GEN MUTASYONLARI: NELERDEN OLUŞURLAR, TÜRLERI VE SONUÇLARI - BIYOLOJI - 2024

Gen mutasyonları veya spesifik olanlardır ki farklı bir hale bir gen değişikliğinin bir alel. Bu değişiklik bir gen içinde, bir lokusta veya noktada meydana gelir ve yeri tespit edilebilir.

Aksine, kromozom mutasyonlarında, kromozom kümeleri, bütün bir kromozom veya bunun parçaları genellikle etkilenir. Bir geni etkileyen kromozom kırılmaları durumunda meydana gelebilse de, mutlaka gen mutasyonlarını içermezler.

Şekil 1. Fare kuyruğunun şeklini kontrol eden bir gendeki mutasyon. Kaynak: (Fotoğraf, Emma Whitelaw'ın izniyle, Sidney Üniversitesi, Avustralya.), Via Wikimedia Commons

DNA dizilemesine uygulanan moleküler araçların geliştirilmesiyle nokta mutasyonu terimi yeniden tanımlandı. Günümüzde bu terim genellikle DNA'daki bir çift veya birkaç bitişik azotlu baz çiftindeki değişiklikleri belirtmek için kullanılmaktadır.

Mutasyonlar nedir?

Mutasyon, popülasyonlarda genetik çeşitliliği ortaya çıkaran mükemmel bir mekanizmadır. Bir organizmanın genotipinde (DNA), rekombinasyon veya genetik yeniden düzenlemeden değil, kalıtımdan veya olumsuz çevresel faktörlerin (toksinler ve virüsler gibi) etkisinden kaynaklanan ani değişiklikten oluşur.

Bir mutasyon, germ hücrelerinde (yumurta ve sperm) meydana gelirse yavruları aşabilir. Bireyde küçük varyasyonlara, muazzam varyasyonlara - hatta hastalıklara neden olabilir - ya da herhangi bir etki olmaksızın sessiz kalabilirler.

Genetik materyaldeki varyasyonlar daha sonra doğada fenotipik çeşitlilik oluşturabilir, farklı türlerin bireyleri arasında veya hatta aynı türler arasında da olabilir.

Gen türleri veya nokta mutasyon değişiklikleri

İki tür gen mutasyonel değişikliği vardır:

Azot baz değişiklikleri

Bir çift azotlu bazın diğeriyle ikame edilmesinden oluşurlar. Sırasıyla iki türe ayrılırlar: geçişler ve geçişler.

• Geçişler: bir bazın aynı kimyasal kategoriden bir başkası ile ikame edilmesini içerir. Örneğin: başka bir purin için bir pürin, guanin için adenin veya adenin için guanin (A → G veya G → A). Bir pirimidinin başka bir pirimidin ile ikame edilmesi durumu da söz konusu olabilir, örneğin: timin yerine sitozin veya sitozin (C → T veya T → C) için timin.
• Transversiyonlar: farklı kimyasal kategorileri içeren değişikliklerdir. Örneğin, bir pirimidinden bir pürine geçiş durumu: T → A, T → G, C → G, C → A; veya bir pirimidin için bir pürin: G → T, G → C, A → C, A → T.

Geleneksel olarak, bu değişiklikler çift sarmallı DNA'ya referansla açıklanır ve bu nedenle çifti oluşturan bazlar ayrıntılı olmalıdır. Örneğin: bir geçiş GC → AT olurken, bir dönüşüm GC → TA olabilir.

Şekil 2. Nokta mutasyon değişikliklerinin türleri. Kaynak: (Sara tarafından - Kendi çalışması, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=24341301)

Eklemeler veya silmeler

Bir genin bir çift veya birden fazla çift nükleotidinin giriş veya çıkışından oluşurlar. Etkilenen birim nükleotid olmasına rağmen, genellikle her zaman ilgili baz çiftlerine veya çiftlerine atıfta bulunuruz.

Sonuçlar

-Temel konseptler

Gen mutasyonlarının sonuçlarını incelemek için önce genetik kodun iki temel özelliğini incelemeliyiz.

1. Birincisi, genetik kodun dejenere olmasıdır. Bu, proteindeki aynı tip amino asidin DNA'daki birden fazla üçlü veya kodon tarafından kodlanabileceği anlamına gelir. Bu özellik, DNA'da amino asit türlerinden daha fazla üçlü veya kodonun varlığını ifade eder.
2. İkinci özellik, genlerin, protein sentezi sırasında çevirinin sonlandırılması için kullanılan durdurma kodonlarına sahip olmasıdır.

-Gen mutasyon senaryoları

Strut mutasyonlarının meydana geldikleri belirli yere bağlı olarak farklı sonuçları olabilir. Bu nedenle, iki olası senaryoyu görselleştirebiliriz:

1. Mutasyon, proteinin kodlandığı genin bir bölümünde meydana gelir.
2. Mutasyon, düzenleyici sekanslarda veya proteinin belirlenmesine dahil olmayan diğer sekans türlerinde meydana gelir.

