MUTACJE GENOWE- SUBSTYTUCJE. MUTACJE spontaniczne indukowane. germinalne somatyczne. genomowe chromosomowe genowe.

Transkrypt

1 WSZYSTKIE OSOBNIKI TEGO SAMEGO GATUNKU POSIADAJĄ TE SAME GENY! NIE WSZYSTKIE OSOBNIKI DANEGO GATUNKU POSIADAJĄ TAKIE SAME GENY MIEJSCA KODUJĄCE W GENACH SĄ CHRONIONE PRZED UTRWALENIEM ZMIAN- MIEJSCA KONSERWATYWNE DLATEGO WIĘKSZOŚĆ GENÓW WYSTĘPUJE TYLKO W JEDNEJ FORMIE (BRAK JEST FORM ALTERNATYWNYCH- ALLELI) WYSTĄPIENIE ZMIANY W SEKWENCJI GENU (MUTACJI) NIE JEST JEDNOZNACZNE ZE ZMIANĄ FENOTYPOWĄ MUTACJE spontaniczne indukowane germinalne somatyczne genomowe chromosomowe genowe euploidie aneuploidie - delecje substytucje - nullisomie - duplikacje -monosomie - trisomie - tetrasomie - inwersje -translokacje -chr. Koliste insercje delecje -izochromosomy MUTACJE GENOWE- SUBSTYTUCJE Substytucja- zmiana jednego nukleotydu na inny tranzycja- zmiana jednej zasady purynowej na drugą purynową (A G), lub pirymidynowej na pirymidynową (T C) transwersja- zamiana zasady purynowej na pirymidynową lub odwrotnie (A T)/ (A C)/ (G T)/ (G C)/ AACGTACAGT TTGCA TGTCA tranzycja AACGCACAGT TTGCG TGTCA AACGTACAGT TTGCA TGTCA transwersja AACGAACAGT TTGCT TGTCA 1

2 MUTACJE GENOWE- INSERCJE I DELECJE Insercja- wstawienie jednego lub kilku nukleotydów Delecja- ubytek jednego lub kilku nukleotydów AACGTACAGT TTGCATGTCA insercja AACGTTACAGT TTGCAA TGTCA AACGTACAGT TTGCATGTCA delecja AACG*ACAGT TTGC* TGTCA PRZYCZYNY POWSTAWANIA MUTACJI Mutacje spontaniczne- często odwracalne! błędy w czasie replikacji błędy polimerazy tautomeria zasad NH 2 na =NH -CO na =C-OH Grupa ketonowa zamiena się w enolową MUTACJE SPONATNICZNE Częstość mutacji spontanicznych może się wahać od: 1 mutacji na gen na każde 10 4 replikacji do 1 mutacji na gen na każde replikacji, czyli przeciętnie: 1 mutacja na każde 10 6 replikacji Tranzycje są 10x niż transwersje! Prawdopodobieństwo utrwalenia się wybranych mutacji spontanicznych, powodujących powstanie schorzenia de novo u człowieka: mukowiscydoza 7x10-3 (u 7 osób na 1000 chorych choroba nie jest skutkiem dziedziczenia lecz powstaje w wyniku utrwalenia mutacji de novo ) całkowity daltonizm 3x10-5 retinoblastoma (siatkowczak, nowotwór siatkówki) 10-5 plasawica Huntingtona 10-5 tempo nabywania oporności Escherichia Coli na faga Tl 3x10-6 2

3 PRZYCZYNY POWSTAWANIA MUTACJI Mutacje indukowane czynniki fizyczne promieniowanie jonizujące (X; α; β; γ) powoduje powstanie wolnych jonów + swobodnych elektronów promieniowanie niejonizujące (UV) hydroliza cytozyny lub tworzenie się dimerów tymin szok temperaturowy PRZYCZYNY POWSTAWANIA MUTACJI Mutacje indukowane czynniki chemiczne o kwas azotawy (HNO 2 ); dwusiarczan sodowy o czynniki alkilujące (związki fosforoorganiczne) (tlenki etylenu- EMS; halogenki metylu- MMS; gaz musztardowy) Depurynizacja zasad- prowadzi do tranzycji (GC-AT); generują błędy w procesach naprawczych o barwniki akrydynowe (bromek etydyny) wbudowują się pomiędzy zasady- powodują delecje o reaktywne formy tlenu (H 2 O 2 ) o policykliczne węglowodory aromatyczne (dym papierosowy, spaliny samochodowe; benzopiren- węgiel drzewny, mogą kumulować się w organizmach wodnych- silnie hydrofobowe!). Do organizmu mogą dostać się drogą pokarmową, wziewnie, przenikają też przez skórę 3

4 PRZYCZYNY POWSTAWANIA MUTACJI Mutacje indukowane czynniki chemiczne leki (antybiotyki; cytostatyki; psychotropowe) zaburzają cykl komórkowy i powodują śmierć komórki substancje spożywcze (produkty prolizy ów; mykotoksyny; środki konserwujące) źródło wolnych rodników! hydrazyny (grzyby pleśniowe) aflatoksyny (masło orzechowe) blokują białko p450 (cytochrom p450), katalizator utleniania ksenobiotyków GENOM UŻYJ MĄKI ORAZ CUKRU A TAKŻE PROSZKU DO PIECZENIA JAK RÓWNIEŻ JAJEK TRANSKRYPTOM MĄKA CUKIER PROSZEK DO PIECZENIA JAJKA PROTEOM MUTACJE GENOWE-SKUTKI Mutacje synonimiczne: zmiana nukleotydu w powoduje zmianę kodonu w ale nie powoduje zmiany przyłączanego u (kodon równoważny) TAC ACA AGA TAA AUG UGU UCU AUU START-cys - ser - Ile TAC ACG AGT TAT AUG UGC UCA AUA START-cys - ser - Ile 4

