAGAAA

AUGUAGAAA

MetStop


2.2. Más fehérje képződik: az aminosav-sorrend teljesen megváltozik a mutációt követő szakaszon. Az eredmény egy működésképtelen fehérje. Lehet hosszabb vagy rövidebb, mint az eredeti fehérje.

Kiindulási szekvenciák:

ATGTTTCAGAAA 

AUGUUUCAGAAA

MetPheGlnLys


Mutáció (1 bázispár inszerció +G) utáni szekvenciák:

ATGTTGTCAGAAA

AUGUUGUCAGAAA

MetLeuSerGlu


B) Kromoszóma-mutációk:

Egy teljes kromoszómát vagy több kromoszómát érint.

Lehet: inverzió (megfordulás), transzlokáció (áthelyeződés), duplikáció (megkettőződés), deléció (törés), fúzió (2 kromoszóma összeolvadása).


Példa: 21-es kromoszóma duplikációja: Down-szindróma.

(További duplikációk vagy deléciók, összefoglaló néven: aneuploidák, amik valószínűleg nem lesznek az érettségin: 47 XXX, 47 XXY, 47 XYY, 45 XO).


C) Genom-mutációk:

A teljes genom (az összes, adott egyedben vagy sejtben megtalálható kromoszóma) egyszeri vagy többszöri duplikációja. Poliploidák.


Példa: a termesztett búza hexaploid, a vadon élő őse diploid.


Megjegyzések: 


1. A DNS kettős hélix szálainak több neve is van. A néma szál másik nevei a kódoló, értelmes (sense) szál. Ez a szál nem vesz részt az RNS szintézisben. Azért ez a szál a kódoló, mert erről olvasható le a genetikai kód. Az aktív szál nevei a nem-kódoló, templát vagy nem értelmes szál (anti-sense), erről a szálról íródik az RNS.

2. A genomban bárhol lehetnek mutációk, akár intronban vagy gének közötti régióban is. 

3. A mutációk bármekkora szakaszt érinthetnek a genomban. Gondoljunk például a Huntington-kórra (Huntington's disease). CAG-triplet ismétlődések jelennek meg az exonban, amelyek bizonyos szám felett (40 db CAG: 40x3 bázispár=120 db bázispár beépülése) betegséget okoznak. 

4. A mutációk következményei legtöbb esetben nem előreláthatóak. Pontmutáció vagy frameshift is okozhat stop kodont. Csak a csendes mutációk esetében lehetünk biztosak abban, hogy nem változott a fehérjék aminosav-sorrendje és szerkezete.


Kiemelt bejegyzés

Időpontok

Szerdánként, 14:30-15:40 Február 14., 21., 28., március 6. és 13: Bioinformatika szakkör. 17-es terem.