Mutaation määritelmä molekyyligenetiikassa

Mutaatio molekyylitasolla viittaa mihin tahansa DNA: n nukleotidiemästen lisäykseen, deleetioon tai substituutioon. DNA koostuu neljästä eri nukleotidiemästä, ja näiden emästen järjestys muodostaa koodin aminohapoille, jotka ovat proteiinin rakennuspalikoita. Emästen järjestys DNA: ssa on ylläpidettävä sopivan proteiinin valmistuksen varmistamiseksi. Mutta DNA: ssa voi esiintyä useita erityyppisiä mutaatioita. Nämä vaihtelevat siitä, että niillä ei ole juurikaan vaikutusta proteiinituotteeseen tai ei ollenkaan, estämään oikean proteiinin muodostumista.

Hiljainen mutaatio tai pistemutaatio viittaa yksittäisen nukleotidiemäksen muutokseen. Kun tämä tapahtuu, erilainen emäs korvaa nukleotidiemäksen, mutta koodaa silti samaa aminohappoa. Nukleotidiemäkset koodaavat aminohappoja kolmen emäksen ryhmissä, jotka tunnetaan koodoneina. Jotkut aminohapot koodataan useiden kodonien kautta, mikä tarkoittaa, että voi olla useampi kuin yksi kolmen emäksen ryhmä, joka koodaa kyseistä aminohappoa. Hiljaisessa mutaatiossa substituoitu emäs johtaa kodoniin, joka koodaa edelleen samaa aminohappoa. Koska sama aminohappo on koodattu, sillä ei ole vaikutusta geenistä valmistettuun lopulliseen proteiiniin.

Missense-mutaatio on toisen tyyppinen pistemutaatio, jossa yksi nukleotidiemäs on korvattu. Missense-mutaatiossa korvattu emäs koodaa kuitenkin erilaista aminohappoa. Aminohapon muutos aiheuttaa muutoksen tehdyssä lopullisessa proteiinissa. Proteiiniin tapahtuvan muutoksen vakavuus riippuu esiintyvän aminohapposubstituution tyypistä. Jotkut aminohapot ovat kooltaan ja varauksiltaan hyvin samanlaisia ​​toistensa kanssa. Jos aminohappo on korvattu aminohapolla, jolla on samanlaiset ominaisuudet, ei todennäköisesti ole juurikaan vaikutusta tuloksena olevan proteiinin rakenteeseen tai toimintaan; kuitenkin, jos substituutio koodaa aminohappoa, jolla on hyvin erilaisia ​​ominaisuuksia, se voi vaikuttaa haitallisesti tuloksena olevan proteiinin ja voi jopa johtaa sellaisen proteiinin tuotantoon, joka on joko toimimaton tai jolla on erilainen toiminto. Tämäntyyppiset mutaatiot johtavat usein syöpään.

Hölynpölymutaatio johtaa vakaviin vaikutuksiin. Se on toisen tyyppinen pistemutaatio, koska se johtuu yhden nukleotidiemäksen substituutiosta. Tässä tapauksessa tuloksena oleva kodoni koodaa kuitenkin stop-kodonia aminohapon sijasta. Nisäkkäissä kolme kodonia koodaa proteiinin translaation lopettamista. Jos emässubstituutio koodaa stop-kodonin aminohapon sijasta, proteiinin tuotanto pysähtyy ennenaikaisesti aiheuttaen katkaistun proteiinin muodostumisen. Katkaistut proteiinit ovat tyypillisesti toimimattomia, koska niistä puuttuu osa proteiinista. Tämäntyyppiset mutaatiot ovat erittäin vaarallisia ja voivat johtaa monen tyyppisiin sairauksiin, mukaan lukien syöpä.

Nukleotidiemästen insertio tai deleetio muissa kerrannaisissa kuin kolmessa aiheuttaa kehyssiirtomutaation. Koska kodonit luetaan kolmen emäksen ryhmissä, yhden tai kahden emäksen insertio tai poistaminen aiheuttaa muutoksen kodonien lukukehyksessä. Tämä aiheuttaa täysin erilaisten aminohappojen koodaamisen ja johtaa täysin erilaisten proteiinien tuotantoon. Tämä tuloksena oleva satunnainen koodaus voi myös aiheuttaa pysäytyskodonin koodaamisen geenin keskelle, mikä johtaa paitsi täysin erilaiseen myös katkaistuun proteiiniin.