Mutationer i generne

Hvis det ovenstående blev det klart, at gener gør det, bør det også være klart, at ændringen i strukturen af ​​genet, kan nukleotidsekvenser medføre ændringer i proteinet kodet af dette gen.Ændringer i genets struktur kaldes mutationer. Disse ændringer i strukturen af ​​genet kan forekomme af forskellige årsager, lige fra tilfældige fejl i DNA fordobling og slutter ved indvirkning af ioniserende stråling eller genspecifikke kemikalier, kaldet mutagener. Den første type forandring fører til såkaldte spontane mutationer, og de anden - til inducerede mutationer. Mutationer i gener kan forekomme i kønscellerne, og så vil de blive overført til næste generation, og nogle af dem vil føre til udvikling af en arvelig sygdom. Mutationer i gener forekommer også i somatiske celler. I dette tilfælde vil de kun blive arvet i en bestemt celleklon, der stammer fra mutantcellen. Det er kendt, at -mutationer af -gen af ​​somatiske celler i nogle tilfælde kan forårsage kræft.

Typer af genmutationer

En af de mest almindelige typer af mutationer er substitutionen af ​​et par nitrogenholdige baser. En sådan substitution kan ikke have nogen virkning på strukturen af ​​polypeptidkæden kodet af genet på grund af degenerationen af ​​den genetiske kode. Udskiftningen af ​​den tredje nitrogenholdige base i tripleten vil næsten aldrig have nogen konsekvenser. Sådanne mutationer kaldes tavse substitutioner. Samtidig kan den enkelt-nukleotid substitution forårsager en substitution af en aminosyre med en anden på grund af ændringer i den genetiske kode af det muterede triplet.

Enkelt nukleotidsubstitution af basen i en triplet kan gøre den til en stopkodon. Da disse mRNA-codoner standser translationen af ​​polypeptidkæden, bliver den syntetiserede polypeptidkæde forkortet sammenlignet med den normale kæde. De mutationer, der forårsager dannelsen af ​​stopkodonet kaldes nonsensmutationer. Som et resultat

nonsense mutation, hvori forekommer substitution ved A-T-C T i et DNA-molekyle, er et polypeptid kædesyntese termineret ved en stopkodon.

enkelt nukleotid substitution i den normale stopkodon ligger, tværtimod kan det gøre det meningsfuldt, og derefter det muterede mRNA og derefter det muterede polypeptid, er længere end normalt.

Den næste klasse af molekylære mutationer er deletioner( insertioner) eller insertioner( insertioner) af nukleotider. Når det er deleteret eller indsat nukleotider tredobbelt, derefter, hvis denne triplet er indkodet i polypeptidet eller forsvinder visse aminosyrer, eller der er en ny aminosyre. Men hvis der indsættes eller fjernes et resultat af sletningen eller indsættelsen antallet af nukleotider ikke er et multiplum af tre, derefter ændret eller tabt betydning for alle andre efter indsættelse eller sletning af kodoner i mRNA-molekylet. Sådanne mutationer kaldes skiftmutationer af læserammen. Ofte fører de til dannelsen af ​​et stopkodon efter insertionen eller deletionen af ​​nukleotidsekvensen af ​​mRNA.

Genkonvertering er den direkte overførsel af et fragment af en allel til et andet allel eller fragment af et pseudogen i et gen. Da der er mange mutationer i pseudogenet, forstyrrer denne overførsel strukturen af ​​det normale gen og kan betragtes som en mutation. Til omdannelse af genet mellem genet og pseudogen nødvendig deres parring og efterfølgende atypisk crossover hvor diskontinuiteter forekommer i DNA-strengene.

nylig opdaget en ny og fuldstændig uventet type mutation, som manifesterer en stigning i antallet af gentagelser( sædvanligvis trinukleotid) men beskrives som tilfælde af at øge antallet af gentagelser, der består af 5 og endda 12 nukleotider der er placeret i exoner af generne og introner eller utranslaterede regionergener. Disse mutationer kaldes dynamiske eller ustabile. De fleste sygdomme forårsaget af mutationer forbundet med udvidelsen af ​​gentagelseszonen er arvelige neurologiske sygdomme. Dette Huntingtons chorea, spinal og bulbær muskulær atrofi, spinocerebellar ataksi, myotonisk dystrofi, Friedreichs ataksi.

Mekanismen til udvidelse af gentagelseszonen er ikke fuldt ud forstået. I en population hos raske individer er der normalt en vis variabilitet i antallet af nukleotidreceptater, der findes i forskellige gener. Antallet af nukleotid-gentagelser er arvet både i generationer og under opdeling af somatiske celler. Men efter et antal gentagelser, er forskellig for forskellige gener, overstiger en vis kritisk tærskel, som også er forskellig for forskellige gener, har de tendens til at blive ustabil og kan stige i størrelse eller under meiose, eller første spaltningssteder divisioner af en befrugtet æg.

Effekter

fænotypiske effekter af genmutationer mutationer kan udtrykkes enten i tab af funktion, eller at erhverve nye funktioner.

