12. Генні мутації. Множинний алелізм. Репарація днк. Хромосомні перебудови

Генні мутації являють собою молекулярні, не видимі в світловому мікроскопі зміни структури ДНК. До мутацій генів відносяться будь-які зміни молекулярної структури ДНК, незалежно від їх локалізації та впливу на життєздатність. Деякі мутації не роблять ніякого впливу на структуру і функцію відповідного білка. Інша (більша) частина генних мутацій призводить до синтезу дефектного білка, не здатної виконувати властиву йому функцію. Саме генні мутації обумовлюють розвиток більшості спадкових форм патології.

Мутон – це найменша ділянка молекули ДНК (пара нуклеотидів), зміни якої призводять до мутації. Новий стан гена після мутації називають прямим, а повернення гена до природного стану – зворотним. Частота мутацій залежить від багатьох чинників: генотипу організму, типу клітин (так, за алелем гемофілії мутація в яйцеклітині відбувається набагато частше, ніж у сперматозоїді).

Більшість генних мутацій не виявляються, бо найчастіше це рецесивні мутації. Перехід рецесивних мутацій у гомозиготний стан спричинює прояв генних мутацій та появу багатьох захворювань: альбінізму, дальтонізму, гемофілії, фенілкетонурії.

Точкові мутації, часто викликані хімічними речовинами або помилками при реплікації ДНК, являють собою заміну одного нуклеотиду іншим. Найбільше загальні — заміна пурину на пурин (A↔G) або піримідину на піримідин (C↔T). Така заміна може бути викликана азотистою кислотою, помилкою спарювання основ або мутагенними аналогами основ, наприклад, 5-бромо-2-дезоксиуридином (BrdU). Менш загальний випадок — трансверсія, або заміна пурину на піримідин або піримідину на пурин (C/T↔A/G). Точкова мутація може бути нейтралізована іншою точковою мутацією, в якій нуклеотид змінюється назад до свого оригінального стану (дійсна реверсія) або додатковою мутацією де-небудь у іншому місці, яка приводить до відновлення функціональності гена (додаткова реверсія). Такі зміни класифікуються як переходи або трансверсії. Приклад трансверсії — аденін, що перетворюється на цитозин. Точкові мутації, які відбуваються в межах області гена що кодує білки, можуть бути класифіковані на три види, залежно від того, для чого використовуються помилкові кодони:

Безмовні мутації: які кодують ту ж саму амінокислоту.

Міссенс-мутації: які кодують іншу амінокислоту.

Нонсенс-мутації: які кодують код зупинки (стоп-кодон) трансляції білка.

Вставки додають один або більше нуклеотидів до ДНК. Вони звичайно викликані мобільними генетичними елементами, або помилками протягом копіювання елементів, що повторюються (наприклад AT повторення). Вставки в кодуючі області гена можуть змінювати сплайсинг мРНК або викликати зсув рамки зчитування (англ. frameshift ), обидва типи мутацій можуть значно змінити продукт гена. Вставки можуть бути звернені делецією мобільного генетичного елементу.

Делеції видаляють один або більше нуклеотидів із ДНК. Подібно до вставок, ці мутації можуть викликати зсув рамки зчитування гена. Вони незворотні.

Інсерції - це мутація зсуву рамки читання, коли в молекулу ДНК вбудовується один або кілька нуклеотидів.

Порушенні зчитування інформації, зсуві рамки зчитування, званому фреймшіфтом (від англ. frame - рамка + shift : - зрушення, переміщення), коли молекулярні зміни ДНК призводять до зміни триплетів в процесі трансляції поліпептидного ланцюга.

У кожного організму є лише по два алельних гени. Разом з тим нерідко в природі кількість алелів може бути більше двох, коли якийсь локус може перебувати в різних станах. У таких випадках говорять про множинні алелі або множинний алеломорфізм.