Mutácie v génoch
Ak je vyššie uvedené, sa ukázalo, že gény urobiť, by malo byť tiež zrejmé, že zmena v štruktúre génu, nukleotidové sekvencie môžu viesť k zmenám v proteínu kódovaného týmto génom. Zmeny v štruktúre génu sa nazývajú mutácie. Tieto zmeny v štruktúre génu môže nastať z rôznych dôvodov, od náhodných chýb v DNA zdvojnásobenie a končiace na pôsobenie ionizujúceho žiarenia alebo génovo špecifických chemických látok, tzv mutagény. Prvý typ zmeny vedie k takzvaným spontánnym mutáciám a druhý k indukovaným mutáciám. Mutácie v génoch sa môžu vyskytnúť v sexuálnych bunkách a potom sa budú prenášať na ďalšiu generáciu a niektoré z nich budú viesť k rozvoju dedičnej choroby. Mutácie v génoch sa vyskytujú aj v somatických bunkách. V tomto prípade budú zdedené iba v konkrétnom bunkovom klone, ktorý pochádza z mutantnej bunky. Je známe, že mutácie génu somatických buniek môžu v niektorých prípadoch spôsobiť rakovinu.
Typy mutácií génov
Jedným z najbežnejších typov mutácií je substitúcia jedného páru dusíkatých báz. Takáto substitúcia nemôže mať žiadny vplyv na štruktúru polypeptidového reťazca kódovaného génom v dôsledku degenerácie genetického kódu. Nahradenie tretej dusíkovej bázy v trojitej bude mať takmer nikdy žiadne následky. Takéto mutácie sa nazývajú tiché substitúcie. Súčasne je jediná substitúcia nukleotidov môžu viesť k substitúcii jednej aminokyseliny za inú v dôsledku zmien v genetickom kóde mutovaného tripletu.
Jednoduchá nukleotidová substitúcia bázy v triplete môže zmeniť jej na stop kodón. Pretože tieto mRNA kodóny zastavujú transláciu polypeptidového reťazca, syntetizovaný polypeptidový reťazec sa ukáže byť skrátený v porovnaní s normálnym reťazcom. Mutácie, ktoré spôsobujú tvorbu stop kodónu, sa nazývajú nezmyselnými mutáciami. Ako výsledok
nonsense mutácie, v ktorom substitúcia vyskytuje na A-T, C-T v molekule DNA, syntéza polypeptidový reťazec je zakončený na stop kodóne.
jedného nukleotidu substitúcie v normálnom stop kodóne sa nachádza, naopak, môže robiť to zmysluplné, a potom sa mutovaná mRNA, a potom sa zmutovaný polypeptid sú dlhšie, než je obvyklé.
Ďalšou triedou molekulárnych mutácií sú delécie( inzercie) alebo inzercie( inzercie) nukleotidov. Keď je odstránený alebo vložený nukleotidy trojitý, potom ak tento triplet je zakódovaný v polypeptidu alebo zmiznú niektoré aminokyseliny, alebo je k dispozícii nová aminokyselina. Avšak, v prípade, že výsledkom delécie alebo inzercie je vložená alebo odstránená počet nukleotidov nie je násobkom troch, potom k zmene alebo strate čo znamená, pre všetky ostatné po inzerciou alebo deléciou Kodona molekuly mRNA.Takéto mutácie sa nazývajú posunové mutácie čítacieho rámca.Často vedú k vytvoreniu stop kodónu po vložení alebo delécii nukleotidovej sekvencie mRNA.Konverzia génu
je priamy prenos fragmentu jednej alely do inej alely alebo fragmentu pseudogénu do génu. Pretože existuje veľa mutácií v pseudogéne, tento prenos narúša štruktúru normálneho génu a môže sa považovať za mutáciu. Na prepočet génu medzi génom a pseudogen nevyhnutné ich párovanie a následné atypického prechodu, pri ktorej sa vyskytujú v nespojitosti reťazcov DNA.
nedávno objavil nový a úplne neočakávaný typ mutácie, ktoré sa prejavuje zvýšenie počtu opakovaní( zvyčajne trinukleotidových), ale sú opísané ako prípady zvýšenie počtu opakovaní, skladajúci sa z 5 a dokonca aj 12 nukleotidov lokalizovaných v exónov génov a IntronA alebo netranslatované oblastigény. Tieto mutácie sa nazývajú dynamické alebo nestabilné.Väčšina ochorení spôsobených mutáciami spojenými s expanzím opakujúcej sa zóny sú dedičné neurologické ochorenia. Tohtoročný Huntingtonovej choroby, spinálnej a bulbárna svalová atrofia, spinocerebelární ataxia, myotonická dystrofia, Friedreichovej ataxie.
Mechanizmus rozšírenia opakujúcej sa zóny nie je úplne pochopený.V populácii zdravých jedincov existuje zvyčajne určitá variabilita počtu opakovaní nukleotidov nájdených v rôznych génoch. Počet nukleotidových opakovaní sa zdedil v generáciách a počas rozdelenia somatických buniek. Avšak, po počte opakovaní, je rôzny pre rôzne gény, prekročí určitú kritickú hranicu, ktorá je tiež pre rôzne gény, majú tendenciu byť nestabilné a môže zvýšiť veľkosť alebo počas meiózy, alebo prvé rozdelenie štiepenie oplodneného vajíčka.
Účinky
fenotypickom účinky génových mutácií mutácií môže byť vyjadrený buď k strate funkcie, alebo získanie novej funkcie.
