DNA mutationer uppstår när det är förändringar i nukleotid sekvens som utgör en del av DNA. Dessa förändringar kan orsakas av slumpmässiga misstag i DNA-replikering eller av miljöpåverkan såsom UV-strålar och kemikalier. Förändringar på nukleotidnivå fortsätter att påverka transkription och översättning från expression till gen till protein.
Ändring av bara en kvävebas i en sekvens kan förändra aminosyran som uttrycks av det DNA-kodonet, vilket kan leda till att ett helt annat protein uttrycks. Dessa mutationer kan vara helt ofarliga, potentiellt dödliga eller någonstans däremellan.
Punktmutationer
En punktmutation - förändringen av en enda kvävebas i en DNA-sekvens— Är vanligtvis den minst skadliga typen av DNA-mutation. Kodoner är en sekvens av tre kvävebaser i rad som "läses" av messenger RNA under transkription. Den budbäraren RNA kodon översätts sedan till en aminosyra som fortsätter att skapa ett protein som kommer att uttryckas av organismen. Beroende på placeringen av en kvävebas i kodonet kan en punktmutation inte ha någon effekt på proteinet.
Eftersom det bara finns 20 aminosyror och totalt 64 möjliga kombinationer av kodoner kodas vissa aminosyror av mer än ett kodon. Ofta, om den tredje kvävebasen i kodonet ändras, påverkas inte aminosyran. Detta kallas wobble-effekten. Om punktmutationen inträffar i den tredje kvävebasen i ett kodon, har den ingen effekt på aminosyran eller efterföljande protein och mutationen förändrar inte organismen.
Högst kommer en punktmutation att få en enda aminosyra i ett protein att förändras. Även om detta vanligtvis inte är en dödlig mutation, kan det orsaka problem med proteinets vikningsmönster och tertiära och kvartära strukturer av proteinet.
Ett exempel på en punktmutation som inte är oskadlig är den obotliga blodsjukdomen segdcellanemi. Detta händer när en punktmutation förorsakar en enda kvävebas i ett kodon för en aminosyra i proteinet glutaminsyra i stället kodar för aminosyran valin. Denna enda lilla förändring orsakar en normalt runda röd blodcell att istället vara sigdformad.
Frameshift-mutationer
Frameshift-mutationer är i allmänhet mycket allvarligare och ofta dödligare än punktmutationer. Även om endast en enda kvävebas påverkas, som med punktmutationer, i detta fall, en enda bas raderas antingen helt eller en extra läggs in i mitten av DNA: t sekvens. Denna ändring i sekvens får läsramen att växla - därmed namnet "frameshift" -mutation.
En läsramförskjutning förändrar kodningssekvensen med tre bokstäver för messenger-RNA att transkribera och översätta. Det förändrar inte bara den ursprungliga aminosyran utan alla efterföljande aminosyror också. Detta förändrar proteinet avsevärt och kan orsaka allvarliga problem, till och med möjligen leda till dödsfall.
Insättningar
En typ av frameshift-mutation kallas insertion. Som namnet antyder inträffar en införing när en enda kvävebas av misstag läggs till i mitten av en sekvens. Detta kastar bort läsramen för DNA och fel aminosyra är översatt. Den trycker också ner hela sekvensen med en bokstav och ändrar alla kodoner som kommer efter införandet och ändrar proteinet helt.
Även om insättning av en kvävebas gör den totala sekvensen längre, betyder det inte nödvändigtvis att aminosyrakedjelängden kommer att öka. I själva verket kan det motsatta vara sant. Om införandet orsakar en förskjutning av kodonerna för att skapa en stoppsignal, får ett protein aldrig produceras. Om inte görs ett felaktigt protein. Om det förändrade proteinet är viktigt för att upprätthålla liv, kommer troligen organismen att dö.
strykningar
Radering är en sista typ av frameshift-mutation och inträffar när en kvävebas tas ut ur sekvensen. Återigen gör detta att hela läsramen förändras. Det förändrar kodonet och kommer också att påverka alla aminosyror som kodas efter efter borttagningen. Som med en insättning kan nonsens- och stoppkodoner också visas på fel platser,
DNA-mutationsanalogi
Precis som att läsa text "DNA" -sekvensen "läses" av messenger RNA för att producera en "berättelse" eller en aminosyrakedja som kommer att användas för att göra ett protein. Eftersom varje kodon är tre bokstäver lång, låt oss se vad som händer när en "mutation" inträffar i en mening som bara använder ord med tre bokstäver.
DEN RÖDA KATTEN ÄR ROTEN
Om det fanns en punktmutation, skulle meningen gå till:
THC RÖDKATT ÄR ROTTEN.
"E" i ordet "den" muterade till bokstaven "c". Medan det första ordet i meningen inte längre är detsamma, är resten av orden meningsfullt och förblir vad de ska vara.
Om en infogning skulle mutera ovanstående mening, kanske den skulle läsa:
THE CRE DCA TAT ETH ERA T.
Införandet av bokstaven "c" efter ordet "den" förändrar fullständigt resten av meningen. Det andra ordet är inte längre vettigt och inte heller några ord som följer det. Hela meningen har förändrats till nonsens.
En radering skulle göra något liknande meningen:
EDC ATA TET Hennes AT.
I exemplet ovan har "r" som borde ha kommit efter att ordet "the" har raderats. Återigen förändrar det hela meningen. Medan vissa av de efterföljande orden förblir begripliga, har meningen med meningen ändrats fullständigt. Detta visar att även när kodon förändras till något som inte är totalt nonsens, det ändrar ändå proteinet till något som inte längre är funktionsdugligt.