Mutasi pada gen

Jika sudah jelas dari apa yang dilakukan gen, sebaiknya juga jelas bahwa perubahan struktur gen, urutan nukleotida, dapat menyebabkan perubahan protein yang dikodekan oleh gen ini. Perubahan struktur gen disebut mutasi. Perubahan struktur gen ini dapat terjadi karena berbagai alasan, mulai dari kesalahan acak dalam menggandakan DNA hingga efek pada gen radiasi pengion atau bahan kimia khusus yang disebut mutagen. Tipe pertama perubahan mengarah pada apa yang disebut mutasi spontan, dan mutasi kedua yang diinduksi. Mutasi pada gen dapat terjadi pada sel kelamin, dan kemudian akan menular ke generasi berikutnya dan beberapa di antaranya akan menyebabkan perkembangan penyakit bawaan. Mutasi pada gen juga terjadi pada sel somatik. Dalam kasus ini, mereka hanya akan diwarisi dalam klon sel tertentu yang berasal dari sel mutan. Diketahui bahwa mutasi gen sel somatik dalam beberapa kasus dapat menyebabkan kanker.

Jenis mutasi gen

Salah satu jenis mutasi yang paling umum adalah penggantian satu pasangan basis nitrogen. Penggantian semacam itu mungkin tidak berpengaruh pada struktur rantai polipeptida yang dikodekan oleh gen, karena degenerasi kode genetik. Penggantian basis nitrogen ketiga dalam triplet hampir tidak akan pernah memiliki konsekuensi. Mutasi semacam itu disebut substitusi senyap. Pada saat yang sama, substitusi nukleotida tunggal dapat menyebabkan substitusi satu asam amino ke yang lain karena adanya perubahan kode genetik triplet yang bermutasi.

Substitusi nukleotida tunggal dari pangkalan dalam triplet dapat mengubahnya menjadi kodon berhenti. Karena kodon mRNA ini menghentikan penerjemahan rantai polipeptida, rantai polipeptida yang disintesis ternyata dipersingkat dibandingkan dengan rantai normal. Mutasi yang menyebabkan pembentukan kodon berhenti disebut mutasi omong kosong.

Sebagai hasil dari mutasi omong kosong di mana A-T diganti oleh G-C dalam molekul DNA, sintesis berhenti di rantai polipeptida pada kodon berhenti.

Penggantian nukleotida tunggal dalam kodon stop yang biasanya terletak, sebaliknya, dapat membuatnya bermakna, dan kemudian mRNA mutan, dan kemudian polipeptida mutan, lebih panjang dari biasanya.

Kelas mutasi molekular berikutnya adalah delesi( insersi) atau insersi( insersi) nukleotida. Bila triple nukleotida dihapus atau dimasukkan, maka jika triplet tersebut encoding, asam amino tertentu hilang dalam polipeptida atau asam amino baru muncul. Namun, jika, sebagai akibat dari penghapusan atau penyisipan, jumlah nukleotida yang disisipkan atau dilepas bukanlah kelipatan dari tiga, maka artinya bagi semua orang lain setelah penyisipan atau penghapusan kodon perubahan molekul mRNA atau hilang. Mutasi tersebut disebut pergeseran mutasi dari bingkai bacaan. Seringkali mereka mengarah pada pembentukan kodon berhenti mengikuti penyisipan atau penghapusan urutan nukleotida mRNA.Konversi gen

adalah perpindahan langsung fragmen satu alel ke alel lain atau fragmen pseudogen menjadi gen. Karena ada banyak mutasi pada pseudogen, transfer ini mengganggu struktur gen normal dan dapat dianggap sebagai mutasi. Untuk melakukan konversi gen antara pseudogen dan gen, pasangan mereka dan penyimpangan atipikal berikutnya diperlukan, di mana pecahnya untaian DNA terjadi.

Jenis mutasi baru dan benar-benar tidak terduga baru-baru ini ditemukan yang dimanifestasikan oleh peningkatan jumlah pengulangan( paling sering trinucleotide), namun kasus peningkatan jumlah pengulangan yang terdiri dari 5 atau bahkan 12 nukleotida yang terletak di ekson gen dan intron atau bahkan daerah yang tidak diterjemahkangen. Mutasi ini disebut dinamis atau tidak stabil. Sebagian besar penyakit yang disebabkan oleh mutasi yang terkait dengan perluasan zona pengulangan adalah penyakit neurologis herediter. Ini adalah korea Huntington, atrofi otot tulang belakang dan bulbar, ataksia spinocerebellar, distrofi miotonik, ataksia Friedreich.

Mekanisme perluasan zona pengulangan tidak sepenuhnya dipahami. Dalam populasi pada individu sehat, biasanya ada variabilitas tertentu dalam jumlah pengulangan nukleotida yang ditemukan pada gen yang berbeda. Jumlah pengulangan nukleotida diwariskan dari generasi ke generasi dan selama pembagian sel somatik. Namun, setelah jumlah pengulangan berbeda untuk gen yang berbeda melebihi ambang kritis tertentu, yang juga berbeda untuk gen yang berbeda, biasanya tidak stabil dan dapat meningkat dalam ukuran baik selama meiosis atau pada divisi pertama fragmentasi sel telur yang telah dibuahi.

efek efek

Fenotipik mutasi mutasi gen dapat dinyatakan baik dalam hilangnya fungsi, atau untuk memperoleh fungsi baru.

