Фреймшифт мутация

Содержание
  1. Мутации
  2. Генные мутации
  3. Геномные мутации
  4. Соматические мутации
  5. Определение мутации в генах EGFR и V600 BRAF
  6. Биологические функции гена EGFR?
  7. В каких случаях нужно сделать тест на мутацию egfr?
  8. Что делать, если в опухоли лёгкого обнаружена мутация в гене EGFR?
  9. Биологические функции гена BRAF
  10. В каких случаях нужно сделать тест на мутацию v600 braf?
  11. Как сдать анализ на мутации в гене EGFR и BRAF?
  12. Требования к упаковке материала перед транспортировкой
  13. Какие бывают мутации и чем они отличаются
  14. Что такое мутация
  15. Виды мутаций
  16. Хромосомные мутации
  17. Цитоплазматические мутации
  18. Самые прочные кости в мире
  19. Как спать по 4 часа в день
  20. Иммунитет к электричеству
  21. Иммунитет к ядам
  22. Причины мутаций
  23. Типы мутаций по наследуемости
  24. Типы мутаций по характеру действия
  25. Может ли организм бороться с мутацией?
  26. Методы исследования генетики человека
  27. Генные мутации: виды, причины и примеры
  28. Причины возникновения мутаций
  29. Мутагены
  30. Примеры генных мутаций у людей
  31. Генные мутации
  32. Сдвиг рамки считывания
  33. Инверсия в пределах гена

Мутации

Фреймшифт мутация

Автор статьи – Л.В. Окольнова.

Сразу на ум приходят Люди Х… или Человек – Паук …

Но это в кино, в биологии тоже так, но немного более научно, менее фантастично и более обыденно.

Мута́ция (в переводе — изменение) — устойчивое, передающееся по наследству изменение ДНК, происходящее под влиянием внешних или внутренних изменений.

Мутагенез – процесс появления мутаций.

Обыденность в том, что эти изменения (мутации) происходят в природе и у человека постоянно, почти каждодневно.

В первую очередь, мутации подразделяются на соматические – возникают в клетках тела, и генеративные – появляются только в гаметах.

Соматические мутацииГенеративные мутации
Не всегда передаются при половом размножении.Передаются при вегетативном (бесполом размножении).Передаются по наследству.

Разберем сначала виды генеративных мутаций.

Генные мутации

Что такое ген? Это участок ДНК (т.е. несколько нуклеотидов), соответственно, это и участок РНК, и участок белка, и какой-либо признак организма.

Т.е. генная мутация – это выпадение, замена, вставка, удвоение, изменение последовательности участков ДНК.

[attention type=yellow]

Вообще, это не всегда ведет к болезни. Например, при удвоении ДНК случаются такие “ошибки”. Но они возникают редко, это очень малый процент от всего количества, поэтому они незначительны, что практически не влияют на организм.

[/attention]

Бывают и серьезные мутагенезы:- серповидно-клеточная анемия у человека;- фенилкетонурия – нарушение обмена веществ, вызывающее довольно серьезные нарушения умственного развития- гемофилия

– гигантизм у растений

Геномные мутации

Вот классическое определение термина “геном”:

Геном

– совокупность наследственного материала, заключенного в клетке организма;- геном человека и геномы всех остальных клеточных форм жизни, построены из ДНК;

– совокупность генетического материала гаплоидного набора хромосом данного вида в парах нуклеотидов ДНК на гаплоидный геном.

Для понимания сути мы очень сильно упростим, получится такое определение:

Геном – это количество хромосом

Геномные мутации – изменение числа хромосом организма. В основном, их причина – нестандартное расхождение хромосом в процессе деления.

– синдром Дауна – в норме у человека 46 хромосом (23 пары), однако при этой мутации образуются 47 хромосом
рис. синдром Дауна

– полиплойдия у растений (для растений это вообще норма – большинство культурный растений – полиплойдные мутанты)

Хромосомные мутации – деформации самих хромосом.

Примеры (некоторые перестройки такого рода есть у большинства людей и вообще никак не отражаются ни внешне, ни на здоровье, но есть и неприятные мутации):- синдром кошачьего крика у ребенка- задержка в развитии

и т.д.

Цитоплазматические мутации – мутации в ДНК митохондрий и хлоропластов.

Есть 2 органеллы со своими собственными ДНК (кольцевыми, в то время как в ядре – двойная спираль) – митохондрия и растительные пластиды.

Соответственно, есть мутации, вызванные изменениями именно в этих структурах.

Есть интересная особенность – этот вид мутации передается только женским полом, т.к. при образовании зиготы остаются только материнские митохондрии, а “мужские” отваливаются с хвостом при оплодотворении.

