Mutacijos

https://munch-lab.org/2017/02/01/waiting-for-good-mutations-2/

Mutacija – negrįžtamas DNR bazių sekos pokytis. Toks bazių sekos pokytis gali pakeisti ir koduojamo geno produktą. Dėl mutavusio fermentą koduojančio geno, fermentas gali tapti nebeaktyvus arba jo aktyvumas sumažėja, nes pasikeitė aminorūgščių seka. Toks genotipo pokytis gali būti nepalankus arba net letalus (mirtinas), jei ląstelė neteks išgyvenimui būtino fenotipinio bruožo. Skirtingai nei dažnai mano plačioji visuomenė, ne visos mutacijos yra kenksmingos. Pavyzdžiui, pasikeitusi aminorūgščių seka nebūtinai neigiamai paveiks fermentą, o priešingai, suteiks jam papildomų savybių, kurios teiks naudos ląstelei. Iš esmės, tai viena iš evoliucijos varomųjų jėgų.

Dauguma mutacijų yra tyliosios (neutralios) – DNR bazių sekos pakitimai nepakeičia geno koduojamo produkto ar jo aktyvumo. Tyliosios mutacijos dažniausiai atsiranda DNR grandinėje pakeitus vieną nukleotidą kitu, ypač jei toks pokytis atsiranda trečioje iRNR kodono pozicijoje. Dėl genetinio kodo išsigimimo, tikėtina, kad naujasis kodonas koduos tą pačią aminorūgštį, kurią būtų kodavęs nemutuotas kodonas. Net jei aminorūgštis yra pakeičiama, baltymo funkcija vis tiek gali nepakisti, jei pakeista aminorūgštis yra ne funkcinėje baltymo dalyje arba yra chemiškai panaši į originalią.

Mutacijų tipai

https://lt.wikipedia.org/wiki/Pjautuvin%C4%97_anemija

Dažniausiai mutacijos būna susijusios tik su viena bazių pora ir vadinamos bazės pasikeitimu arba taškine mutacija, kai vienoje DNR sekos dalyje vienas nukleotidas yra pakeičiamas kitu. Kai DNR replikuojasi, gaunama pasikeitusi bazių pora DNR spiralėje, pavyzdžiui, AT porą gali pakeisti GC. Jei pasikeitusi bazių pora yra DNR dalyje, koduojančioje baltymą, transkribuojama iRNR toje pozicijoje turės netaisyklingą bazę. Kai iRNR transliuojama į baltymą, dėl netaisyklingos bazių poros į sintetinamą baltymą gali būti įterpta neteisinga aminorūgštis. Jei bazių pasikeitimo rezultatas yra ir aminorūgšties pasikeitimas, toks DNR pakitimas yra vadinamas missense mutacija. Tokių mutacijų poveikis gali būti dramatiškas, pavyzdžiui, siklemiją sukelia vienos vienintelės bazės pasikeitimas. Pagrindinė hemoglobino funkcija – pernešti deguonį iš plaučių į audinių ląsteles. Vienintelė missense mutacija, tam tikroje vietoje A bazės pakeitimas T, baltyme glutamo rūgštį pakeičia valinu. Tokio pasikeitimo rezultatas – hemoglobino molekulės formos pasikeitimas, o dėl to keičiasi ir raudonųjų kraujo kūnelių forma, kuri trukdo šioms ląstelėms judėti siaurais kapiliarais.

Bazių pasikeitimas

Nonsense (stop) kodono sukūrimas iRNR molekulės viduryje sustabdo viso baltymo sintezę – susintetinamas tik fragmentas iki STOP kodono. Bazės pasikeitimas, kurios rezultatas yra nonsense kodonas, taip ir vadinamas – nonsense mutacija.

Be bazių-poros pasikeitimo yra ir tokių DNR pakitimų, vadinamų rėmelio poslinkio mutacijomis, kai viena ar kelios nukleotidų poros yra pašalinamos arba įterpiamos į DNR. Tokia mutacija gali paslinkti transliacijos skaitymo rėmelį, tai yra, nukleotidų grupavimą po tris – kodonus, kuriuos transliacijos metu atpažįsta tRNR. Pavyzdžiui, vieno nukleotido pašalinamas pakeičia visas likusias aminorūgštis, koduojamas toliau (downstream) nuo šios mutacijos vietos. Beveik visada rėmelio poslinkio rezultatas yra aminorūgščių sekos pakitimas ir neaktyvaus baltymo gamyba nuo mutavusio geno. Tą galima įsivaizduoti sakiniu. Tarkime turime originalų tekstą „ŠUO PAMATĖ KAULUS“. Suskirstykime sakinį į tripletus, nes aminorūgštys koduojamos būtent po tris aminorūgštis: „ŠUO PAM ATĖ KAU LUS“. Jei iš sakinio išmetame vieną raidę, sakinys ne tik, kad netenka prasmės, bet ir pasikeičia tripletai: „ŠUO PMA TĖK AUL US“.

Kartais mutacijos įvyksta kai į geną įterpiamas reikšminis skaičius bazių. Progresyvų neurologinį sutrikimą, Hantingtono ligą, sukelia papildomų pasikartojančių bazių įterpimas į Hantingtono geną.

https://medicalxpress.com/news/2011-04-srm-diagnosis-huntington-disease.html

Bazių pasikeitimai ar rėmelio poslinkis gali įvykti spontaniškai, dėl DNR replikacijos metu daromų klaidų. Tokios spontatinės mutacijos įvyksta kai aplinkoje nėra mutacijas sukeliančių agentų. Aplinkos agentai, pavyzdžiui chemikalai ar radiacija, kurie tiesiogiai ar netiesiogiai sukelia mutacijas, vadinami mutagenais. Mikrobų pasaulyje, tam tikros mutacijos sukuria atsparumą antibiotikams. Plačiau apie mutagenus – kitame įraše.   

Sekit ir dalinkitės. Iki kito susitikimo :)

Informacijos šaltiniai:

• Gerard J. Tortora, Berdell R. Funke, Christine L. Case. “Microbiology. An Introduction”. 11th edition. p.223-225