أنواع وأمثلة من طفرات الحمض النووي

الحمض النووي الطفرات تحدث عندما تكون هناك تغييرات في النوكليوتيد تسلسل يشكل حبلا الحمض النووي. يمكن أن تحدث هذه التعديلات بسبب أخطاء عشوائية في تكرار الحمض النووي أو من خلال التأثيرات البيئية مثل الأشعة فوق البنفسجية والمواد الكيميائية. التغييرات على مستوى النوكليوتيد تستمر للتأثير على النسخ والترجمة من الجين إلى التعبير البروتيني.

يمكن تغيير قاعدة واحدة فقط من النيتروجين في تسلسل أن يغير الأحماض الأمينية التي يعبر عنها ذلك كودون الحمض النووي ، والذي يمكن أن يؤدي إلى بروتين مختلف تمامًا يتم التعبير عنه. يمكن أن تكون هذه الطفرات غير ضارة تمامًا أو قاتلة أو في مكان ما بينهما.

طفرة نقطة - تغيير قاعدة نيتروجين واحدة في تسلسل الحمض النووي—عادة ما يكون النوع الأقل ضررًا لطفرة DNA. الكودونات هي سلسلة من ثلاث قواعد نيتروجين على التوالي يتم "قراءتها" بواسطة رسول RNA أثناء النسخ. هذا الرسول الحمض النووي الريبي ثم يُترجم الكودون إلى حمض أميني يستمر في إنتاج بروتين يعبر عنه الكائن الحي. اعتمادًا على وضع قاعدة النيتروجين في الكودون ، قد لا يكون للطفرة النقطية تأثير على البروتين.

نظرًا لوجود 20 حمضًا أمينيًا فقط وما مجموعه 64 مجموعة ممكنة من الكودونات ، فإن بعض الأحماض الأمينية يتم ترميزها بأكثر من كودون واحد. في كثير من الأحيان ، إذا تم تغيير قاعدة النيتروجين الثالثة في الكودون ، فلن يتأثر الحمض الأميني. وهذا ما يسمى بتأثير التمايل. إذا حدثت الطفرة النقطية في قاعدة النيتروجين الثالثة في الكودون ، فلن يكون لها تأثير على الأحماض الأمينية أو البروتين اللاحق ولا تغير الطفرة الكائن الحي.

على الأكثر ، سوف تتسبب الطفرة النقطية في تغيير حمض أميني واحد في البروتين. في حين أن هذا ليس عادة طفرة قاتلة ، فإنه قد يسبب مشاكل مع نمط طي هذا البروتين و الهياكل الجامعية والرباعية من البروتين.

أحد الأمثلة على طفرة نقطة ليست ضارة هو فقر الدم المنجلي مرض عضال. يحدث هذا عندما تتسبب الطفرة النقطية في وجود قاعدة نيتروجين واحدة في كودون لحمض أميني واحد في حمض الجلوتاميك البروتيني لترميز حمض الأحماض الأمينية بدلاً من ذلك. يؤدي هذا التغيير البسيط الفردي إلى جولة بشكل طبيعي خلية دم حمراء بدلاً من ذلك أن تكون على شكل منجل.

تكون طفرات فراميشيف بشكل عام أكثر خطورة بكثير وغالباً ما تكون أكثر فتكاً من طفرات النقطة. على الرغم من أن قاعدة نيتروجين واحدة فقط تتأثر ، كما هو الحال مع الطفرات النقطية ، في هذه الحالة ، يتم حذف قاعدة مفردة تمامًا أو إدخال قاعدة إضافية في منتصف الحمض النووي تسلسل. يتسبب هذا التغيير في التسلسل في تحول إطار القراءة - ومن هنا يأتي تحول "تغيير الإطار".

تغيير إطار القراءة يغير تسلسل الكودون المكون من ثلاثة أحرف للرسول RNA للنسخ والترجمة. هذا لا يغير فقط الأحماض الأمينية الأصلية ولكن كل الأحماض الأمينية اللاحقة أيضًا. هذا يغير البروتين بشكل ملحوظ ويمكن أن يسبب مشاكل خطيرة ، حتى يؤدي إلى الموت.

يسمى أحد أنواع طفرات تغيير الإطار بإدخال. كما يوحي الاسم ، يحدث الإدراج عندما تتم إضافة قاعدة نيتروجين واحدة عن طريق الخطأ في منتصف التسلسل. هذا يزيل إطار القراءة للحمض النووي والخطأ حمض أميني مترجم. كما أنه يدفع التسلسل بأكمله لأسفل بحرف واحد ، ويغير جميع الكودونات التي تأتي بعد الإدراج ، مما يغير البروتين تمامًا.

على الرغم من أن إدخال قاعدة النيتروجين يجعل التسلسل العام أطول ، فهذا لا يعني بالضرورة زيادة طول سلسلة الأحماض الأمينية. في الواقع ، قد يكون العكس صحيحًا تمامًا. إذا تسبب الإدراج في تحول في الكودونات لإنشاء إشارة توقف ، فقد لا يتم إنتاج البروتين أبدًا. إذا لم يكن كذلك ، سيتم صنع بروتين غير صحيح. إذا كان البروتين المعدل ضروريًا للحفاظ على الحياة ، فمن المرجح أن يموت الكائن الحي.

الحذف هو نوع أخير من الطفرات في الإطار ويحدث عند إخراج قاعدة النيتروجين من التسلسل. مرة أخرى ، هذا يتسبب في تغيير إطار القراءة بأكمله. يغير الكودون وسيؤثر أيضًا على جميع الأحماض الأمينية التي تم ترميزها بعد الحذف. كما هو الحال مع الإدراج ، قد تظهر أيضًا هراء وإيقاف كودونات في الأماكن الخاطئة ،

مثل قراءة النص ، يتم قراءة تسلسل DNA بواسطة messenger RNA لإنتاج "قصة" أو سلسلة من الأحماض الأمينية التي سيتم استخدامها لصنع بروتين. نظرًا لأن كل كودون يبلغ طوله ثلاثة أحرف ، فلنرى ما يحدث عندما تحدث "طفرة" في جملة تستخدم كلمات مكونة من ثلاثة أحرف فقط.

القط الأحمر يأكل الجرذان.

إذا كانت هناك طفرة في النقطة ، ستتغير الجملة إلى:

THC RED CAT يأكل الجرذان.

حرف "e" في كلمة "the" تحور في الحرف "c". في حين أن الكلمة الأولى في الجملة لم تعد هي نفسها ، فإن بقية الكلمات لا تزال منطقية وتبقى كما يفترض أن تكون.

إذا كان الإدخال سيغير الجملة أعلاه ، فقد يكون نصها كما يلي:

The CRE DCA TAT ETH ERA T.

إن إدراج الحرف "c" بعد كلمة "the" يغير بقية الجملة بالكامل. لم تعد الكلمة الثانية ذات معنى ، ولا أي كلمات تتبعها. لقد تغيرت الجملة بأكملها إلى هراء.

يؤدي الحذف إلى فعل شيء مشابه للجملة:

EDC ATA TET HER AT.

في المثال أعلاه ، تم حذف الحرف "r" الذي كان يجب أن يأتي بعد كلمة "". مرة أخرى ، فإنه يغير الجملة بأكملها. بينما تظل بعض الكلمات اللاحقة مفهومة ، تغير معنى الجملة تمامًا. هذا يدل على أنه حتى عندما الكودونات يتم تغييرها إلى شيء ليس هراء مطلقًا ، فهي لا تزال تحول البروتين تمامًا إلى شيء لم يعد قابلاً للتطبيق الوظيفي.