Definícia mutácie z hľadiska molekulárnej genetiky

Mutácia na molekulárnej úrovni sa týka akejkoľvek adície, delécie alebo substitúcie nukleotidových báz v DNA. DNA sa skladá zo štyroch rôznych nukleotidových báz a poradie týchto báz vytvára kód pre aminokyseliny, ktoré sú stavebnými kameňmi proteínu. Poradie báz v DNA sa musí udržiavať, aby sa zabezpečila tvorba vhodného proteínu. Ale v DNA sa môže vyskytnúť niekoľko rôznych typov mutácií. Tie sa pohybujú od toho, že majú malý až žiadny vplyv na bielkovinový produkt, až po zabránenie vytváraniu správneho proteínu.

Tichá mutácia alebo bodová mutácia označuje zmenu jednej nukleotidovej bázy. Pokiaľ k tomu dôjde, iná báza nahradí nukleotidovú bázu, ale stále kóduje tú istú aminokyselinu. Nukleotidové bázy kódujú aminokyseliny v skupinách troch báz, známych ako kodóny. Niektoré aminokyseliny sú kódované viacerými kodónmi, čo znamená, že môže existovať viac ako jedna skupina troch báz, ktoré kódujú túto aminokyselinu. V tichej mutácii vedie substituovaná báza k kodónu, ktorý stále kóduje rovnakú aminokyselinu. Pretože je kódovaná rovnaká aminokyselina, nemá to žiadny vplyv na konečný proteín vyrobený z génu.

Missense mutácia je ďalší typ bodovej mutácie, pričom je substituovaná jedna nukleotidová báza. V missense mutácii však substituovaná báza kóduje inú aminokyselinu. Zmena aminokyseliny spôsobí zmenu výsledného proteínu, ktorý sa vytvorí. Závažnosť zmeny proteínu závisí od typu substitúcie aminokyseliny, ktorá nastane. Niektoré aminokyseliny sú si svojou veľkosťou a nábojom veľmi podobné. Ak je aminokyselina nahradená aminokyselinou s podobnými vlastnosťami, bude mať pravdepodobne malý vplyv na štruktúru alebo funkciu výsledného proteínu; ak však substitúcia kóduje aminokyselinu s veľmi odlišnými vlastnosťami, môže to nepriaznivo ovplyvniť výsledný proteín a môže dokonca viesť k produkcii proteínu, ktorý je buď nefunkčný, alebo má odlišný funkcie. Tieto typy mutácií často vedú k rakovine.

Nezmyselná mutácia vedie k závažným účinkom. Je to ďalší typ bodovej mutácie, pretože je spôsobený substitúciou jednej nukleotidovej bázy. V tomto prípade však výsledný kodón kóduje namiesto aminokyseliny stop-kodón. U cicavcov tri kodóny kódujú zastavenie translácie proteínov. Ak substitúcia bázy kóduje stop kodón namiesto aminokyseliny, produkcia proteínu sa predčasne zastaví, čo spôsobí tvorbu skráteného proteínu. Skrátené proteíny sú zvyčajne nefunkčné, pretože im chýba časť proteínu. Tieto typy mutácií sú veľmi nebezpečné a môžu viesť k mnohým typom chorôb vrátane rakoviny.

Inzercia alebo delécia nukleotidových báz v násobkoch iných ako tri spôsobuje mutáciu posunu rámca. Pretože kodóny sa čítajú v skupinách po troch bázach, vloženie alebo vymazanie jednej alebo dvoch báz spôsobí posun v čítacom rámci kodónov. To spôsobuje kódovanie úplne odlišných aminokyselín a vedie k produkcii úplne iného proteínu. Toto výsledné náhodné kódovanie môže tiež spôsobiť kódovanie stop kodónu uprostred génu, čo vedie nielen k úplne odlišnému proteínu, ale aj k jeho skráteniu.