Hoe genmutatie werkt

BlackJack3D / E+ / Getty Images

genen zijn segmenten van DNA die zich op chromosomen . Een genmutatie wordt gedefinieerd als een wijziging in de sequentie van nucleotiden in DNA . Deze verandering kan een enkel nucleotidepaar of grotere gensegmenten van een chromosoom beïnvloeden. DNA bestaat uit a polymeer van nucleotiden met elkaar verbonden. Tijdens de eiwitsynthese wordt DNA getranscribeerd in RNA en vervolgens vertaald om eiwitten te produceren. Het veranderen van nucleotidesequenties resulteert meestal in niet-functionerende eiwitten. Mutaties veroorzaken veranderingen in de genetische code die leiden tot genetische variatie en een verscheidenheid aan effecten. Genmutaties kunnen in het algemeen worden onderverdeeld in twee typen: puntmutaties en inserties of deleties van basenparen.

Punt mutaties

vanaf 2015 / Getty Images

Puntmutaties zijn het meest voorkomende type genmutatie. Dit type mutatie, ook wel basenpaarsubstitutie genoemd, verandert een enkel nucleotide-basenpaar. Puntmutaties kunnen worden onderverdeeld in drie typen:

Stille mutatie:Hoewel er een verandering in de DNA-sequentie optreedt, verandert dit type mutatie de eiwit dat moet worden geproduceerd. Dit komt omdat meerdere genetische codons kunnen coderen voor hetzelfde aminozuur. Aminozuren worden gecodeerd door sets van drie nucleotiden die codons worden genoemd. Het aminozuur arginine wordt bijvoorbeeld gecodeerd door verschillende DNA-codons, waaronder CGT, CGC, CGA en CGG (A = adenine, T = thymine, G = guanine en C = cytosine). Als de DNA-sequentie CGC wordt gewijzigd in CGA, wordt nog steeds het aminozuur arginine geproduceerd. Missense-mutatie:Dit type mutatie verandert de nucleotidesequentie zodat er verschillende aminozuren worden geproduceerd. Deze verandering verandert het resulterende eiwit. De verandering heeft mogelijk niet veel effect op het eiwit, kan gunstig zijn voor de eiwitfunctie of kan gevaarlijk zijn. Als we ons vorige voorbeeld gebruiken, als het codon voor arginine CGC wordt gewijzigd in GGC, wordt het aminozuur glycine geproduceerd in plaats van arginine. Onzin mutatie:Dit type mutatie verandert de nucleotidesequentie zodat een stopcodon wordt gecodeerd in plaats van een aminozuur. Een stopcodon signaleert het einde van het translatieproces en stopt de eiwitproductie. Als dit proces te snel wordt beëindigd, wordt de aminozuursequentie afgebroken en is het resulterende eiwit meestal niet-functioneel.

Invoegingen en verwijderingen van basenpaar

Er kunnen ook mutaties optreden waarbij: nucleotide basenparen worden ingevoegd in of verwijderd uit de oorspronkelijke gensequentie. Dit type genmutatie is gevaarlijk omdat het de sjabloon verandert waaruit aminozuren worden afgelezen. Inserties en deleties kunnen frame-shift-mutaties veroorzaken wanneer basenparen die geen veelvoud van drie zijn, worden toegevoegd aan of verwijderd uit de sequentie. Aangezien de nucleotidesequenties in groepen van drie worden gelezen, zal dit een verschuiving in het leeskader veroorzaken. Als de originele, getranscribeerde DNA-sequentie bijvoorbeeld CGA CCA ACG GCG... is en twee basenparen (GA) tussen de tweede en derde groep worden ingevoegd, wordt het leeskader verschoven.

Originele volgorde:CGA-CCA-ACG-GCG...Geproduceerde aminozuren:Arginine/Proline/Threonine/Alanine...Ingevoegde basenparen (GA):CGA-CCA-GAA-CGG-CG...Geproduceerde aminozuren:Arginine/Proline/Glutaminezuur/Arginine...

De insertie verschuift het leeskader met twee en verandert de aminozuren die na de insertie worden geproduceerd. De insertie kan te vroeg of te laat in het vertaalproces coderen voor een stopcodon. De resulterende eiwitten zullen ofwel te kort of te lang zijn. Deze eiwitten zijn voor het grootste deel ter ziele.

Oorzaken van genmutatie

Genmutaties worden meestal veroorzaakt als gevolg van twee soorten gebeurtenissen. Omgevingsfactoren zoals chemicaliën, straling en ultraviolet licht van de zon kan mutaties veroorzaken. Deze mutagenen veranderen het DNA door de nucleotidebasen te veranderen en kunnen zelfs de vorm van het DNA veranderen. Deze veranderingen resulteren in fouten in DNA-replicatie en transcriptie.

Andere mutaties worden veroorzaakt door fouten gemaakt tijdens: mitose en meiosis . Veelvoorkomende fouten die optreden tijdens celdeling kunnen leiden tot puntmutaties en frameshift-mutaties. Mutaties tijdens celdeling kunnen leiden tot replicatiefouten die kunnen leiden tot de deletie van genen, translocatie van delen van chromosomen, ontbrekende chromosomen en extra kopieën van chromosomen.