Extras din curs

Modificările spontane ale AND ce determină apariţia unei mutaţii pot implica un număr variat de perechi de nucleotide : de la o singură pereche (mutaţii punctiforme) la sute de perechi de nucleotide (mutaţii genice sau cromosomale).

MUTATIILE PUNCTIFORME – pot fi datorate : substituirii unei perechi de nucleotide de către o alta (mutaţii prin substituţie), eliminării (deleţiei), inserării unei noi perechi de nucleotide (adiţie), inversării unei anumite secvenţe de nucleotide (inversii) sau duplicaţiilor.

a) Mutaţiile prin substituţie pot fi clasificate la rândul lor, în funcţie de nucleotida înlocuită în :

- mutaţii de tip tranziţie – constau în înlocuirea unei purine cu o altă purină sau a unei pirimidine cu o altă pirimidină (AT → GC ; TA → CG ; GC → AT ; CG → TA)

- mutaţii de tip transversie – constau în înlocuirea unei purine cu o pirimidină şi invers (AT ↔ TA ; AT ↔ CG ; GC ↔ CG ; GC ↔ TA).

Schimbarea sucesiunii normale a nucleotidelor, conduce la greşeli de împerechere în cursul proceselor de replicare, recombinare sau reparare.

Deseori, greşelile de împerechere pot avea loc datorită faptului că bazele azotate se pot găsi într-o formă tautomeră, diferită de cea normală (ceto →enol sau amino →imino).

Cercetările efectuate asupra greşelilor ce apar în cursul replicării, au evidenţiat faptul că acestea nu se produc la întâmplare.

La nivelul moleculelor de ADN există anumite zone predispuse la mutaţii cu o frecvenţă crescută. Aceste zone au primit denumirea de puncte fierbinţi (hot spots).

Consecinţa modificărilor ce apar în succesiunea normală a nucleotidelor din structura ADN, poate fi modificarea cadrului de citire al mesajului genetic şi ca urmare, a fenotipului determinat de acesta. Alteori, datorită caracterului degenerat al codului genetic, mutaţia va rămâne fără consecinţe fenotipice.

De exemplu :

- substituirea unei nucleotide conduce la înlocuirea unui aminoacid cu un altul, în structura proteinei (ca în cazul hemoglobinei), reprezintă o mutaţie cu sens greşit (missense mutation) ;

- când substituirea unei nucleotide din genă nu determină modificări în succesiunea aminoacizilor din structura proteinei (datorită degenerării codului genetic), mutaţia se consideră a fi cu acelaşi sens (same sense mutation) sau mutaţie tăcută (silent mutation) ;

- când consecinţa mutaţiei este terminarea anormală a sintezei proteinei, mutaţia este denumită mutaţie nonsens (determină apariţia unui codon stop într-o poziţie diferită decât cea normală).

In unele situaţii deşi mutaţia determină anumite modificări în succesiunea aminoacizilor din catena polipeptidică, funcţia proteinei nu este modificată. In acest caz se spune că mutaţia este neutră (neutral mutation).

b) Mutaţiile prin deleţie – presupun eliminarea uneia sau mai multor nucleotide din

molecula de ADN. S-a dovedit că la bacterii, prin deleţie pot fi eliminate chiar şi gene întregi. Cu toate acestea pentru ca bacteriile mutante să supravieţuiască este necesar ca gena eliminată să nu fie esenţială supravieţuirii.

Mutaţiile prin deleţie ocupă, ca frecvenţă, un loc important între mutaţiile spontane. Astfel, la E. coli, ele reprezintă aproximativ 5% din totalul mutaţiilor spontane.

Consecinţele mutaţiilor prin deleţie sunt :

- Inactivarea completă a produsului codificat de o genă- prin eliminarea unei părţi din aceasta sau a genei în întregime ;

- Detrmină uneori fuziunea unei gene cu o alta, astfel că amândouă ajung să fie controlate simultan ;

- Determină modificarea cadrului de citire a mesajului genetic (mutaţii de tip frameshift), iar modificările fenotipice sunt evidente ; ele nu permit apariţia de mutaţii de reversie cu excepţia cazurilor în care are loc inserarea corectă a secvenţei lipsă.

c) Mutaţiile prin inversie – sunt determinate de situaţia în care anumite secvenţe de ADN

nu sunt eliminate ci sunt integrate în ADN-ul de origine, în orientare inversă decât cea normlă.

Inversiile pot fi determinate de aceleaşi cauze ca şi deleţiile, cu deosebirea că, în cazul inversiilor recombinarea genetică se realizează la nivelul unor secvenţe repetate inversat, localizate pe aceeaşi moleculă de ADN. In cazul mutaţiilor prin inversie pot apare, relativ uşor, revertanţi, fenomen datorat de obicei tot recombinării genetice. Cu toate acestea, reversia completă şi exactă este un fenomen destul de rar, deoarece recombinarea genetică ar trebui să se realizeze exact între aceleaşi secvenţe care au fost afectate.

d) Mutaţiile prin adiţie sau inserţie – sunt cauzate de inserarea unei nucleotide sau a unei

secvenţe de nucleotide la nivelul unei regiuni a ADN. De cele mai multe ori , asemenea mutaţii se datorează integrării elementelor genetice transpozabile : transpozonilor (Tn) sau sau secvenţelor de inserţie (IS).

Integrarea unei anumite secvenţe de nucleotide într-o genă, determină de obicei inactivarea acesteia, prin modificarea cadrului de citire. Mutaţiile de acest tip produse de Tn sau de IS, pot suferi reversii la tipul normal, deoarece eliminarea secvenţelor integrate se elimină în mod corect.

e) Mutaţiile prin duplicaţie – reprezintă o categorie de mutaţii datorate copierii unei

anumite secvenţe de ADN şi integrarea sa în continuarea celei iniţiale (în tandem). De cele mai multe ori regiunile duplicate sunt alcătuite din copii multiple ale aceleiaşi secvenţe, având astfel lungimi foarte mari. Cea mai importantă proprietate a mutaţiilor prin duplicaţie este instabilitatea lor, ele putând reveni cu uşurinţă la tipul normal. Se pare că mutaţiile prin duplicaţie au avut un rol important în evoluţia materialului genetic.

De obicei o genă nu se poate modifica fără ca funcţia sa originară să se schimbe, iar dacă funcţia respectivă este una esenţială, organismul respectiv nu poate supravieţui.

Totuşi, atunci când au loc duplicaţii, rezultă două copii ale aceleiaşi gene, dintre care una poate suferi la rândul ei, mutaţii putând dobândi funcţii noi.

Acest mecanism permite vieţuitoarelor de a deveni din ce în ce mai complexe, prin mărirea numărului de gene şi a cantităţii de informaţie genetică.