Примеры:- у человека – определенная форма сахарного диабета, туннельное зрение;

– у растений – пестролистность.

Соматические мутации

Это все описанные выше виды, но возникают они в клетках тела ( в соматических клетках).
Мутантных клеток обычно намного меньше, чем нормальных, и они подавляются здоровыми клетками. (Если не подавляются, то организм перерождаться или болеть).

Примеры:- у дрозофилы глаз красный, но может иметь белые фасеты

– у растения это может быть целый побег, отличающийся от других (И.В. Мичурин таким образом выводил новые сорта яблок).

– раковые клетки у человека

Примеры вопросов ЕГЭ:

Синдром Дауна является результатом мутации

1))геномной;

2) цитоплазматической;

3)хромосомной;

4) рецессивной.

Ответ: 1.

Генные мутации связаны с изменением

А) числа хромосом в клетках;

Б) структуры хромосом;

B) последовательности генов в аутосоме;

Г) нуклеогидов на участке ДНК.

Ответ: Г.

Мутации, связанные с обменом участками негомологичных хромосом, относят к

А) хромосомным;

Б) геномным;

В) точковым;

Г) генным.

Ответ: А.

Животное, в потомстве которого может появиться признак, обусловленный соматической мутацией

А) гидра

Б) волк

В) еж

Г) выдра

Ответ: А.

Источник: https://ege-study.ru/ru/ege/materialy/biologiya/mutacii/

Определение мутации в генах EGFR и V600 BRAF

Фреймшифт мутация

Каждая клетка организма подчиняется определенным законом и выполняет отведенные ей функции. Работа клеток программируется генетическим кодом, молекулы и белки регулируют жизнь клеток, обеспечивая бесперебойное функционирование организма.

Однако в любом механизме могут происходить поломки, и наши гены – не исключение. Сегодня мы расскажем о мутациях в генах EGFR и BRAF.

Тестирование на эти мутации помогает онкологам назначать эффективное лечение пациентам со злокачественными новообразованиями.

Биологические функции гена EGFR?

Ключевое свойство любой опухоли — это нарушение баланса между клеточным делением, т.е. размножением клеток, и клеточной гибелью. Для того, чтобы процесс деления осуществлялся в норме, необходимо поступление верного сигнала в клеточное ядро.

Подобным сигналом являются специальные белки – факторы роста. Например, фактором роста может выступать белок EGF (Epidermal Growth Factor ‒ перевод «эпидермальный фактор роста»).

EGF и другие белки способны стимулировать рост и деление различных клеток.

Белок EGF взаимодействует с соответствующим рецептором на мембране (оболочке) клетки — EGFR (epidermal growth factor receptor). Белок подает «команду» рецептору, в результате внутри клеток запускается последовательность биохимических реакций и клетки начинают делиться. Рецептор EGFR кодируется геном EGFR. Если в гене EGFR есть мутация, то изменяется структура рецептора.

Рецептору больше не нужно взаимодействовать с ростовым фактором, т.е. ему больше не нужна «команда» для активации.

Вследствие этого в клетках с мутацией сигналы к делению передаются непрерывно, клетки начинают активно делиться и происходит рост опухоли, а также усиление процессов инвазии (прорастания в окружающие ткани), патологического ангиогенеза (образования новых сосудов в опухоли) и метастазирования.

Открытие мутаций в гене EGFR при раке легкого стало одним из важнейших событий в онкологии. Повышенное количество данного белка наблюдается при многих видах рака. С учетом этого факта ученые и медики разрабатывали ингибиторы – вещества, которые подавляют или задерживают течение физиологических или физико-химических процессов.

Ожидалось, что эти препараты могут стать «универсальным лекарством против рака». Однако на практике у пациентов редко наблюдались объективные ответы на ингибитор EGFR гефитиниб, т.е. терапия редко оказывала ожидаемый эффект. При этом для малого количества пациентов лечение было эффективным.

[attention type=red]

Врачи выяснили, что опухоли этих пациентов содержали в своём геноме ранее неизвестные мутации в гене EGFR.

[/attention]

Таким образом стало понятно, что именно мутированный белок EGFR является мишенью препарата, и что перед назначением молекулярных ингибиторов EGFR должно проводиться молекулярно-генетическое тестирование.

Существует несколько вариантов мутаций EGFR, две из них встречаются наиболее часто – Del19 и L858R.

Они встречаются в 15-20% немелкоклеточных неплоскоклеточных опухолей легкого, наиболее часто – в аденокарциномах.

В каких случаях нужно сделать тест на мутацию egfr?

