Definition av raderingsmutation
En raderingsmutation är ett misstag i DNA-replikationsprocessen som tar bort nukleotider från genomet. En deletionsmutation kan ta bort en enda nukleotid eller hela sekvenser av nukleotider. Strykningar tros inträffa när enzymet som syntetiserar nytt DNA glider på mall-DNA-strängen, vilket effektivt saknar en nukleotid. Detta enzym, polymeras, måste fästa mallen DNA-nukleotider i sitt aktiva ställe för att DNA-replikering ska kunna inträffa. Större DNA-strängar kan genomgå en raderingsmutation under korsningen, som sker i meios. Om DNA-segmenten som utbyts inte är lika stora kan stora sektioner uppleva en raderingsmutation, se nedan.
En raderingsmutation kan vara en allvarlig mutation eller en ofarlig mutation. Effekten av deletionsmutationen bestäms av var i genen den äger rum och hur många nukleotider som raderas. Den genetiska koden läses i tripletter av proteinproducerande enzymer. Om tre eller flera nukleotider går förlorade i en gen kan hela aminosyror saknas i protein som skapas vilket kan ha allvarlig funktionell effekt. Att förlora en enda nukleotid är ofta inte bättre, eftersom en ramskiftmutation kan uppstå. En ramskiftmutation flyttar hela genen och ändrar alla de ursprungliga triplettkodonerna. En mutation av denna typ kan orsaka att en gen producerar en helt icke-funktionell gen, eftersom den allvarligt förändrar kedjan av aminosyror som genen producerar.
En raderingsmutation kan äga rum oftare än vi kan mäta, men mutationer som ärvs i avkommor är vanligtvis sällsynta. I asexuellt reproducerande djur hålls mutationshastigheten relativt låg. Delvis beror detta på polymerasets specificitet och noggrannhet. Emellertid har celler också ett annat enzym, exonukleas, som följer polymeras och skär ut sektioner av DNA som inte matchar deras nukleotidmotsvarighet på mall-DNA. På grund av detta och andra regleringsmekanismer är strykningsmutationer som orsakar fenotypisk förändring sällsynta.
Exempel på strykningsmutation
En enkel mutation
Följande är ett exempel av en enda nukleotid-deletionsmutation. De korta DNA-sekvenserna är inte representativa för faktiskt DNA, som innehåller många hundratals eller tusentals baspar. Den övre strängen representerar den ursprungliga DNA-strängen, medan den undre strängen saknar nukleotidparet som avlägsnats genom raderingsmutationen. Triplettkodonerna separeras för att se effekterna av raderingsmutationen.
5 TAC CCA GGG 3
3 ATG GGT CCC 5
5 TAC CCA GG 3
3 ATG GGT CC 5
Som du kan se, om detta vore slutet på DNA-molekylen, skulle den sista aminosyran inte produceras. Istället kommer en deletionsmutation vanligtvis att inträffa mitt i en kromosom eller gen. Detta kommer att leda till att den raderade nukleotiden fylls genom att förskjuta DNA och orsaka en ramskiftmutation eller infoga en ny nukleotid i en mutation som kallas en insättning. Denna mutation kan bara vidarebefordras om organismens mekanismer för att reparera DNA inte fångar misstaget och DNA: t finns i en cell som kommer att producera avkommor. I asexuella organismer är detta varje cell och mutationer är mer benägna att bestå. I sexuellt reproducerande organismer kan mutationer bara vidarebefordras om de uppstår i könsorgan som producerar könsorganens vävnader.
Upptäcka den genetiska koden
Innan 1950-talet förstod man inte den genetiska kodens natur. Allt förändrades när Francis Crick och Sydney Brenner började experimentera med mutant stam av bakterievirus. Crick och Brenner analyserade DNA från virus som exponerades för ett toxin som är känt för att orsaka mutationer. Under deras prövningar märkte man att funktionen hos vissa gener kunde återställas genom en kombination av mutationer, som vi nu känner till mutationer för insättning och radering. Medan DNA mellan de två mutationerna skulle bli nonsens, skulle införandet kompensera raderingen. Detta skulle återställa läsramen för genen och orsaka att en ramskiftmutation undviks. Denna interaktion mellan mutationer kallades intragenisk suppression. Genom att jämföra hur individuella mutationer påverkade producerade proteiner och aminosyror kunde Crick och Brenner formellt teoretisera om existensen av tripletgenetisk kod och dess universella användning i organismer.
- Substitution – När fel nukleotid kopieras under DNA-replikering.
- Insättning – I stället för att radera nukleotider lägger en insättningsmutation till nukleotider till ett genom.
- Inversion – Ett DNA-segment roteras 180 grader inom gen.
- Ömsesidig translokation – Två olika kromosomer (icke-homologa) utbyter DNA-delar.
Quiz
1. Ett komplext protein har tusentals aminosyror, men endast ett fåtal av dem finns på det aktiva stället. Det aktiva stället kräver en specifik aminosyrasekvens för att binda till ett substrat. Om en deletionsmutation av 3 nukleotider tar bort en av dessa aminosyror, kommer proteinet fortfarande att fungera?
A. Ingen
B. Ja, inte lika bra
C. Kanske beror det på proteinet.
2. Under replikering av en gen glider polymeras av misstag på mallsträngen och hoppar över en nukleotid. Det resulterande DNA som produceras saknar den nukleotidmotparten och bildar en obalans i DNA. Exonukleas känner av klumpen i DNA och skär upp strängen så att polymeras kan infoga rätt nukleotid och återförsluta DNA. Vad hände precis?
A. En raderingsmutation och en insättningsmutation
B. Normal DNA-replikation
C. En raderingsmutation
3. Titta på följande enkelsträng av DNA:
5 CTAGTTGCAACT 3
Vilken av följande skulle vara en strykningsmutation?
A. 5 CTAGTTTGCAACT 3
B. 5 CTAGTGCAACT 3
C. 5 ATCGTTGCAACT 3