De fleste autosomale recessive sygdomme skyldes tab af funktion af det tilsvarende mutantgen. Dette manifesterer sig ved et brat fald i aktiviteten af ​​enzymer( oftest), som kan skyldes enten et fald i deres syntese eller deres stabilitet. I det tilfælde, hvor funktionen af ​​det tilsvarende protein er fuldstændig fraværende, kaldes mutationen af ​​genet med denne virkning nul allelen. Den samme mutation i forskellige individer kan manifestere forskelligt, uanset det niveau, hvor bedømme virkningerne: det molekylære, biokemisk eller fænotypisk.Årsagerne til disse forskelle kan være som i virkning på ekspressionen af ​​andre genmutationer og eksogene årsager, hvis de er forstået bredt nok.

Blandt mutationerne med funktionstab er det almindeligt at udelukke dominerende negative mutationer. Disse omfatter mutationer, som ikke alene fører til et fald eller tab af egenproduktets funktion, men forstyrrer også funktionen af ​​den tilsvarende normale allel. Hyppigst manifestationer af dominante negative mutationer fundet i proteiner, som består af to eller flere polypeptidkæder, såsom kollagener.

Det var naturligt at forvente, at der under DNA-replikation, der forekommer under hver celledeling, bør der være en masse molekylære mutationer. Imidlertid er dette faktisk ikke til stede, da der i cellerne er en reparation af DNA-beskadigelse. Flere dusinvis af enzymer involveret i denne proces er kendt. De genkender den ændrede base, fjerner den, skærer DNA-strengen og erstatter den med den korrekte base ved hjælp af en komplementær ubeskadiget DNA-streng til dette. Anerkendelse

reparationsenzymer modificerede base i DNA-kæden skyldes det faktum, at forstyrret den korrekte parring modificerede nukleotider med komplementære base af den anden DNA-streng. Der er også mekanismer til reparation og andre typer af DNA-beskadigelse. Det antages, at mere end 99% af alle nyudviklede molekylære mutationer er repareret i normen. Hvis imidlertid forekomme mutationer i gener, der styrer syntesen af ​​reparationsenzymer, frekvensen af ​​spontane og inducerede mutationer stiger dramatisk, og dette øger risikoen for forskellige cancerformer.

En ændring i strukturen af ​​et gen, en sekvens af nukleotider, kan føre til ændringer i proteinet kodet af dette gen.Ændringer i genets struktur kaldes mutationer. Mutationer kan forekomme af forskellige årsager, lige fra tilfældige fejl i DNA fordobling og slutter ved indvirkning af ioniserende stråling eller genspecifikke kemikalier, kaldet mutagener.

Mutationer kan klassificeres i henhold til arten af ​​ændringen nukleotider sekvensdeletioner, insertioner, substitutioner etc. eller arten af ​​ændringer i proteinbiosyntese:. . Missense, sense-mutationer skifteholdsarbejde læseramme etc. Der er også

mutationer stabile og dynamiske.

Den fænotypiske virkning af mutationer kan udtrykkes enten ved tab af en funktion eller ved erhvervelse af en ny funktion.

De fleste nyudviklede mutationer korrigeres af DNA-reparationsenzymer. Monogenisk

sygdom i somatiske celler af menneskelige organer og væv er hver gen repræsenteret af to eksemplarer( en kopi af hver allel kaldes).Det samlede antal gener er ca. 30.000( det nøjagtige antal gener i det menneskelige genom er stadig ukendt).

Phenotype

På organismens niveau ændrer mutantgener individets fænotype.

Under fænotype forstå summen af ​​alle menneskelige ydre kendetegn, og når vi taler om de ydre kendetegn, der på samme tid, vi har i tankerne ikke kun gøre de ydre tegn, såsom vækst eller øjenfarve, men også en række fysiologiske og biokemiske egenskaber, der kan ændre sig som følgehandling af gener.

De fænotypiske tegn på medicinsk genetik handler om arvelige sygdomme og symptomerne på arvelige sygdomme. Det er indlysende, at mellem symptomerne på en genetisk sygdom, såsom fx fraværet af det ydre øre, anfald, mental retardering, cyster i nyrerne, og ændringen af ​​proteinet som følge af mutationer i et bestemt gen enorme afstand.

Et mutantprotein, der er et produkt af et mutantgen, må på en eller anden måde interagere med hundredvis eller endog tusindvis af andre proteiner kodet af andre gener for i sidste ende at ændre nogle normale eller patologiske symptomer. Derudover kan produkter af gener involveret i dannelsen af ​​et fænotypisk træk interagere med miljøfaktorer og modificeres under deres indflydelse. Fænotypen, i modsætning til genotypen, kan ændre sig gennem livet, forbliver genotypen konstant. Det mest slående bevis for dette er vores egen ontogeni. Under livet ændrer vi udadtil, bliver gamle, og genotypen er ikke. Forskellige genotyper kan ligge bag den samme fænotype, og tværtimod kan fænotyper være forskellige for samme genotype. Sidstnævnte erklæring understøttes af resultaterne af undersøgelsen af ​​monozygotiske tvillinger. Deres genotyper er identiske, og fænotypisk kan de variere i kropsvægt, højde, adfærd og andre egenskaber. Når vi imidlertid beskæftiger sig med monogene arvelige sygdomme, ser vi, at virkningen af ​​et mutantgen ikke er skjult af de mange interaktioner af dets patologiske produkt med produkter fra andre gener eller med miljøfaktorer.