Тест на мутации в гене EGFR позволяет онкологу принять решение о назначении пациенту с местно-распространенным или метастатическим немелкоклеточным раком легкого терапии низкомолекулярными ингибиторами EGFR (гефитиниб, эрлотиниб, афатиниб, осимертиниб и т.д.).

Тест целесообразно назначать только тем пациентам, у которых обнаружена аденокарцинома лёгкого или другая разновидность немелкоклеточного неплоскоклеточного рака.

Помимо этого, EGFR-тестирование рекомендуется всем пациентам с местно-распространенным или метастатическим, плоскоклеточным раком лёгкого, которые либо являются женщинами, либо не имеют анамнеза длительного и/или интенсивного курения.

Что делать, если в опухоли лёгкого обнаружена мутация в гене EGFR?

Идентификация мутации в гене EGFR в опухоли является основанием для назначения низкомолекулярных ингибиторов EGFR (гефитиниб, эрлотиниб, афатиниб, осимертиниб). Положительный эффект от лечения наблюдается практически у каждого пациента с мутацией EGFR.

Биологические функции гена BRAF

Процесс деления клеток в норме происходит при поступлении верного сигнала в клеточное ядро. Подобным сигналом являются специальные белки – факторы роста.

Они прикрепляются к определённым рецепторам на поверхности клеточной оболочки и запускают внутри клетки ряд последовательных биохимических реакций.

Результатом становится производство и накопление внутри клетки белков, которые необходимы для дальнейшего деления.

Белок BRAF принимает участие в описанной выше сигнальной цепи EGFR. В норме BRAF активируется только при поступлении сигнала от расположенного «выше» по цепи белка. А мутации BRAF могут привести к автономной активации процесса деления клетки, т.е. клетки начинают размножаться без «команды» организма.

Наиболее частый тип мутации – это замена 600-ой по счету аминокислоты валин (V) в структуре белка на глутаминовую кислоту (E) (BRAF V600E).

Мутации BRAF встречаются при самых разных типах рака, чаще всего – при меланоме (40-60%), реже – при раке толстой кишки (5-10%), немелкоклеточном раке легкого (2-3%) и др. Помимо этого, генетические дефекты BRAF характерны для редкого онкогематологического заболевания – волосатоклеточного лейкоза (90-100%).

Открытие мутаций гена BRAF привело к созданию низкомолекулярных ингибиторов мутированного фермента BRAF (вемурафениб, дабрафениб). Эти препараты блокируют сигнальную цепочку, которую активирует мутация BRAF, и таким образом держивают рост опухоли.

В каких случаях нужно сделать тест на мутацию v600 braf?

Тестирование мутаций в гене BRAF необходимо для выбора тактики лечения при неоперабельной/метастатической меланоме кожи, распространенном немелкоклеточным раке легкого и раке толстой кишки.

Присутствие мутации является необходимым условием для назначения ингибиторов BRAF (вемурафениб, дабрафениб).

[attention type=green]

При раке толстой кишки наличие мутации BRAF свидетельствует о необходимости использования комбинации BRAF- и EGFR-ингибиторов.

[/attention]

В настоящее время определение мутаций V600 BRAF в биопсийном производится при диагнозах «меланома кожи и слизистых оболочек», «рак прямой кишки», «рак ободочной кишки и ректосигмоидного отдела», «волосатоклеточный лейкоз»

Как сдать анализ на мутации в гене EGFR и BRAF?

Материалом для молекулярно-генетического тестирования являются опухолевые клетки. В качестве источника опухолевых клеток можно использовать как биопсийный материал, так и опухоль, удалённую в ходе хирургической операции.

В ходе первичного обследования онкологическому пациенту практически всегда выполняют биопсию, на основании которой происходит патоморфологическое подтверждение диагноза.

Для этого каждый биоптат проходит многоэтапную химическую обработку, в результате которой создаётся специальный парафиновый блок. С одной стороны, это необходимо для получения качественного тонкого среза (толщиной 5 мкм) с целью патоморфологической диагностики.

С другой стороны, в правильно подготовленном парафиновом блоке молекулы ДНК надёжно сохраняются на протяжении десятилетий. Эти же процедуры выполняются в отношение опухолевых тканей, удалённых в ходе операции.

Правильное выполнение процедуры фиксации позволяет использовать образцы опухолей для молекулярно-генетического исследования ДНК спустя месяцы и годы после заливки образца в парафин.

Идеальным набором для молекулярно-генетического исследования является следующий комплект: парафиновый блок c тканью опухоли и одно стекло, окрашенное гематоксилином и эозином (всё перечисленное хранится в патологоанатомических архивах медицинских учреждений, а окраска гематоксилином и эозином – основная окраска, используемая в современной патоморфологической диагностике). Если медицинское учреждение по какой-либо причине не может предоставить блоки, то для молекулярно-генетического тестирования достаточно 5-10 неокрашенных срезов ткани опухоли на непокрытых стёклах толщиной 3-5 мкм и одно стекло, окрашенное гематоксилином и эозином.

