0000008(2)

GENETYKA

UWAGA: Czasem granica pomiędzy mutacjami spontanicznymi i indukowanymi może być trudna do przeprowadzenia.

MUTACJE RÓŻNIĄ SIĘ SKALĄ ZMIANY

Zmianie może ulegać zarówno niewielki fragment DNA. jak i cały genom. Rzeczywiście

mutacje mają różny zasięg, co odzwierciedla ich podstawowa klasyfikacja. Zakłada ona proste

kryterium podziału — wielkość zmiany. W tym logicznym systemie mutacje podzielono na (po_r.

Ryc. 108 i tekst dalej):

1.    Genowe (punktowe) — takie, w których zmiana sekwencji nuklcotydowej odbywa się na odcinku DNA mniejszym niż jeden gen. Najczęściej jest to tylko (?) zmiana pojedynczej pary nuklc-otydów lub sekwencji niewiele dłuższej. Nie można ich diagnozować przy użyciu mikroskopu;

2.    Chromosomowe (aberracje chromosomowe) - takie, w których zmianie ulega struktura jednego chromosomu. Nieformalnie rzecz ujmując, są to mutacje o zasięgu większym niż jeden gen i mniejszym niż cały chromosom. Niektóre z takich mutacji można diagnozować metodami mikroskopii na podstawie zmian w wyglądzie chromosomów;

3.    Genomowe (rzadko: genomopatie) — polegające na zmianie liczby kompletnych chromosomów. Tego rodzaje mutacje można stwierdzić analizując idiogramy (kariotypy) pod mikroskopem (por. później ROZDZ: 9).

....... ...... jjcrKiinniAc

—Chromosomowe- ... v

5

2 .

Ryc. WS.

Modelowy podział mutacji o różnym „zasięgu". (Cl. 02. G3 — geny).

MUTACJE PUNKTOWE MOGĄ WYWOŁYWAĆ BARDZO RÓŻNE EFEKTY

Mutacja punktowa najczęściej powstaje jako skutek błędu kopiowania matrycy. Wpływ na to mają zarówno czynniki zakłócające (por. mutageny) jak i natura samego procesu replikacji. Wiadomo, że kopiowanie matrycy in vitro w oparciu jedynie o komplementarne parowanie zasad jest bardzo niedoskonałe. Przy łańcuchach liczących więcej niż kilkadziesiąt nukleotydów poziom błędów zbliża się do 1 %\ Toteż w układach żywych wierność replikacji wynika z połączenia kom* plementarności zasad ze swoistością polimeraz DNA. Dzięki złożonej budowie przestrzennej enzymy te mają zdolność rozpoznawania zasad matrycy i oddziaływania z nimi w taki sposób, zc modyfikacja miejsca akceptorowego umożliwia wejście doń tylko zasadzie komplementarnej w stosunku do tej. z którą biokatalizator wszedł w interakcję. Jest to tym bardziej prawdopodobne, że białka mają silnie rozwiniętą zdolność przestrzennego rozpoznawania struktur chemicznych (por. specyficzność enzymów w CZĘŚC I: MOLEKULARNE PODŁOŻE .... ROZDZ: 4). Bezpośrednim dowodem na czynną rolę polimeraz w prawidłowej replikacji DNA jest istnienie szeregu mutantów, których repiikazy są zmienione. Komórki takie wykazują wyraźnie zmienioną częstość mutacji. Dobrym przykładem są też tzw. mutatorowc mutanty bakteriofaga T4. Wirus ten posiada specyficzny gen kodujący polimerazę DNA, replikującą jedynie jego w-lasny kwas nukleinowy (chytre?). Mułatory to fagi zc zmutowanym genem kodującym wadliwą polimerazę. przez co częstość mutacji w wirionach potomnych zwiększa się nawet o 1000 razy (tego typu mutacje stwierdzono też u niektórych bakterii i Eucaryota).

17S

T AGTGCCACCGTCA A T C A C G G T G G C A CJ

..pierwowzór"

c c

GG

T A :G: T G C JCj A C C G T G A_T:C:A C GGT G G C A C

G:

A

TAG TfC CA C C G T GA A T C Ą c, G T G G C A CJ

A

T

substytucja:

—    tranzycja (z lewej)

—    transwersja (z prawej)

zmiana liczby nuklcotydów: — delccja

CC: AGTGCCACCGTCA G G:T C ACGGTGGC A C 1

— insercja

Ryc. IW. Ogólny model możliwych mutacji punktowych w niewielkim fragmencie DNA (opis w tekście).

Mutacje punktowe można podzielić wg bardzo prostego klucza na:

A) wynikające z podstawienia właściwej zasady przez inną — nazywamy to substytucją (por. Ryc. 109). Podstawienie może polegać na zastąpieniu jednej puryny przez drugą (np. G przez A) lub pirymidyny pirymidyną (np. C przez T). Ten typ zmian określa się mianem tranzycji. Jeśli podstawienie polega na zastąpieniu pirymidyny przez purynę albo odwrotnie. określamy to jako transwersję (np. C przez G; G przez C. ale są też inne możliwości). Niezależnie jednak od tego, jaki to typ podstawienia, zasięg tei mutacji ogranicza się do miejsca samei zmiany. Przykładowo — jeśli błąd dotyczy jednej pary nuklcotydów, zmieniona zostanie tylko jedna trójka kodująca. Dzieje się tak. ponieważ w substytucji nie ulega przesunięciu ramka odczytu! Wydaje się więc, że mutacje takie nie będą wywoływały żadnego wpływu na organizm. Spójrzmy jednak, co taka „mikrozmiana” może spowodować:

A T G C C G G T T A T C C A C G C C;T T T;A G G T A A T A CG G CC A AT A GGT GCGGAA ATCCATT

DNA

AUGCCGGUU

ĘL

...... ▼

AUCiCACGCCUUUAGGUAA

mRNA

*

... Met-Pro-Val-; Ile :-His-Ala-Phc-Arg — STOP

białko

Ryc. HO A. Schemat ekspresji pewnego odcinka DNA nie wykazującego błędów w budowie — syntetyzowany jest nor-malny pe/nyd (opis w tekście).

179