Генные мутации. Классификация. Наследственные заболевания у человека, вызванные генными мутациями. Антимутационные барьеры и механизмы.

Генные точечные мутации — это изменения числа и/или последовательности нуклеотидов в структуре ДНК: вставки, выпадения, перемещения, замещения нуклеотидов в пределах отдельных генов, приводящие к изменению количества или качества соответствующих белковых продуктов.

Классификация:

1.Мутации, ведущие к изменению структуры гена:

-Замена одних оснований другими в смысловой части экзона дает 20% всех спонтанных мутаций. Происходит во время репликации ДНК.

-Изменение количества нуклеотидных пар, входящих в состав гена делеция, дупликация, ведет к сдвигу рамки считывания.

-Изменение порядка нуклеотидных последовательностей в пределах гена инверсия на 180 ведет к сдвигу рамки считывания.

-Точечные замены нуклеотидов на границе экзонинтрон могут быть причиной сплайсинговой мутации.

-Динамические мутации — нарастание триплетных поворотов в кодирующих и некодирующих участках гена.

2.Мутации, вызванные заменой азотистых оснований:

-Простые замены — транзиции.

-Перекрестные замены — трансверсии.

3.Мутации со сдвигом рамки считывания:

-Рамка считывания — это нуклеотидная последовательность, которая начинается с инициирующего кодона, структурного гена.

-Мутация со сдвигом рамки считывания — тип мутации в последовательности ДНК, для которого характерна вставка или делеция нуклеотидов, в количестве не кратном трем. В результате происходит сдвиг рамки считывания при транскрипции мРНК.

Следует различать мутацию сдвига рамки считывания, в которой происходит вставка или делеция нуклеотида, от однонуклеотидного полиморфизма, в котором происходит замена одного нуклеотида на другой.


Механизм действия

В связи с триплетным характером генетического кода, вставка или делеция числа нуклеотидов, не кратных трем, приводит к сильному искажению информации в транскрибируемой мРНК. Также в результате может появиться стоп-кодон, что приводит к преждевременной терминации синтеза протеина.


Также может произойти и обратная ситуация, когда измененный стоп-кодон начинает кодировать какую-либо аминокислоту. Это приводит к аномальному удлинению полипептидной цепи. Когда делеция и вставка кодонов происходят друг за другом последовательно в одной и той же точке цепи кодонов в ДНК, это может привести к синтезу белка нужной длины, но с другой аминокислотой в измененном фрагменте. Это мутация — однонуклеотидный полиморфизм.

Заболевания:

-Серповидно — клеточная анемия.

-Муковисцедоз.

-Фенилкенотурия.

Антимутационные барьеры и механизмы:


Важное значение для ограничения неблагоприятных последствий генных мутаций имеют естественные антимутационные барьеры. Одним из них является парность хромосом в диплоидных наборах хромосом эукариот, которая препятствует проявлению рецессивных мутаций у гетерозиготных особей.

Главным антимутационным барьером рассматривается выработавшая в процессе эволюции способность к репарации наследственного материала. Её сущность — в устранении из наследственного материала клетки изменённого участка.

Различают 3 системы репарации генетического материала:

- Эксцизионная репарация - репарация путём вырезания:


Механизм эксцизионной репарации заключается в ферментативном разрушении изменённого участка молекулы ДНК с последующим восстановлением на этом отрезке нормальной последовательности нуклеотидов.