Кроме того, для молекулярно-генетического исследования пригодны опухолевые клетки, полученные в результате цитологического исследования (мазки, цитоспины, цитоблоки).

Для проведения теста необходимо, чтобы в препарате присутствовало не менее 200 (!) опухолевых клеток. Тип окрашивания (по Папаниколау, Романовского-Гимза, Лейшмана, Май-Грюнвальд и т.д.

) не влияет на сохранность нуклеиновых кислот.

Требования к упаковке материала перед транспортировкой

  1. Закрывающийся пластиковый пакет или контейнер, либо картонная коробка
  2. Полное соответствие номеров отправляемых блоков и стёкол в направлении на тест и копии патоморфологического заключения.
  3. Лабораторные стекла должны быть обёрнуты плотной бумагой для избежания повреждений.
  4. Хранение производится при комнатной температуре, не допустим нагрев блоков и стёкол выше +50оС.

В настоящее время многие молекулярно-диагностические исследования выполняются за счет средств территориальных фондов ОМС регионов России

Источник: https://nii-onco.ru/diagnostika/opredelenie-mutatsii-v-genah-egfr-i-v600-braf/

Какие бывают мутации и чем они отличаются

Фреймшифт мутация

Всех людей в той или иной степени можно назвать мутантами. Но не такими, как в «Людях X» или во вселенной Marvel — даже изменение цвета волос, роста или структуры лица можно отнести к мутациям. Малейшие изменения в наших генах или окружающей среде могут привести к развитию черт, которые делают нас уникальными.

А у некоторых людей генетики отслеживают специфические мутации, отвечающие за поистине невероятные способности. Например, кто-то имеет повышенный иммунитет к электричеству, а другие могут выступать как магнит для предметов. Все это стало возможным благодаря мутациям, которые с развитием технологий встречаются все чаще.

Вы можете сами быть мутантом и не знать об этом

Что такое мутация

Мутация — это изменение генома организма (одного гена или сразу нескольких). Чаще всего под мутациями понимают изменение структуры ДНК, которое возникает из-за нарушения последовательности генов или появления новых.

Виды мутаций

Мутации происходят не по какой-то одной причине. Это целый процесс, который становится возможным на клеточном уровне организма. К настоящему времени ученые выделяют 4 основных вида мутаций:

  • Генные;
  • Хромосомные;
  • Геномные;
  • Цитоплазматические.

Ученые пришли к выводу, что большинство из мутаций вредны, и природа устроена так, что из-за естественного отбора они исчезают у людей самостоятельно. Однако выделяют и такие мутации, которые повышают жизнеспособность организма. Тем более некоторые изменения генов могут быть вредны в одних условиях окружающей среды, но при этом полезны в других.

Различают два подвида мутаций:

Спонтанные мутации возникают случайно — например, если в стаде овец внезапно родилась овца с более короткими ногами. Или появление черной зебры среди обычных, кошек с белыми лапами и так далее.

Спонтанные мутации бывают и у человека, причем вы можете даже не знать о том, что в вашем организме происходят какие-то изменения.

Они чаще всего носят «косметический» характер и представляют собой изменение комбинации генов.

Появление черной зебры сначала посчитали аномалией и даже связали с религией

Индуцированные мутации являются «искусственными» и возникают под воздействием химических веществ, различных излучений, биологических объектов, например, вирусов. Да, именно такие мутации есть у большинства супергероев из комиксов — от «Человека-паука» до «Росомахи» (ну или «Дедпула», раз уж на то пошло).

Индуцированные мутации в кино дают супергероям сверхспособности

Хромосомные мутации

При хромосомных мутациях затрагивается не один ген, а несколько.

Такие мутации гораздо более опасные, чем просто генные: если изменению подвержено слишком много генов, клетка уже не может делиться и начинает самоуничтожаться.

Известны случаи, когда некоторые люди и животные погибали из-за таких мутаций, поскольку хромосомы в их клетках утрачивались или удваивались, что приводило к нарушению обменных процессов в организме.

Хромосомные мутации затрагивают сразу несколько генов

При хромосомных мутациях возможно как выпадение участка хромосомы, так и удвоение хромосомы, поворот участка хромосомы на 180 градусов или даже ее перемещение в другое место. Это приводит к болезням Прадера-Вилли (ожирение, низкий рост и интеллект одновременно) и Вольфа-Хиршхорна (задержка умственного развития).

