Genové mutace

genové mutace, tiché mutace, substituce, delece, inzerce, tranzice, transverze

Mutace jsou obecně náhlé změny ve smyslu genetické informace a změny jejího přenosu v organizmu. Obecně se rozlišují mutace na genové, chromozomové a genomové. Poslední dva typy mutací byly popsány v kapitole cytogenetiky.

Genová mutace je dědičná změna genetické informace, jejíž molekulární podstatou je nukleotidová substituce, delece nebo inzerce v řetězci DNA. Všeobecně se mutace vyznačují základními pěti znaky:

1. mutace vzniká náhle, bez přechodů,
2. nové formy jsou zcela konstantní,
3. mutace jsou kvalitativní změny,
4. mutace probíhají v různých směrech (jsou škodlivé i užitečné),
5. tytéž typy mutací mohou vznikat opakovaně.

Alelu příslušného genu převládající v přírodní populaci označujeme jako standardní alelu (v angličtině se nazývá wild) a od ní se mutací odvozuje mutantní alela. Fenotypu standardní alely odpovídá standardní fenotyp a mutantní alele fenotyp mutantní. Jsou však mutantní alely, které se ve fenotypu neprojeví. Jsou výsledkem tzv. tiché mutace, tj. mutace spočívající ve změně kodonu, která se neprojevuje ve funkci polypeptidového řetězce. Mutace, kterou se inaktivuje funkce genového produktu, případně zastavuje nebo snižuje jeho syntéza, je mutace škodlivá. Většina mutací je tohoto typu. Alely, které vznikají těmito mutacemi, jsou recesivní.

Co se týká směru účinku mutací je nutno rozeznávat:

1. původní mutaci, kterou se standardní alela mění v mutantní,
2. zpětnou mutaci, kterou se mutantní alela mění částečně nebo úplně ve standardní.

Členění genových mutací

• nukleotidové substituce
• posunové mutace

Mutace mohou v přírodě vznikat samovolně, v takovém případě mluvíme o mutacích spontánních, jejichž procento výskytu je velmi nízké. Procento mutací můžeme zvýšit cílením působením mnoha faktorů (mutagenů) záměrně, takové mutace označujeme jako indukované. Jako mutagen  se označuje fyzikální faktor (např. UV záření, teplo atd.) nebo chemická látka (chemomutagen) vyvolávající mutace. Mutabilita je označení schopnosti genu mutovat. Asi neexistují geny, které by tuto vlastnost neměly, neboť molekulární podstata mutability spočívá v těchto vlastnostech nukleových kyselin:

• tautomerie purinových a pyrimidinových bází,
• depurinace a depyrimidinace,
• deaminace cytozinu a adeninu.

Reverze je úplná či částečná změna mutantního fenotypu ve standardní způsobená zpětnou nebo supresorovou mutací.

• reverze operační
• reverze pravá

Reparace poškozené molekuly DNA jsou enzymaticky řízené procesy, kterými se do jisté míry poškození a chyby v genomové DNA odhalují, opravují a odstraňují. Tyto procesy neustále probíhají.

Tiché mutace

Tiché mutace tj. mutace spočívající ve změně kodonu (stejně jako při normální mutaci), ale v důsledku degenerovanosti genetického kódu nedochází ke změně aminokyseliny v polypeptidovém řetězci nebo dojde ke změně sekvence aminokyselin, která se neprojeví ve funkci polypeptidového řetězce. Jejich základem může být:

1.  nukleotidová synonymní substituce, tj. změna kodonu pro určitou aminokyselinu v jiný kodon stejného smyslu.

2. nukleotidová neutrální substituce, tj. změna nukleotidu, při které dochází ke změně smyslu kodonu neprojevujícího se ve funkci kódovaného polypeptidového řetězce.

Výsledný protein je strukturně odlišný, ale má stejnou funkci jako původní.