Väčšina autozomálnych recesívnych ochorení je výsledkom straty funkcie zodpovedajúceho mutantného génu. Toto sa prejavuje prudkým poklesom aktivity enzýmov( najčastejšie), čo môže byť dôsledkom zníženia buď ich syntézy alebo ich stability. V prípade, keď funkcia zodpovedajúceho proteínu úplne chýba, mutácia génu s týmto účinkom sa nazýva nulová alela. Rovnaká mutácia u rôznych jedincov sa môže prejaviť inak, bez ohľadu na úroveň, na ktorej sa hodnotia jej účinky: molekulárne, biochemické alebo fenotypické.Dôvody týchto rozdielov môžu pozostávať z vplyvu na prejavy mutácie iných génov a vonkajších príčin, ak sú chápané do značnej miery.
Medzi mutáciami so stratou funkcie je bežné vyčleniť dominantne negatívne mutácie. Zahŕňajú mutácie, ktoré nielen vedú k poklesu alebo strate funkcie vlastného produktu, ale tiež narúšajú funkciu zodpovedajúcej normálnej alely. Najbežnejšie prejavy dominantných negatívnych mutácií sa nachádzajú v proteínoch pozostávajúcich z dvoch alebo viacerých polypeptidových reťazcov, ako sú napríklad kolagény.
Bolo prirodzené očakávať, že počas replikácie DNA, vyskytujúcej sa počas každej bunkovej deľby, by malo byť pomerne veľa molekulárnych mutácií.Toto však v skutočnosti nie je prítomné, pretože v bunkách dochádza k náprave poškodenia DNA.Niekoľko desiatok enzýmov zapojených do tohto procesu je známe. Zistí zámenu bázy, je odstránená odrezaním vlákno DNA a nahrádza sa správnym základu s použitím intaktnou komplementárne reťazec DNA.Uznanie
opravy enzýmy modifikované bázy v DNA reťazci je v dôsledku skutočnosti, že narušil správne párovanie modifikovaných nukleotidov s komplementárnou bázou druhého reťazca DNA.Existujú aj mechanizmy na opravu a iné typy poškodenia DNA.Predpokladá sa, že viac ako 99% všetkých novo vznikajúcich molekulárnych mutácií sa v norme opraví.Ak sa však mutácie sa vyskytujú v génoch, ktoré riadia syntézu opravy enzýmov, na frekvencii spontánny a indukované mutácie dramaticky zvyšuje, a to zvyšuje riziko rôznych druhov rakoviny.
Zmena štruktúry génu, sekvencie nukleotidov, môže viesť k zmenám v proteíne kódovanom týmto génom. Zmeny v štruktúre génu sa nazývajú mutácie. Mutácia môže nastať z rôznych dôvodov, od náhodných chýb v DNA zdvojnásobenie a končiace na pôsobenie ionizujúceho žiarenia alebo génovo špecifických chemických látok, tzv mutagény.
Mutácie môžu byť klasifikované podľa povahy zmeny nukleotidov sekvencie delécie, inzercie, substitúcie, a podobne, alebo na povahu zmien v biosyntéze proteínov:. . missense, nonsense mutácie smeny čítacieho rámca apod K dispozícii sú aj
mutácie stabilné a dynamické.
Fenotypový účinok mutácií môže byť vyjadrený buď stratou funkcie, alebo získaním novej funkcie.
Väčšina novo sa objavujúcich mutácií je korigovaná pomocou enzýmov na opravu DNA.Monogenní
ochorenia v somatických bunkách ľudských orgánov a tkanív, každý gén je reprezentovaný dvoma kópiami( kópia každej alely sa nazýva).Celkový počet génov je približne 30 000( presný počet génov v ľudskom genóme je stále neznámy).Fenotyp
Na úrovni organizmu mení mutantné gény fenotyp jedinca.
Pod fenotypu rozumieť súčet všetkých ľudských vonkajších charakteristík, a keď hovoríme o vonkajších charakteristík, ktoré v rovnakej dobe, máme na mysli nielen to, vonkajšie znaky, ako je napríklad rast alebo farbu očí, ale aj celý rad fyziologických a biochemických charakteristík, ktoré sa môžu meniť v dôsledkupôsobenie génov.
Fenotypové príznaky, s ktorými sa zaoberá medicínska genetika, sú dedičné choroby a príznaky dedičných ochorení.Je zrejmé, že medzi príznaky genetické choroby, ako je, povedzme, neprítomnosti ušnice, záchvaty, mentálna retardácia, cysty v obličkách, a zmena proteínu v dôsledku mutácií v konkrétnom géne obrovskej vzdialenosti.
Mutantný proteín, ktorý je produktom mutantného génu, musí nejakým spôsobom interagovať so stovkami alebo dokonca tisíckami ďalších proteínov kódovaných inými génmi, aby sa eventuálne zmenili niektoré normálne alebo patologické symptómy. Okrem toho, produkty génov, ktoré sa podieľajú na tvorbe akéhokoľvek fenotypového znaku, môžu interagovať s environmentálnymi faktormi a byť modifikované pod ich vplyvom. Fenotyp, na rozdiel od genotypu, sa môže v priebehu života meniť, genotyp zostáva konštantný.Najvýraznejším dôkazom toho je naša vlastná ontogénnosť.Počas života sa naveky meníme, staráme sa a genotyp nie je. Rôzne genotypy môžu byť za rovnakým fenotypom a naopak, fenotypy môžu byť pre rovnaký genotyp odlišné.Toto tvrdenie podporuje výsledky štúdie monozygotných dvojčiat. Ich genotypy sú identické a fenotypicky sa môžu líšiť v telesnej hmotnosti, výške, správaní a iných charakteristikách. Pokiaľ však ide o monogénne dedičné choroby, vidíme, že zvyčajne pôsobenie mutantného génu nie je skryté mnohými interakciami jeho patologického produktu s produktmi iných génov alebo s environmentálnymi faktormi.