Делеция – выпадение участка хромосомы

Дупликация – удвоение какого-то участка хромосом

Инверсия – поворот участка хромосомы на 180 градусов

Транслокация – перемещение какого либо участка хромосомы

Цитоплазматические мутации

Они возникают вследствие нарушения ДНК митохондрий, из которых состоят клетки. Это одни из самых редкий мутаций, которые еще слабо изучены. Однако ученые уже пришли к выводу, что цитоплазматические мутации приводят к нарушению зрения и проблемам с центральной нервной системой. Есть теория, что данный вид мутаций также отвечает за появление сахарного диабета.

Самые прочные кости в мире

Например, ген LRP5 отвечает за плотность костей. Его мутация может привести к снижению плотности костной ткани или, наоборот, подарить вам несокрушимые кости.

Одна семья в Коннектикуте (США), как оказалось, имеет мутации LRP5, которые дают их костям такую плотность, что те практически неразрушимы. Никто из них никогда не ломал кость.

Увеличенная сила костей, в особенности позвоночника, черепа и таза, дает членам этой семьи самые прочные скелеты на Земле.

Хотели бы никогда не ломать себе кости?

Как спать по 4 часа в день

Другой ген, DEC2, отвечает за регулирование количества сна, необходимое нам каждую ночь, чтобы правильно функционировать. Большинству из нас нужно восемь часов сна или больше, но около 5% населения наслаждаются несколько иной «мутантной» версией.

Испытания, проведенные на матери с дочкой, у которых были мутации, выявили способность спать всего 4-6 часов каждую ночь. Простые смертные начали испытывать негативные последствия уже через пару дней такого сна, но мутанты переносят это вполне нормально.

Теперь ученые хотят скопировать эту мутацию для других людей, но пока у них это не сильно получается.

Иммунитет к электричеству

А некоторые люди из-за генной мутации вообще имеют иммунитет к электричеству. Обычный человек покрыт миллионами потовых желез, которые обычно прокладывают для электрошока удобный влажный путь прямо в нашу кожу.

Однако один житель Сербии не имеет потовых или слюнных желез из-за редкого генетического заболевания. Это означает, что электричество не может проникнуть в его тело.

Он может подзарядить телефон, чтобы почитать наш Telegram-чат, приготовить пищу, вскипятить воду и даже поджечь что-нибудь, пропуская электричество через свое тело, чем установил несколько рекордов и появился на нескольких телевизионных шоу.

За свою способность он получил прозвище «человек-батарейка»

Иммунитет к ядам

На протяжении сотен лет жители Сан-Антонио де лос Кобрес в Аргентине попивали горную воду, уровень мышьяка в которой превышает безопасный в 80 раз. Несмотря на чрезвычайное повседневное воздействие смертоносного металла, жители остаются абсолютно здоровыми.

И все благодаря мутантному гену AS3MT, который прошел через тысячи лет естественного отбора.

Он позволяет телу обрабатывать мышьяк, не позволяя ему накапливаться в опасных концентрациях, поэтому владельцы этих микроскопических мутантов могут поедать столько мышьяка, сколько им вздумается.

Иммунитет к мышьяку есть только у 6 000 человек в мире.

[attention type=yellow]

Ученые продолжают активно изучать мутации у человека и животных — одни считают, что это поможет вылечить многие болезни, а другие увлечены идеей создания «сверхчеловека».

[/attention]

За счет мутаций он сможет быть невероятно сильным, быстро бегать, иметь иммунитет к электричеству и ядам и многое другое. Однако пока неизвестно ни одного случая, что эти мутации могут сосуществовать вместе.

Все же реальная жизнь — это не кино или комикс про супергероев, чудес здесь не бывает. Хотя некоторые мутации и можно к ним отнести.

Источник: https://Hi-News.ru/eto-interesno/kakie-byvayut-mutacii-i-chem-oni-otlichayutsya.html

Причины мутаций

Мутагенные факторы – воздействия на организм, вызывающие мутации.

К ним относятся: ионизирующее излучение, ультрафиолетовое излучение (УФ), повышенная температура, вирусы, химические вещества.

Признаки мутационной изменчивости:

  • Изменения непредсказуемы
  • У организма могут появиться новые признаки
  • Мутации не имеют направленного характера, то есть нельзя предсказать под действием какого фактора какой ген мутирует
  • Изменения могут быть как вредными, так и полезными
  • Мутации могут быть и доминантными, и рецессивными

Типы мутаций по наследуемости

Генеративные мутации – мутации в гаметах, передаются по наследству.

Соматические мутации – мутации в неполовых клетках организма. Потомству не передаются. Однако, это свойство используется в селекции растений. При вегетативном размножении (черенком, листом, отводком) такого растения признак будет проявляться.