5 MUTACJE GENOWE-SKUTKI Mutacje typu nonsens: zmiana nukleotydu w powoduje powstanie kodonu STOP i zakończenie translacji TAC ACA AGA TAA AUG UGU UCU AUU START-cys - ser - Ile TAC ACT AGA TAA AUG UGA UCU AUU START-STOP GENOM UŻYJ MĄKI ORAZ CÓKRÓ A TAKŻE PROSZKU DO PIECZENIA JAK RÓWNIEŻ JAJEK MĄKA %$& {δ TRANSKRYPTOM PROTEOM MUTACJE GENOWE-SKUTKI Mutacje typu zmiany sensu: zmiana nukleotydu w powoduje zmianę kodonu w i zmianę przyłączanego u TAC ACA AGA TAA AUG UGU UCU AUU START-cys - ser - Ile TAC ACC GGA AAA AUG UGG CCU UUU START- trp - pro- phe 5

6 GENOM UŻYJ MĄKI ORAZ CUKRU A TAKŻE PROSZKU JAK RÓWNIEŻ JAJEK TRANSKRYPTOM MĄKA CUKIER PROSZEK JAJKA PROTEOM MUTACJE GENOWE-SKUTKI Mutacje zmiany ramki odczytu: zmiana nukleotydu w powoduje zmianę pozycji kodonu START w i zmianę liczby ów TAC ACA AGA TAA AUG UGU UCU AUU START-cys - ser - Ile TA T AC AAG ATA A AU AUG UUC UAU U START- phe- tyr----- GENOM UŻYJ MMMĄKI ORAZ CUKRU A TAKŻE PROSZKU DO PIECZENIA JAK RÓWNIEŻ JAJEK TRANSKRYPTOM MĄKARAZ TAKŻEPROSZEK DO PIECZENIA JAJKA PROTEOM 6

7 MUKOWISCYDOZA Delecja 3 par zasad (ATC) w 10 eksonie genu CFTR- błonowy kanał chlorkowy (Cystic FibroseTransmembrane cnductance Regulator), powoduje zmianę ramki odczytu W wyniku mutacji produkowany jest nadmiernie lepki śluz powodujący zaburzenia we wchłanianiu komórkowym i in. MUTACJE DYNAMICZNE Wielokrotne powielenie sekwencji CGG w części telomerowej chromosomu X- z. Łamliwego Chromosomu X Wielokrotne powielenie sekwencji CAG w chromosomie 6 Pląsawica Huntingtona 7

8 STAN WIEDZY Z DNIA pies bydło kot świnia koń owca kura koza królik cecha mono-genowa zdiagnozowana molekularnie Usuwanie mutacji metodą wycinania (Excision Repair) MMR (MisMatch Repair ) system funkcjonujący w każdym typie organizmu, rozpoznający niewielkie (do 4nt) pętle w strukturze (heterodupleksy), wynikające z nieprawidłowego parowania się zasad azotowych Nukleaza (enzym przecinający wiązania fosfodiestrowe) lub kompleks białek naprawczych z nukleazą, rozpoznaje miejsce nieprawidłowego połączenia zasad (heteropdupleks), wiąże się z helisą i wycina niesparowany nukleotyd(y)- tylko z jednej nici. Polimeraza uzupełnia brakujące nukleotydy na podstawie matrycy, którą jest nić z pozostawionym nukleotydem Ligaza łączy pęknięcia w obu niciach Usuwanie mutacji metodą wycinania (Excision Repair) Base excision repair (BER) system usuwający nieprawidłowe bądź zmienione chemicznie zasady (np. z wiązaniem enolowym) Nucleotide excision repair (NER) system usuwający całe nukleotydy (np. dimery tymin) 8

9 BER deaminacja cytozynypowstaje uracyl utworzenie kompleksu enzym (glikozylaza uracylu) miejsce AP wycięcie uracylu przez glikozyalzę miejsce AP:miejsce na nici pozbawione zasady purynowej (apurynowe), lub pirymidynowej (apirymidynowe) miejsce AP wycięty nukleotyd usunięcie cukru z miejsca AP poprzez endonukleazę ( ) pęknięcie jednej nici polimeraza syntetyzuje nowy nukleotyd na matrycy nieuszkodzonej nić naprawiona ligaza łączy pęknięcie na nici naprawianej 5 +3 NER dimer tymin kompleks polipeptydów (B) rozpoznający dimery T wiąże się ze zmienionym miejscem energia z ATP uwalnia z kompleksu (B) dimer Adenin (AA) ATP ADP+ Pirofosforan przyłącza się białko rozpoznające kompleks (B) i nacina zmienioną nić Helikaza rozcina wiązania wodorowe i pomaga w wycięciu fragmentu zmienionej nici (kilkanaście nukleotydów) 9

10 polimeraza odłącza kompleks (B) i syntetyzuje nowy fragment nici na matrycy nieuszkodzonej wymieniony odcinek nici na długości 12nt ligaza łączy pęknięcie na nici naprawianej