Sebagian besar penyakit resesif autosomal diakibatkan oleh hilangnya fungsi gen mutan yang sesuai. Hal ini diwujudkan dengan penurunan aktivitas enzim yang sangat tajam( paling sering), yang mungkin disebabkan oleh penurunan sintesis atau stabilitasnya. Dalam kasus di mana fungsi protein yang sesuai sama sekali tidak ada, mutasi gen dengan efek ini disebut alel null. Mutasi yang sama pada individu yang berbeda dapat memanifestasikan dirinya secara berbeda, terlepas dari tingkat di mana pengaruhnya dievaluasi: molekuler, biokimia atau fenotipik. Alasan untuk perbedaan ini dapat terdiri baik dalam pengaruh pada manifestasi mutasi gen lain, dan penyebab eksternal, jika dipahami cukup luas.

Di antara mutasi dengan hilangnya fungsi, biasanya terjadi mutasi dominan yang negatif. Ini termasuk mutasi yang tidak hanya menyebabkan penurunan atau hilangnya fungsi produk mereka sendiri, tapi juga mengganggu fungsi alel normal yang sesuai. Manifestasi mutasi negatif yang paling umum ditemukan pada protein yang terdiri dari dua atau lebih rantai polipeptida, seperti misalnya kolagen.

Memang wajar untuk menduga bahwa selama replikasi DNA, terjadi selama setiap pembelahan sel, seharusnya ada cukup banyak mutasi molekular. Namun, ini sebenarnya tidak ada, karena di dalam sel ada perbaikan kerusakan DNA.Beberapa lusin enzim yang terlibat dalam proses ini diketahui. Mereka mengenali dasar yang berubah, melepaskannya, memotong untai DNA, dan menggantinya dengan dasar yang benar, menggunakan untai DNA komplementer yang tidak rusak untuk ini.enzim perbaikan pengakuan

dimodifikasi dasar dalam rantai DNA adalah karena fakta bahwa terganggu pasangan yang benar dimodifikasi nukleotida dengan basis pelengkap dari untai DNA kedua. Ada juga mekanisme perbaikan dan jenis kerusakan DNA lainnya. Hal ini diyakini bahwa lebih dari 99% dari semua mutasi molekul baru muncul diperbaiki dalam norma. Namun, jika mutasi terjadi pada gen yang mengontrol sintesis enzim perbaikan, frekuensi mutasi spontan dan induksi meningkat secara dramatis, dan ini meningkatkan risiko berbagai jenis kanker.

Perubahan struktur gen, urutan nukleotida, dapat menyebabkan perubahan protein yang dikodekan oleh gen ini. Perubahan struktur gen disebut mutasi. Mutasi dapat terjadi karena berbagai alasan, mulai dari kesalahan acak dalam penggandaan DNA dan berakhir dengan efek pada gen radiasi pengion atau bahan kimia khusus yang disebut mutagen.

Mutasi dapat diklasifikasikan menurut sifat dari perubahan nukleotida urutan penghapusan, sisipan, substitusi, dll atau sifat perubahan sintesis protein:. . bingkai missense, mutasi nonsense pergeseran membaca dll Ada juga mutasi

stabil dan dinamis.

Efek fenotipik mutasi dapat dinyatakan baik dalam hilangnya fungsi atau dalam perolehan fungsi baru.

Sebagian besar mutasi yang baru muncul dikoreksi oleh enzim perbaikan DNA.

Penyakit monogenik

Pada sel somatik organ dan jaringan manusia, masing-masing gen diwakili oleh dua salinan( masing-masing salinan disebut alel).Jumlah total gen sekitar 30.000( jumlah pasti gen dalam genom manusia masih belum diketahui).Fenotip

Pada tingkat organisme, gen mutan mengubah fenotipe individu.

bawah fenotip memahami jumlah semua karakteristik eksternal manusia, dan ketika kita berbicara tentang karakteristik eksternal, yang pada saat yang sama, kita ada dalam pikiran tidak hanya melakukan tanda-tanda eksternal, seperti pertumbuhan atau warna mata, tetapi juga berbagai karakteristik fisiologis dan biokimia yang dapat berubah sebagai hasilnyatindakan gen.

Tanda fenotipik yang ditangani oleh genetika medis adalah penyakit bawaan dan gejala penyakit turun-temurun. Hal ini jelas bahwa antara gejala penyakit genetik, seperti, katakanlah, tidak adanya pinna, kejang, keterbelakangan mental, kista pada ginjal, dan perubahan protein sebagai akibat dari mutasi dalam gen tertentu jarak yang besar.

Sebuah protein mutan yang merupakan produk dari gen mutan entah bagaimana berinteraksi dengan ratusan atau bahkan ribuan protein lain yang dikodekan oleh gen lain untuk akhirnya mengubah beberapa gejala normal atau patologis. Selain itu, produk gen yang terlibat dalam pembentukan sifat fenotipik dapat berinteraksi dengan faktor lingkungan dan dimodifikasi berdasarkan pengaruhnya. Fenotip, berbeda dengan genotipe, dapat berubah sepanjang hidup, genotip tetap konstan. Bukti paling mencolok dari hal ini adalah ontogeni kita sendiri. Selama hidup, secara lahiriah kita berubah, menjadi tua, dan genotipnya tidak. Genotipe yang berbeda mungkin berada di belakang fenotipe yang sama, dan, sebaliknya, fenotipe dapat berbeda untuk genotipe yang sama. Pernyataan terakhir ini didukung oleh hasil studi kembar monozigot. Genotipe mereka identik, dan secara fenotip mereka dapat berbeda dalam berat badan, tinggi, perilaku dan karakteristik lainnya. Namun, ketika kita berhadapan dengan penyakit bawaan monogenik, kita melihat bahwa biasanya tindakan gen mutan tidak disembunyikan oleh banyak interaksi produk patologisnya dengan produk gen lain atau dengan faktor lingkungan.