Типы мутаций по характеру действия

Летальные мутации – приводят к смерти организма либо в эмбриогенезе, либо вскоре после рождения.

Полулетальные мутации – очень сильно сказываются на процессах жизнедеятельности организма. В большинстве случаев приводит к смерти.

Нейтральные мутации – практически не сказываются на здоровье человека. Это наблюдается при хромосомной мутации, когда изменения произошли в фрагменте, который не несет информации о признаках организма.

Полезные мутации – лежат в основе эволюционного процесса и отвечают за появление у организма благоприятных признаков в данных условиях среды. Затем, в условиях естественного отбора, признак закрепляется и это приводит либо к появлению вида, либо подвида.

Может ли организм бороться с мутацией?

Если в процессе репликации в цепи ДНК возникает мутация, то специальные ферменты опознают поврежденный участок. Затем они его вырезают, вставляют правильные нуклеотиды и сшивают. Процесс называется репарацией ДНК.

 

Методы исследования генетики человека

Генеалогический метод

Этот метод представляет из себя составление родословных. Благодаря ему можно определить тип наследования того или иного признака. Задачи с генеалогическим древом встречаются в 28 задании ЕГЭ.

Популяционный метод

Заключается в определении частоты встречаемости генов и генотипов рамках одной популяции. Статистически можно определить количество рецессивных генов и гетерозигот. Этот метод также помогает предсказать вероятность появление признака у потомства из этой популяции.

Близнецовый метод

Используется для того, чтобы проверить, как окружающая среда влияет на изменение в генах. Если близнецы воспитывались в разных условиях, то исследование покажет, как их гены модифицировались.

Биохимический метод

Позволяет определить место мутации по изменению в белках, которые были затронуты.

Цитогенетический метод

Заключается в подсчете количества хромосом с использованием микроскопа. Это позволяет определить, есть ли в генотипе лишние хромосомы и есть ли хромосомы деформированные хромосомы.

Источник: https://spadilo.ru/mutacii/

Генные мутации: виды, причины и примеры

Фреймшифт мутация

Определённая последовательность ДНК хранит наследственную информацию, которая может меняться (искажаться) в течение жизни. Такие изменения называются мутациями. Существует несколько видов мутаций, затрагивающих разные участки генетического материала.

Причины возникновения мутаций

По причинам возникновения различают спонтанные и индуцированные мутации.

  • Спонтанные (самопроизвольные) мутации возникают без видимых причин. Эти мутации иногда рассматривают как ошибки трех Р: процессов репликации, репарации и рекомбинации ДНК. Это означает, что процесс возникновения новых мутаций находится под генетическим контролем организма. Например, известны мутации, которые повышают или понижают частоту других мутаций; следовательно, существуют гены-мутаторы и гены-антимутаторы. В то же время, частота спонтанных мутаций зависит и от состояния клетки (организма). Например, в условиях стресса частота мутаций может повышаться.
  • Индуцированные мутации возникают под действием мутагенов.

Мутагены

Мутагены – это разнообразные факторы, которые повышают частоту мутаций. Различают несколько классов мутагенов:

  • Физические мутагены: ионизирующие излучения, тепловое излучение, ультрафиолетовое излучение.
  • Химические мутагены: аналоги азотистых оснований (например, 5-бромурацил), альдегиды, нитриты, метилирующие агенты, гидроксиламин, ионы тяжелых металлов, некоторые лекарственные препараты и средства защиты растений.
  • Биологические мутагены: чистая ДНК, вирусы, антивирусные вакцины.
  • Аутомутагены – промежуточные продукты обмена веществ (интермедиаты). Например, этиловый спирт сам по себе мутагеном не является. Однако в организме человека он окисляется до ацетальдегида, а это вещество уже является мутагеном.

Примеры генных мутаций у людей

  1. Прогерия. Прогерией принято считать одним из самых редких генетических дефектов. Проявляется данная мутация в преждевременном старении организма. Большая часть больных погибает, не достигнув тринадцатилетнего возраста, и немногим удается сохранить жизнь до двадцати лет. Данная болезнь развивает инсульты и болезни сердца, и именно поэтому, чаще всего, причиной смерти является сердечный приступ или инсульт.
  2. Синдром на Юнера Тана (СЮТ). Данный синдром специфичен тем, что подверженные ему передвигаются на четвереньках. Обычно люди СЮТ используют самую простую, примитивную речь и страдают врожденной мозговой недостаточностью.
  3. Гипертрихоз. Так же имеет название “синдром оборотня” или же — ”синдром Абрамса”. Данное явление прослеживается и документируется со времен Средневековья. Люди, подверженные гипертрихозу отличаются количеством волос на теле, превышающим нормы, особенно это распространяется на лицо, уши и плечи.
  4. Тяжелый комбинированный иммунодефицит. Подверженные данному заболеванию уже при рождении лишены эффективной иммунной системы, которой обладает среднестатистический человек. Дэвид Веттер, благодаря которому в 1976 году данная болезнь получила известность, скончался в возрасте тринадцати лет, после неудачной попытки хирургического вмешательства с целью укрепления иммунитета.
  5. Синдром Марфана. Заболевание встречается довольно часто, и сопровождается непропорциональному развитию конечностей, чрезмерной подвижностью суставов. Гораздо реже встречается отклонение выраженное срастанием ребер, следствием чего является или выпирание, или западание грудной клетки. Частой проблемой подверженных донному синдрому является искривление позвоночника.

