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.