Genmutaties van DNA-ketentypes: Tautomerie en substituties

Enkele van de belangrijke soorten genmutaties van de DNA-keten zijn: (a) Tautomerie en (b) Vervangingen (vervangingen)!

Gen- of puntmutaties zijn stabiele veranderingen in genen, dwz DNA-keten. Hoewel elk gen een potentiële plaats is voor een mutatie, muteren sommige genen vaker dan andere genen. Dergelijke muteerbare genen worden algemeen aangetroffen in planten en dieren. In bacteriën komen spontaan ontstane genmutaties voor met een frequentie van ongeveer één op 106 gen-duplicaties.

Vaak produceert een verandering in een gen of nucleotide-paar geen detecteerbare mutatie. Het punt of de genmutatie betekent dus het proces waardoor nieuwe allelen van een gen worden geproduceerd. Het kleinste deel van het gen dat kan muteren, wordt een muton genoemd. De kleinste muton in een gen is een paar DNA-basen. De verschillende typen zijn:

(a) Tautomerie:

De veranderde paringkwaliteiten van de basen (paring van purine met purine en pyrimidine met pyrimidine) zijn te wijten aan het fenomeen tautomerie. Tautomeren zijn de alternatieve vormen van basen en worden geproduceerd door herrangschikkingen van elektronen en protonen in de moleculen (Fig. 6.46).

Tautomerie wordt veroorzaakt door bepaalde chemische mutagenen. In de volgende replicatie worden purines gepaard met pyrimidines en het basenpaar wordt op een bepaalde locus veranderd. De ongebruikelijke vormen zijn onstabiel en bij de volgende replicatie keert de cyclus terug naar hun normale vormen.

Als gevolg van tautomerisatie wordt de amino (-NH2) -groep van cytosine en adenine omgezet in een imino (-NH) -groep en eveneens keto (C = 0) van thymine en wordt guanine omgezet in een enolgroep (-OH). Tautomere thymine paren met normale guanine en cytosine met adenine. Een dergelijke paring van stikstofhoudende basen is bekend als verboden basenparen of ongebruikelijke basenparen.

Fig. 6.47. Conversie van een A = T paar naar G = C en G = C paar naar A = T base door tautomerisatie (After Burns, 1969).

(b) Vervangingen (vervangingen):

Dit zijn genmutaties waarbij een of meer stikstofhoudende baseparen met anderen worden veranderd. Het kan verder uit drie subtypes bestaan, namelijk Transition, Transversion en Frameshift. In transitie, een purine (adenine of guanine) of een pyrimidine (cytosine of thymine of uracil) in

tripletcode van DNA of m-RNA is vervangen door zijn type, dwz een purine vervangt purine en pyrimidine vervangt pyrimidine.

Transversies zijn substitutiegen-mutaties waarin een purine (adenine of guanine) wordt vervangen door pvrimidine (thymine of cytosine) of vice versa (figuur 6, 48).

Fig. 6.50. De negen codons die kunnen resulteren uit een enkele baseverandering van het tyrosine codon UAU. Zware lijnen duiden op transversies, andere overgangen. Twee mogelijke stopcodons worden getoond. Alles bij elkaar zijn er zes mogelijke missense mutaties, twee mogelijke nonsense mutaties en een stille mutatie.

Tijdens frameshift-type van genmutaties vindt toevoeging of verwijdering van enkelvoudige stikstofhoudende base plaats. Geen van de codons blijft in dezelfde oorspronkelijke positie en het lezen van genetische code wordt lateraal in de voorwaartse of achterwaartse richting verschoven (figuur 6.52).

Genmutaties die de substitutie, deletie of inserties van een enkel basenpaar omvatten, worden puntmutaties genoemd. De genmutaties waarbij meer dan één baseparen of volledige genen betrokken zijn, worden grove mutaties genoemd.