Definisjon av slettingsmutasjon
En slettingsmutasjon er en feil i DNA-replikasjonsprosessen som fjerner nukleotider fra genomet. En slettingsmutasjon kan fjerne et enkelt nukleotid, eller hele sekvenser av nukleotider. Slettinger antas å forekomme når enzymet som syntetiserer nytt DNA glir på malen DNA-streng, og effektivt mangler et nukleotid. Dette enzymet, polymerase, må feste mal-DNA-nukleotidene på det aktive stedet for at DNA-replikasjon skal skje. Større DNA-tråder kan gjennomgå en slettingsmutasjon under overgang, som finner sted i meiose. Hvis segmentene av DNA som byttes ikke har samme størrelse, kan store seksjoner oppleve en slettingsmutasjon, som vist nedenfor.
En slettingsmutasjon kan være en alvorlig mutasjon eller en ufarlig mutasjon. Effekten av slettingsmutasjonen vil bli bestemt av hvor i genet den finner sted, og hvor mange nukleotider som er slettet. Den genetiske koden leses i trillinger av proteinproduserende enzymer. Hvis tre eller flere nukleotider går tapt i et gen, kan hele aminosyrer mangle i protein opprettet, noe som kan ha alvorlig funksjonell effekt. Å miste et enkelt nukleotid er ofte ikke bedre, ettersom en frameshift-mutasjon kan forekomme. En rammeskiftmutasjon forskyver hele genet, og endrer alle de originale triplettkodonene. En mutasjon av denne typen kan føre til at et gen produserer et fullstendig ikke-funksjonelt gen, da det alvorlig endrer kjeden av aminosyrer genet produserer.
En slettingsmutasjon kan finne sted oftere enn vi kan måle, men mutasjoner som er arvet i avkom er vanligvis sjeldne. Hos aseksuelt reproduserende dyr holdes mutasjonsfrekvensen relativt lav. Delvis skyldes dette spesifisiteten og nøyaktigheten av polymerase. Imidlertid har celler også et annet enzym, exonuklease, som følger polymerase og kutter ut seksjoner av DNA som ikke samsvarer med deres nukleotidmotpart på mal-DNA. På grunn av denne og andre reguleringsmekanismer er slettingsmutasjoner som forårsaker fenotypisk endring sjeldne.
Eksempler på slettingsmutasjon
En enkel mutasjon
Følgende er et eksempel av en enkelt nukleotid-slettingsmutasjon. De korte DNA-sekvensene er ikke representative for faktisk DNA, som inneholder mange hundre eller tusenvis av basepar. Toppstrengen representerer den opprinnelige DNA-strengen, mens den nederste strengen mangler nukleotidparet fjernet ved slettingsmutasjonen. Triplettkodonene er atskilt for å se effekten av slettingsmutasjonen.
5 TAC CCA GGG 3
3 ATG GGT CCC 5
5 TAC CCA GG 3
3 ATG GGT CC 5
Som du kan se, hvis dette var slutten på DNA-molekylet, ville ikke den siste aminosyren bli produsert. I stedet vil en slettingsmutasjon vanligvis forekomme midt i et kromosom eller gen. Dette vil føre til at det slettede nukleotidet fylles ved å forskyve DNA og forårsake en frameshift-mutasjon, eller sette inn et nytt nukleotid i en mutasjon kjent som en innsetting. Denne mutasjonen kan bare overføres hvis organismens mekanismer for å reparere DNA ikke fanger feilen, og DNA eksisterer i en celle som vil produsere avkom. I aseksuelle organismer er dette alle celler, og mutasjoner er mer sannsynlig å vedvare. I seksuelt reproduserende organismer kan mutasjoner bare overføres hvis de oppstår i kjønnsorganene som produserer vev fra kjønnsorganene.
Oppdage den genetiske koden
Før 1950-tallet ble arten av den genetiske koden ikke godt forstått. Alt endret seg da Francis Crick og Sydney Brenner begynte å eksperimentere med mutant stamme av bakterievirus. Crick og Brenner analyserte DNA fra virus som ble utsatt for et giftstoff som er kjent for å forårsake mutasjoner. Under forsøkene la de merke til at funksjonen til visse gener kunne gjenopprettes ved en kombinasjon av mutasjoner, som vi nå kjenner til mutasjoner for innsetting og sletting. Mens DNA mellom de to mutasjonene ville bli tull, ville innsettingen kompensere for slettingen. Dette vil tilbakestille leserammen til genet, og føre til at en frameshift-mutasjon unngås. Denne interaksjonen mellom mutasjoner ble kalt intragenisk undertrykkelse. Ved å sammenligne hvordan individuelle mutasjoner påvirket produserte proteiner og aminosyrer, var Crick og Brenner i stand til å formelt teoretisere om eksistensen av tripletgenetisk kode, og dens universelle bruk i organismer.
- Substitusjon – Når feil nukleotid kopieres under DNA-replikering.
- Innsetting – I stedet for å slette nukleotider, legger en innsettingsmutasjon nukleotider til et genom.
- Inversjon – Et segment av DNA roteres 180 grader innenfor gen.
- Gjensidig translokasjon – To forskjellige kromosomer (ikke-homologe) bytter DNA-biter.
Quiz
1. Et komplekst protein har tusenvis av aminosyrer, men bare noen få av dem finnes på det aktive stedet. Det aktive stedet krever en spesifikk sekvens av aminosyrer for å binde seg til et substrat. Hvis en slettingsmutasjon av 3 nukleotider fjerner en av disse aminosyrene, vil proteinet fortsatt fungere?
A. Ingen
B. Ja, ikke like bra
C. Kanskje det kommer an på proteinet.
2. Mens du replikerer et gen, glir polymerase ved et uhell på malstrengen og hopper over et nukleotid. Det resulterende DNA produsert mangler den nukleotidmotparten, og danner et misforhold i DNA. Exonuklease registrerer klumpen i DNA, og kutter strengen åpen, slik at polymerase kan sette inn riktig nukleotid og forsegle DNA. Hva skjedde akkurat?
A. En slettingsmutasjon, og en innsettingsmutasjon
B. Normal DNA-replikasjon
C. En slettingsmutasjon
3. Se på følgende enkelt DNA-streng:
5 CTAGTTGCAACT 3
Hvilken av det følgende ville være en slettingsmutasjon?
A. 5 CTAGTTTGCAACT 3
B. 5 CTAGTGCAACT 3
C. 5 ATCGTTGCAACT 3