Источник: https://rew-med.info/gennye-mutacii-vidy-prichiny-i-primery/

Генные мутации

Фреймшифт мутация

Виды генных мутаций:

  • Замена азотистых оснований

  • Сдвиг рамки считывания

  • Инверсия в пределах гена

Генные мутации возникаю чаще, чем хромосомные и геномные, но менее значительно меняют структуру ДНК, в основном касаются только химической структуры отдельно взятого гена.

Представляют собой замену, удаление или вставку нуклеотида, иногда нескольких.

Также к генным мутациям относятся транслокации (перенос), дупликации (повторение), инверсии (переворот на 180°) участков гена, но не хромосомы.

Генные мутации происходят при репликации ДНК, кроссинговере, возможны в остальные периоды клеточного цикла. Механизмы репарации не всегда устраняют мутации и повреждения ДНК. Кроме того сами могут служить источником генных мутаций. Например, при объединении концов разорванной хромосомы часто теряется несколько нуклеотидных пар.

Если системы репарации перестают нормально функционировать, то происходит быстрое накопление мутаций.

Если мутации возникают в генах, кодирующих ферменты репарации, то может нарушится работа одного или нескольких его механизмов, в результате чего количество мутаций сильно возрастет.

Однако иногда бывает обратный эффект, когда мутация генов ферментов репарации приводит к снижению частоты мутаций других генов.

[attention type=red]

Помимо первичных мутаций в клетках могут происходить и обратные, восстанавливающие исходный ген.

[/attention]

Большинство генных изменений, как и мутаций двух других видов, вредны. Появление мутаций, обусловливающих полезные признаки для определенных условий среды, происходит редко. Однако именно они делают возможным процесс эволюции.

Генные мутации затрагивают не генотип, а отдельные участки гена, что, в свою очередь, обуславливает появление нового варианта признака, т. е. аллели, а не нового признака как такового. Мутон — это элементарная единица мутационного процесса, способная приводить к появлению нового варианта признака.

Зачастую, для этого достаточно изменить одну пару нуклеотидов. С этой точки зрения мутон соответствует одной паре комплементарных нуклеотидов. С другой стороны, не все генные мутации являются мутонами с точки зрения последствий.

Если изменение нуклеотидной последовательности не влечет за собой изменения признака, то с функциональной точки зрения мутации не произошло.

Одной паре нуклеотидов соответствует и рекон — элементарная единица рекомбинации. При кроссинговере в случае нарушения рекомбинации происходит неравный обмен участками между конъюгирующими хромосомами.

В результате происходит вставка и выпадение нуклеотидных пар, что влечет сдвиг рамки считывания, в дальнейшем нарушение синтеза пептида с необходимыми свойствами.

Таким образом для искажения генетической информации достаточно одной лишней или потерянной пары нуклеотидов.

[attention type=green]

Частота спонтанных генных мутаций находится в пределах от 10-12 до 10-9 на каждый нуклеотид ДНК на каждое деление клетки. Для проведения исследований ученые подвергают клетки воздействию химических, физических и биологических мутагенов. Вызванные таким образом мутации, называются индуцированными, их частота выше.

[/attention]

Если происходит изменение только одного нуклеотида в ДНК, то такая мутация называется точечной. В случае мутаций по типу замены азотистых оснований одна комплементарная нуклеотидная пара молекулы ДНК заменяется в ряду циклов репликации на другую. Частота подобных происшествий составляет около 20% от общей массы всех генных мутаций.

Примером подобного является дезаминирование цитозина, в результате чего образуется урацил.

В ДНК образуется нуклеотидная пара Г-У, вместо Г-Ц. Если ошибка не будет репарирована ферментом ДНК-гликолазой, то при репликации произойдет следующее.

Цепи разойдутся, напротив гуанина будет установлен цитозин, а напротив урацила — аденин. Таким образом, одна из дочерних молекул ДНК будет содержать аномальную пару У-А.