-İlk senaryonun işlevsel sonuçları

İlk senaryodaki gen mutasyonları aşağıdaki sonuçları üretir:

Sessiz mutasyon

Bir kodon, aynı amino asidi kodlayan başka bir kodon değiştiğinde gerçekleşir (bu, kodun dejenereliğinin bir sonucudur). Bu mutasyonlara sessiz denir, çünkü gerçek anlamda ortaya çıkan amino asit dizisi değişmez.

U dönüşü mutasyonu

Kodon değişikliği bir amino asit değişikliğini belirlediğinde ortaya çıkar. Bu mutasyon, eklenen yeni amino asidin doğasına bağlı olarak farklı etkilere sahip olabilir.

Orijinaline benzer nitelikte kimyasal ise (eşanlamlı ikame), ortaya çıkan proteinin işlevselliği üzerindeki etkisi ihmal edilebilir olabilir (bu tür değişikliğe genellikle konservatif değişiklik denir).

Öte yandan, ortaya çıkan amino asidin kimyasal yapısı orijinalinden çok farklı olduğunda, etki değişken olabilir ve ortaya çıkan protein işe yaramaz hale getirilebilir (konservatif olmayan değişim).

Gen içindeki böyle bir mutasyonun spesifik konumu, değişken etkilere sahip olabilir. Örneğin, mutasyon, proteinin aktif merkezine yol açacak sekansın bir kısmında meydana geldiğinde, hasarın, daha az kritik bölgelerde meydana geldiğinden daha büyük olması beklenir.

Saçma mutasyon

Değişiklik bir çeviri durdurma kodonu oluşturduğunda gerçekleşir. Bu tür bir mutasyon genellikle iki işlevli proteinler (kesilmiş bir protein) üretir.

Eklemeler veya silmeler

Özdeş olmasa da saçma mutasyona eşdeğer bir etkiye sahiptirler. Etki, DNA okuma çerçevesi değiştiğinde ortaya çıkar (okuma çerçevesi kaydırma veya çerçeve kaydırma olarak bilinen bir fenomen).

Bu varyasyon, mutasyonun (ekleme veya delesyonun) meydana geldiği yerden bir gecikme ve dolayısıyla protein amino asit dizisinde bir değişiklik olan bir haberci RNA (mRNA) üretir. Bu tür mutasyonlara sahip genlerden elde edilen protein ürünleri tamamen işlevsiz olacaktır.

İstisnalar

Tam olarak üç nükleotidin (veya üçün katları) eklenmesi veya silinmesi meydana geldiğinde bir istisna meydana gelebilir.

Bu durumda, değişikliğe rağmen okuma çerçevesi değişmeden kalır. Bununla birlikte, sonuçta ortaya çıkan proteinin, ya amino asitlerin dahil edilmesinden (ekleme durumunda) ya da bunların kaybından (silme durumunda) dolayı işlevsiz olduğu göz ardı edilemez.

-İkinci senaryonun işlevsel sonuçları

Düzenleyici benzeri dizilerde veya proteinlerin belirlenmesine dahil olmayan diğer dizilerde mutasyonlar meydana gelebilir.

Bu durumlarda mutasyonların etkisini tahmin etmek çok daha zordur. Daha sonra, nokta mutasyonunun bu DNA fragmanının var olan çok sayıda gen ekspresyonu düzenleyicisi ile etkileşimini nasıl etkilediğine bağlı olacaktır.

Yine, okuma çerçevesinin kırılması veya bir regülatörün bağlanması için gerekli olan bir parçanın basit bir şekilde kaybı, protein ürünlerinin işlevsizliğinden aynı miktarlarda kontrol eksikliğine kadar değişen etkilere neden olabilir.

-Sıklıkla hastalıklara yol açan vakalar

Çok nadir görülen nokta mutasyonunun bir örneği, sözde duyu kazanımı mutasyonudur.

Bu, durdurma kodonunun bir kodlama kodonuna dönüştürülmesinden oluşur. Bu, durdurma kodonu UAA'nın CAA kodonuna değiştirilmesinin neden olduğu Sabit Yay Hemoglobini (allelik varyant HBA2 * 0001) olarak adlandırılan bir hemoglobin varyantı durumudur.

Bu durumda nokta mutasyonu, 30 amino asit genişletilmiş kararsız bir α-2 hemoglobin ile sonuçlanır ve alfa-talasemi adı verilen bir kan hastalığına neden olur.

Referanslar

1. Eyre-Walker, A. (2006). İnsanlarda Yeni Zararlı Amino Asit Mutasyonlarının Fitness Etkilerinin Dağılımı. Genetik, 173 (2), 891–900. doi: 10.1534 / genetik.106.057570
2. Hartwell, LH ve diğerleri. (2018). Genlerden Genomlara Genetik. Altıncı baskı, MacGraw-Hill Education. sf.849
3. Novo-Villaverde, FJ (2008). İnsan Genetiği: Biyotıp alanında Genetiğin kavramları, mekanizmaları ve uygulamaları. Pearson Education, SA s. 289
4. Nussbaum, RL vd. (2008). Tıpta Genetik. Yedinci baskı. Saunders, s. 578.
5. Stoltzfus, A. ve Cable, K. (2014). Mendel Mutasyonculuğu: Unutulmuş Evrimsel Sentez. Biyoloji Tarihi Dergisi, 47 (4), 501–546. doi: 10.1007 / s10739-014-9383-2