Τύποι γονιδιακών μεταλλάξεων 🧬

🔤 Αντικατάσταση βάσης

Το παράδειγμα της δρεπανοκυτταρικής αναιμίας δείχνει ότι μία ασθένεια μπορεί να είναι το αποτέλεσμα αντικατάστασης μίας μόνο από τα δισεκατομμύρια βάσεων DNA! Αλλαγή αυτού του τύπου ονομάζεται αντικατάσταση βάσης και μπορεί να έχει ποικίλα αποτελέσματα στην πρωτεΐνη που παράγεται από το αντίστοιχο γονίδιο:

Αν η διαφορετική τριπλέτα που προέκυψε κωδικοποιεί το ίδιο αμινοξύ (συνώνυμο κωδικόνιο), δεν αλλάζει η ακολουθία αμινοξέων στην παραγόμενη πρωτεΐνη.
Στις περισσότερες περιπτώσεις, μια αντικατάσταση βάσης δημιουργεί τριπλέτα που κωδικοποιεί διαφορετικό αμινοξύ και κατά συνέπεια μια αλλαγμένη πρωτεΐνη. Αν το διαφορετικό αμινοξύ βρίσκεται στο ενεργό κέντρο ενός ενζύμου ή κοντά σε αυτό, η ενεργότητά του μπορεί να ελαττωθεί ή και να μηδενιστεί. Σε άλλα είδη πρωτεϊνών μπορεί να αλλάξει η δομή και η λειτουργία τους (όπως στην HbS της δρεπανοκυτταρικής αναιμίας).
Σε άλλες περιπτώσεις μία αντικατάσταση βάσης μπορεί να μετατρέψει ένα κωδικόνιο που κωδικοποιεί αμινοξύ σε κωδικόνιο λήξης, με αποτέλεσμα τον τερματισμό σύνθεσης της πολυπεπτιδικής αλυσίδας. Στις περισσότερες από αυτές τις περιπτώσεις καταστρέφεται η λειτουργικότητα της πρωτεΐνης.

➕➖ Προσθήκη ή έλλειψη βάσεων

Ένας άλλος σημαντικός τύπος γονιδιακών μεταλλάξεων περιλαμβάνει προσθήκη ή έλλειψη βάσεων. Αλλαγές στον αριθμό των βάσεων έχουν ως αποτέλεσμα την εμφάνιση μεταλλαγμένων φαινοτύπων.

Αριθμός βάσεων πολλαπλάσιος του τρία

Η προσθήκη ή η έλλειψη διαδοχικών βάσεων σε οποιοδήποτε αριθμό πολλαπλάσιο του τρία δημιουργεί, αντίστοιχα, προσθήκη ή έλλειψη ενός ή περισσότερων αμινοξέων στην πολυπεπτιδική αλυσίδα, που μπορεί να αλλάζει τη λειτουργικότητά της.

Προσοχή

Αν ο αριθμός των βάσεων είναι διαφορετικός του τρία ή πολλαπλασίων του, τότε η αλληλουχία των αμινοξέων δεν εμφανίζει πλέον πολλές ομοιότητες με την αρχική.

Σκεφθείτε

Τι θα δημιουργήσει μεγαλύτερο πρόβλημα στον οργανισμό: η έλλειψη μίας βάσης ή τριών συνεχόμενων βάσεων;

🧬 Τρινουκλεοτιδική επέκταση — «Όταν το γονίδιο μεγαλώνει από γενιά σε γενιά»

Τρινουκλεοτιδική επέκταση

Ένας τύπος μετάλλαξης που ανακαλύφθηκε πρόσφατα είναι η τρινουκλεοτιδική επέκταση, κατά την οποία αυξάνεται ο αριθμός των επαναλήψεων μίας συγκεκριμένης τριπλέτας νουκλεοτιδίων από γενιά σε γενιά.

Μυοτονική δυστροφία

Η τρινουκλεοτιδική επέκταση είναι το αίτιο της μυοτονικής δυστροφίας, μιας αυτοσωμικής επικρατούς μορφής μυϊκής δυστροφίας η οποία εμφανίζεται με σοβαρότερα συμπτώματα από τη μια γενιά στην επόμενη (π.χ. ο παππούς ήπια αδυναμία στα χέρια, η κόρη μέτρια αδυναμία σε χέρια/πόδια, τα παιδιά της σοβαρή μυϊκή αδυναμία).

Πώς εξηγήθηκε η επιδείνωση

Για πολλά χρόνια δεν ήταν γνωστό γιατί τα συμπτώματα βαρύνουν από γενιά σε γενιά. Μόλις προσδιορίστηκε η αλληλουχία του υπεύθυνου γονιδίου, αποκαλύφθηκε ότι η επιδείνωση οφείλεται στην αύξηση του μεγέθους του γονιδίου — δηλαδή στην αύξηση του αριθμού επαναλήψεων της τριπλέτας CTG.

Το γονίδιο βρίσκεται στο χρωμόσωμα 19 και εμφανίζει πολλές επαναλήψεις της τριπλέτας CTG:

Φυσιολογικό άτομο: $5$ έως $37$ επαναλήψεις.
Άτομο που πάσχει: $50$ έως και χιλιάδες επαναλήψεις.

Σύνδρομο του εύθραυστου Χ

Το σύνδρομο του εύθραυστου Χ είναι η δεύτερη σε συχνότητα, μετά το σύνδρομο Down, αιτία διανοητικής καθυστέρησης που σχετίζεται με γενετική ανωμαλία. Η ονομασία οφείλεται στη θραύση, κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες, μικρού τμήματος του χρωμοσώματος Χ στους πάσχοντες.

Οφείλεται στον μεγάλο αριθμό επαναλήψεων της τριπλέτας CGG σε συγκεκριμένο γονίδιο (FMR1) του χρωμοσώματος Χ:

Φυσιολογικά άτομα: κατά μέσο όρο $30$ επαναλήψεις.
Πάσχοντες: από $200$ και ξεπερνούν σε μερικές περιπτώσεις τις $1.300$ επαναλήψεις.
«Λανθάνουσα μορφή» (προμετάλλαξη): $50-200$ επαναλήψεις σε άτομα που δεν πάσχουν αλλά τη φέρουν.

Ο αριθμός των επαναλήψεων σε οικογένειες που φέρουν τη μετάλλαξη σε λανθάνουσα μορφή αυξάνεται από γενιά σε γενιά.