При ее последующей репликации в одной из молекул напротив аденина будет установлен тимин. Т. е. в гене произойдет замена пары Г-Ц на А-Т.

Другим примером является дезаминирование метилированного цитозина, в результате которого образуется тимин. В последствии может возникнуть ген с парой Т-А вместо Ц-Г.

[attention type=yellow]

Могут быть и обратные замены: пара А-Т при определенных химических реакциях может заменяться на Ц-Г. Например, в процессе репликации к аденину может присоединиться бромурацил, который при следующей репликации присоединяет к себе гуанин. В следующем цикле гуанин свяжется с цитозином. Таким образом в гене пара А-Т заменится на Ц-Г.

[/attention]

Замена одного пиримидина на другой пиримидин или одного пурина на другой пурин называется транзицией. Пиримидинами являются цитозин, тимин, урацил. Пуринами — аденин и гуанин. Замена пурина на пиримидин или пиримидина на пурин называется трансверсией.

Точечная мутация может не привести ни к каким последствиям из-за вырожденности генетического кода, когда несколько кодонов-триплетов кодируют одну и ту же аминокислоту. Т. е.

в результате замены одного нуклеотида может образоваться другой кодон, но кодирующий ту же аминокислоту, что и старый. Такая замена нуклеотидов называется синонимической. Их частота около 25% от всех замен нуклеотидов.

Если же смысл кодона меняется, он начинает кодировать другую аминокислоту, то замена называется мисенс-мутацией. Их частота около 70%.

В случае мисенс-мутации при трансляции в пептид будет включена не та аминокислота, в результате чего его свойства изменятся.

От степени изменения свойств белка зависит степень изменения более сложных признаков организма. Например, при серповидно-клеточной анемии в белке заменена лишь одна аминокислота — глутамин на валин.

Если же глутамин заменяется на лизин, то свойства белка меняются не сильно, т. е. обе аминокислоты гидрофильны.

Точечная мутация может быть такой, что на месте кодирующего аминокислоту кодона возникает стоп-кодон (УАГ, УАА, УГА), прерывающий (терминирующий) трансляцию. Это нонсенс-мутации. Иногда бывают и обратные замены, когда на месте стоп-кодона возникает смысловой. При любой подобной генной мутации функциональный белок уже не может быть синтезирован.

Сдвиг рамки считывания

К генным относятся мутации обусловленные сдвигом рамки считывания, когда происходит изменение количества нуклеотидных пар в составе гена. Это может быть как выпадение, так и вставка одной или нескольких нуклеотидных пар в ДНК. Генных мутаций по типу сдвига рамки считывания больше всего. Наиболее часто они возникают в повторяющихся нуклеотидных последовательностях.

Вставка или выпадение нуклеотидных пар может произойти в следствие воздействия определенных химических веществ, которые деформируют двойную спираль ДНК.

Рентгеновское облучение может приводить к выпадению, т. е. делеции, участка с большим количеством пар нуклеотидов.

[attention type=red]

Вставки нередки при включении в нуклеотидную последовательность так называемых подвижных генетических элементов, которые могут менять свое положение.

[/attention]

К генным мутациям приводит неравный кроссинговер. Чаще всего он происходит в тех участках хромосом, где локализуются несколько копий одного и того же гена. При этом кроссинговер происходит так, что в одной хромосоме возникает делеция участка. Этот участок переносится на гомологичную хромосому, в которой возникает дупликация участка гена.

Если происходит делеция или вставка числа нуклеотидов не кратного трем, то рамка считывания сдвигается, и трансляция генетического кода зачастую обессмысливается. Кроме того, может возникнуть нонсенс-триплет.

Если количество вставленных или выпавших нуклеотидов кратно трем, то, можно сказать, сдвиг рамки считывания не происходит. Однако при трансляции таких генов в пептидную цепь будут включены лишние или утрачены значащие аминокислоты.

Инверсия в пределах гена

Если инверсия участка ДНК происходит внутри одного гена, то такую мутацию относят к генным. Инверсии более крупных участков относятся к хромосомным мутациям.

Инверсия происходит вследствие поворота участка ДНК на 180°. Часто это происходит при образовании петли в молекуле ДНК. При репликации в петле репликация идет в обратном направлении. Далее этот кусок сшивается с остальной нитью ДНК, но оказывается перевернутым наоборот.

Если инверсия случается в смысловом гене, то при синтезе пептида часть его аминокислот будет иметь обратную последовательность, что скажется на свойствах белка.

plustilino © 2019. All Rights Reserved

Источник: https://biology.su/genetics/gene-mutation

Сам себе врач
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: