Definition af deletionsmutation
En deletionsmutation er en fejl i DNA-replikationsprocessen, som fjerner nukleotider fra genomet. En deletionsmutation kan fjerne et enkelt nukleotid eller hele sekvenser af nukleotider. Sletninger antages at forekomme, når enzymet, der syntetiserer nyt DNA, glider på skabelon-DNA-strengen og mangler effektivt et nukleotid. Dette enzym, polymerase, skal vedhæfte skabelon-DNA-nukleotiderne på sit aktive sted for at DNA-replikation kan forekomme. Større DNA-tråde kan gennemgå en sletningsmutation under krydsning, som finder sted i meiose. Hvis de segmenter af DNA, der udveksles, ikke har samme størrelse, kan store sektioner opleve en sletningsmutation som vist nedenfor.
En sletningsmutation kan være en alvorlig mutation eller en harmløs mutation. Effekten af deletionsmutationen bestemmes af, hvor i genet den finder sted, og hvor mange nukleotider, der slettes. Den genetiske kode læses i trillinger af proteinproducerende enzymer. Hvis tre eller flere nukleotider går tabt i et gen, kan hele aminosyrer mangle i protein dannet, hvilket kan have en alvorlig funktionel virkning. At miste et enkelt nukleotid er ofte ikke bedre, da en frameshift-mutation kan forekomme. En rammeskiftmutation skifter hele genet og ændrer alle de originale tripletkodoner. En mutation af denne type kan få et gen til at producere et fuldstændigt ikke-funktionelt gen, da det alvorligt ændrer kæden af aminosyrer, som genet producerer.
En sletningsmutation kan forekomme oftere, end vi kan måle, men mutationer, der er nedarvet hos afkom, er typisk sjældne. I aseksuelt reproducerende dyr holdes mutationshastigheden relativt lav. Delvis skyldes dette specificiteten og nøjagtigheden af polymerase. Imidlertid har celler også et andet enzym, exonuklease, der følger polymerase og udskærer sektioner af DNA, der ikke matcher deres nukleotidmotpart på skabelon-DNAet. På grund af denne og andre reguleringsmekanismer er sletningsmutationer, der forårsager fænotypisk ændring sjældne.
Eksempler på sletningsmutation
En simpel mutation
Det følgende er et eksempel af en enkelt nukleotid-deletionsmutation. De korte DNA-sekvenser er ikke repræsentative for faktisk DNA, som indeholder mange hundrede eller tusinder af basepar. Den øverste streng repræsenterer den originale DNA-streng, mens den nederste streng mangler det nukleotidpar, der er fjernet ved deletionsmutationen. Tripletkodonerne er adskilt for at se virkningerne af sletningsmutationen.
5 TAC CCA GGG 3
3 ATG GGT CCC 5
5 TAC CCA GG 3
3 ATG GGT CC 5
Som du kan se, ville dette ikke være den sidste aminosyre, hvis dette var enden på DNA-molekylet. I stedet for vil en deletionsmutation normalt forekomme midt i et kromosom eller gen. Dette vil medføre, at det slettede nukleotid udfyldes ved at skifte DNA og forårsage en frameshift-mutation eller indsætte et nyt nukleotid i en mutation kendt som en indsættelse. Denne mutation kan kun overføres, hvis organismens mekanismer til reparation af DNA ikke fanger fejlen, og DNAet findes i en celle, der vil producere afkom. I aseksuelle organismer er dette hver celle, og mutationer er mere tilbøjelige til at vare. I seksuelt reproducerende organismer kan mutationer kun videregives, hvis de opstår i kønsorganerne, der producerer væv.
Opdag den genetiske kode
Før 1950erne blev arten af den genetiske kode ikke forstået godt. Det hele ændrede sig, da Francis Crick og Sydney Brenner begyndte at eksperimentere med mutant stamme af bakterievirus. Crick og Brenner analyserede DNA fra vira, der blev udsat for et toksin, der vides at forårsage mutationer. Under deres forsøg bemærkede man, at funktionen af visse gener kunne gendannes ved en kombination af mutationer, som vi nu kender til insertions- og sletningsmutationer. Mens DNA mellem de to mutationer ville blive vrøvl, ville indsættelsen opveje sletningen. Dette ville nulstille læserammen for genet og medføre, at en frameshift-mutation undgås. Denne interaktion mellem mutationer blev betegnet intragenisk suppression. Ved at sammenligne, hvordan individuelle mutationer påvirkede producerede proteiner og aminosyrer, var Crick og Brenner i stand til formelt at teoretisere om eksistensen af tripletgenetisk kode og dens universelle anvendelse i organismer.
- Substitution – Når forkert nukleotid kopieres under DNA-replikation.
- Indsættelse – I stedet for at slette nukleotider tilføjer en insertionsmutation nukleotider til et genom.
- Inversion – Et DNA-segment roteres 180 grader inden i gen.
- Gensidig translokation – To forskellige kromosomer (ikke-homologe) udveksler DNA-stykker.
Quiz
1. Et komplekst protein har tusindvis af aminosyrer, men kun få af dem findes på det aktive sted. Det aktive sted kræver en specifik sekvens af aminosyrer for at binde til et substrat. Hvis en deletionsmutation af 3 nukleotider fjerner en af disse aminosyrer, vil proteinet stadig fungere?
A. Ingen
B. Ja, bare ikke så godt
C. Måske afhænger det af proteinet.
2. Under replikering af et gen glider polymerase ved et uheld på skabelonstrengen og springer over et nukleotid. Det resulterende producerede DNA mangler den nukleotidmodstykke og danner en uoverensstemmelse i DNAet. Exonuklease registrerer klumpen i DNAet og skærer strengen åben, så polymerase kan indsætte det korrekte nukleotid og forsegle DNAet. Hvad skete der lige?
A. En sletningsmutation og en insertionsmutation
B. Normal DNA-replikation
C. En sletningsmutation
3. Se på følgende enkelt streng af DNA:
5 CTAGTTGCAACT 3
Hvilken af det følgende ville være en sletningsmutation?
A. 5 CTAGTTTGCAACT 3
B. 5 CTAGTGCAACT 3
C. 5 ATCGTTGCAACT 3