Definizione di mutazione di delezione
Una mutazione di delezione è un errore nel processo di replicazione del DNA che rimuove i nucleotidi dal genoma. Una mutazione delezione può rimuovere un singolo nucleotide o intere sequenze di nucleotidi. Si pensa che le delezioni si verifichino quando lenzima che sintetizza il nuovo DNA scivola sul filamento di DNA stampo, mancando di fatto un nucleotide. Questo enzima, la polimerasi, deve attaccare i nucleotidi del DNA stampo nel suo sito attivo affinché avvenga la replicazione del DNA. Filamenti più grandi di DNA possono subire una mutazione per delezione durante il crossing-over, che si verifica nella meiosi. Se i segmenti di DNA scambiati non hanno le stesse dimensioni, sezioni grandi possono subire una mutazione da delezione, come mostrato di seguito.
Una mutazione da delezione può essere una mutazione grave o una mutazione innocua. Leffetto della mutazione per delezione sarà determinato dalla posizione nel gene in cui si verifica e dal numero di nucleotidi eliminati. Il codice genetico viene letto in triplette dagli enzimi che producono proteine. Se tre o più nucleotidi vengono persi in un gene, interi amminoacidi possono mancare dalla proteina creata che può avere un serio effetto funzionale. Perdere un singolo nucleotide spesso non è migliore, poiché può verificarsi una mutazione frameshift. Una mutazione frameshift sposta lintero gene e cambia tutti i codoni della tripletta originale. Una mutazione di questo tipo può indurre un gene a produrre un gene completamente non funzionale, poiché altera gravemente la catena di aminoacidi prodotta dal gene.
Una mutazione da delezione può verificarsi più spesso di quanto possiamo misurare, ma le mutazioni ereditate nella prole sono in genere rare. Negli animali che si riproducono asessualmente il tasso di mutazioni è mantenuto relativamente basso. In parte ciò è dovuto alla specificità e alla precisione della polimerasi. Tuttavia, le cellule hanno anche un altro enzima, lesonucleasi, che segue la polimerasi e taglia le sezioni di DNA che non corrispondono alla loro controparte nucleotidica sul DNA stampo. A causa di questo e di altri meccanismi regolatori, le mutazioni di delezione che causano il cambiamento fenotipico sono rare.
Esempi di mutazione di delezione
Una mutazione semplice
Quello che segue è un esempio di una mutazione delezione di un singolo nucleotide. Le brevi sequenze di DNA non sono rappresentative del DNA reale, che contiene molte centinaia o migliaia di coppie di basi. La stringa superiore rappresenta il filamento originale del DNA, mentre il filamento inferiore manca della coppia di nucleotidi rimossa dalla mutazione di delezione. I codoni della tripletta sono separati, per vedere gli effetti della mutazione delezione.
5 TAC CCA GGG 3
3 ATG GGT CCC 5 “
5 TAC CCA GG 3
3 ATG GGT CC 5
Come puoi vedere, se questa fosse la fine della molecola di DNA, lultimo amminoacido non verrebbe prodotto. Invece, una mutazione da delezione di solito si verifica nel mezzo di un cromosoma o gene. Ciò farà sì che il nucleotide eliminato venga riempito spostando il DNA e causando una mutazione frameshift o inserendo un nuovo nucleotide in una mutazione nota come inserzione. Questa mutazione può essere trasmessa solo se i meccanismi dellorganismo per riparare il DNA non rilevano lerrore e il DNA esiste in una cellula che produrrà prole. Negli organismi asessuati, questa è ogni cellula e le mutazioni hanno maggiori probabilità di persistere. Negli organismi a riproduzione sessuale, le mutazioni possono essere trasmesse solo se si verificano nei tessuti che producono gameti degli organi sessuali.
Alla scoperta del codice genetico
Prima degli anni 50, la natura del codice genetico non era ben compresa. Tutto è cambiato quando Francis Crick e Sydney Brenner hanno iniziato a sperimentare un ceppo mutante di virus batterico. Crick e Brenner hanno analizzato il DNA dei virus esposti a una tossina nota per causare mutazioni. Durante le loro prove, hanno notato che la funzione di alcuni geni poteva essere ripristinata da una combinazione di mutazioni, che ora conosciamo per inserzione e delezione. Mentre il DNA tra le due mutazioni diventerebbe una sciocchezza, linserimento compenserebbe la delezione. Ciò ripristinerebbe il frame di lettura del gene e impedirebbe una mutazione frameshift. Questa interazione tra mutazioni è stata definita soppressione intragenica. Confrontando il modo in cui le singole mutazioni hanno influenzato le proteine e gli amminoacidi prodotti, Crick e Brenner sono stati in grado di teorizzare formalmente circa lesistenza del codice genetico della tripletta e il suo uso universale negli organismi.
- Sostituzione – Quando il un nucleotide sbagliato viene copiato durante la replicazione del DNA.
- Inserimento: invece di eliminare i nucleotidi, una mutazione di inserzione aggiunge nucleotidi a un genoma.
- Inversione: un segmento di DNA viene ruotato di 180 gradi allinterno del gene.
- Traslocazione reciproca: due diversi cromosomi (non omologhi) si scambiano pezzi di DNA.
Quiz
1. Una proteina complessa ha migliaia di aminoacidi, ma solo pochi di essi esistono nel sito attivo. Il sito attivo richiede una sequenza specifica di amminoacidi, per legarsi a un substrato. Se una mutazione delezione di 3 nucleotidi rimuove uno di questi amminoacidi, la proteina funzionerà ancora?
A. No
B. Sì, ma non altrettanto bene
C. Forse dipende dalla proteina.
2. Durante la replica di un gene, la polimerasi scivola accidentalmente sul filamento modello e salta un nucleotide. Il DNA risultante prodotto manca di quella controparte nucleotidica e forma una mancata corrispondenza nel DNA. Lesonucleasi rileva il grumo nel DNA e taglia il filamento aperto, consentendo alla polimerasi di inserire il nucleotide appropriato e risigillare il DNA. Cosè appena successo?
A. Una mutazione da delezione e una mutazione da inserzione
B. Replicazione normale del DNA
C. Una mutazione da eliminazione
3. Guarda il seguente singolo filamento di DNA:
5 CTAGTTGCAACT 3
Quale delle seguenti sarebbe una mutazione da delezione?
A. 5 “CTAGTTTGCAACT 3”
B. 5 “CTAGTGCAACT 3”
C. 5 “ATCGTTGCAACT 3”