GENETYKA Anna Sadakierska Chudy , Grażyna Dąbrowska str5

72 Rozdział 7

Ze względu na sposób powstawania mutacje dzielimy na:

spontaniczne - związane z błędami w replikacji (ryc. 7.1) lub procesie naprawy uszkodzonego DNA; u faga T4 mutacje spontaniczne zachodzą z szybkością 10. u człowieka 10^-6, a u E. coli i Drosophila melanogaster rzadziej, I0¹⁰ na parę zasad na 1 cykl replikacji,

indukowane-czynnik mutagenny oddziałuje na nić rodzicielskiego DNA, zmieniając jego strukturę, co z kolei wpływa na właściwości tworzenia wiązań komplementarnych (ryc. 7.2).

Mutacje punktowe, czyli niew ielkie zmiany w sekwencji nukleotydów mogą być odwracalne na drodze rewersji lub supresji.

Rewersja (mutacja powrotna, wsteczna) powoduje przywrócenie stanu sprzed mutacji, organizm odzyskuje wyjściowy genotyp i fenotyp. Allel, który powstał w wyniku mutacji, może wstecznie zmutować do formy wyjściowej. Mutacja wtórna zachodzi dokładnie w tym samym miejscu, co mutacja pierwotna i polega na odwróceniu mutacji pierwotnej.

Supresja (mutacja supresorowa) przywraca wyjściowy fenotyp na skutek mutacji, która zachodzi w innym miejscu niż mutacja pierwotna. Wyróżniamy:

supresję wewnątrzgenową - mutacja zachodzi w tym samym genie, lecz w innym miejscu niż mutacja pierwotna,

supresję pozagenową mutacja zachodzi poza genem, który pierwotnie uległ mutacji, lecz przywraca jego początkow ą funkcję.

....CATTGCGTAGCTT....

....CATTGCGTAGCTT...

....GTAACGCATCGAA.

....GTAACGCATCGAA...

/

\

błąd

replikacji

....CATTGCGTAGCTT....

....GTAACGCATCGAA...

cząsteczka zmutowana ....CATTGCGCAGCTT.... ....GTAACGCGTCGAA...

.CATTGCGTAGCTT....

.GTAACGCATCGAA...

...CATTGCGCAGCTT....

....GTAACGCATCGAA...

cząsteczki potomne I pokolenia

cząsteczka

rodzicielska

....CATTGCGTAGCTT.... ....GTAACGCATCGAA...

cząsteczki potomne II pokolenia

Ryc. 7.1. Mutacje spontaniczne spowodowane błędami w replikacji. Jeśli w wyniku błędnego skopiowania nici matrycowej DNA nukleotyd T zostanie zmieniony na C i taka cząsteczka zostaje skopiowana, to w II pokoleniu jedna helisa ma sekwencję zmutowaną

cząsteczka

rodzicielska

....CATTGCGTAGCTT....

....GTAXCGCATCGAA...

t

zmieniony

nukleotyd

....CATTGCGTAGCTT....

....GTAACGCATCGAA...

cząsteczka zmutowana ....CATGGCGTAGCTT. ....GTAXCGCATCGAA,

CATTGCGTAGCTT....

GTAACGCATCGAA...

CATTGCGTAGCTT....

GTAACGCATCGAA...

cząsteczki potomne I pokolenia

cząsteczka zmutowano ....CATGGCGTAGCTT.... ....GTACCGCATCGAA...

cząsteczka zmutowana ....CATGGCGCAGCTT.... ....GTAXCGCATCGAA...

cząsteczki potomne II pokolenia

Ryc. 7.2. Mutacje indukowane (spowodowane mutagenem). W nici rodzicielskiej mutagen zmienia nukleotyd X. który nie tworzy pary z T. pojawia się niedopasowanie. Po replikacji cząsteczka rodzicielska z X tworzy parę z G i powstaje zmutowana cząsteczka potomna. Po kolejnej replikacji obie cząsteczki potomne dziedziczą mutację

7.1.    Przyczyny oraz sposoby powstawania mutacji

7.1.1.    Btędy w czasie replikacji

Istnieją dwa mechanizmy powstawania błędów w czasie replikacji.

1.    Pierw szy z nich to obniżona skuteczność selekcji nukleotydów i zdolności korekcyjnej polimerazy DNA, co powoduje wbudowanie do nowo syntetyzowanej nici niekomplementamego nukleotydu (ryc. 7.1).

2.    Drugi mechanizm wynika z tzw. tautomerii zasad. Każda zasada azotowa nukleotydu może występow ać w jednej z dwóch tautomerycznych form. Atomy wodoru zmieniają swoją pozycję w cząsteczce zasady azotowej, zmienia się rozkład elektronów i protonów w cząsteczce, w wyniku czego powstają tautomery. W normalnej nici DNA komplementarne w iązania powstają między grupą aminową (-NIL) i ketonową (-CO). Tautomeria powoduje zmianę:

grupy aminowej (-NH,) w iminową(=NH),

- grupy ketonowej (-CO) w- gnipę enolową (=C-OH).

Formy iminowe i enolowe występują rzadko, jedna cząsteczka na ok. 10⁴ każdej zasady. Przejściowe tautomery nie zaburzają struktury helisy, lecz tworzą parę z inną niż normalnie zasadą (ryc. 7.3).

Formy enolowe są nietrwałe, w następnym cyklu replikacyjnym rzadki tauto-mer samorzutnie powraca do formy ketonowej, odzyskując zdolność tworzenia komplementarnych wiązań. Taka zmiana powoduje, że jedna z nici potomnych będzie zawierała odmienną parę zasad (ryc. 7.4).