Mutace
RNDr. Michaela Klementová, 2017/5
Mutace
= náhodná a nevratné změny genetické informace
(neusměrněná změna genotypu)
 návrat do původního stavu je možný jen další
(zpětnou) mutací
 jediný zdroj nových alel
 mutace jsou předpokladem evoluce
 ostatní zdroje variability (meióza, crossing-over,
oplození) kombinují změny vzniklé mutacemi
Náhodnost mutací
Mutace vznikají z principu náhodné – tj. není
předem určeno, jaký úsek genomu zmutuje a
jakým způsobem
Ale:
 Některé úseky DNA náchylnější k mutacím
 V určitých (obvykle nepříznivých podmínkách)
jsou mutace četnější – buňka sníží účinnost
opravných systémů
 Zvláštní případ jsou geny pro bílkoviny
zajišťující imunitu
Příčina mutací
 spontánní
– vznikají bez vnějšího činitele
– chybovost DNA–polymerázy
– mismatch repair systém
– četnost přibližně 1:105
 indukované
– přímý nebo nepřímý vliv mutagenů
– mutagenita = genotoxicita = schopnost poškodit DNA
mutageny
 biologické mutageny – viry
– začlení se genomu  přerušení genu
 fyzikální mutageny – různé typy záření
– UV záření → thyminové dimery
 T+T, nebo T+C → nepárují se → zastavení repl. v.
– γ-záření, rentgenové záření
 přímo: ds zlomy
 nepřímo: vznik kyslíkových radikálů
 chemické mutageny – chemické změny bází
– polycyklické aromatické uhlovodíky (spalování)
→ epoxidy – kovalentní vazba na báze (inzerce, delece)
– org. rozpouštědla, léky, barviva, pesticidy (DDT), yperit
mutageny
 chemické mutageny
– deaminace
 C → U → → U:A místo C:G
– depurinace
 odštěpení purinové báze
– alkylace
 přidání methylové nebo ethylové skupiny
 alkylační činidla (nitrosaminy)
 methylG se páruje s T → A:T místo G:C
– oxidace
 kyslíkové radikály
 oxoG se páruje s C i s A → T:A místo G:C
– analogy bazí
 bromU ≈ T, ale páruje s G → G:C místo A:T
Rozsah mutací
 bodové – jeden nukleotid (báze) na DNA
 řetězcové – několik nukleotidů (jednotky
– stovky)
 chromozómové (aberace) – změna
struktury chromozomů
 genomové - změna počtu chromozomů
– aneuploidie (2n+1, 2n-1, …)
– polyploidie (3n, 4n, …)
mutace
 mechanismus
– bodové
 tranzice (purin-purin, pyrimidin-pyrimidin)
 transverze (purin-pyrimidin)
– posunové (frameshift)
 inzerce (vložení), amplifikace (zmnožení),
delece (odstranění)
 následek mutace
– missense – kodón pro jinou amynokyselinu
– samesense – synonymní substituce
– silent – synonymní či neutrální substituce
– nonsense – vznik stop kodónu
– suppressor – vznik supresoru
– lethal – smrtelná
Bodová mutace
(vzniká odlišná aminokyselina – změna bílkoviny)
Základní
řetězec:
DNA TAC GTG ATA CCA AAG TAG ACT
mRNA AUG CAC UAU GGU UUC AUC UGA
AA met his tyr gly phe ile (stop)
Mutace
bez změny
aminokyseliny
DNA TAC GTG ATA CCG AAG TAG ACT
mRNA AUG CAC UAU GGC UUC AUC UGA
AA met his tyr gly phe ile (stop)
Mutace
s nepodstatnou
změnou
aminokyseliny
DNA TAC GTG ATA CGA AAG TAG ACT
mRNA AUG CAC UAU GCU UUC AUC UGA
AA met his tyr ala phe ile (stop)
Mutace
s podstatnou
změnou
aminokyseliny
DNA TAC GTG ATA GCA AAG TAG ACT
mRNA AUG CAC UAU CGU UUC AUC UGA
AA met his tyr arg phe ile (stop)
Bodová mutace
(zařazení stop – kodónu místo aminokyseliny)
Bodová mutace
(vložení báze – změna čtecího rámce)
Bodová mutace
(posun čtecího rámce)
Řetězcová mutace
(vložení kopie 6 nukleotidů)
Aneuploidie
= ztráta nebo nadbytek 1 chromozomu
 špatná mitóza embrya
 chybný rozchod chromozomů v meióze
 některé aneuploidie letální, jiné aneuploidie jsou
příčinou genetických vad
u člověka např.:
– Downův syndrom (trisomie 21. chromozomu)
– Turnerův syndrom (chybí jeden pohlavní chromozom, přítomen jen X)
– Klinefelterův syndrom (pohlavní chromozomy XXY)
– Edwardsův syndrom (trisomie 18. chromozomu)
– Patauův syndrom (trisomie 13. ch.) – těžké postižení
Polyploidie
= více chromozomových sad (3n, 4n, …)
 u rostlin běžné, vznikají tak často nové druhy
(sudé násobky, u lichých chyby v meióze)
 u živočichů a člověka obvykle letální (složitější
řízení a vyladění vývoje zárodku, při polyploidii
zkolabuje regulace vývoje a zárodek zahyne)
 v genomu živočichů jsou doklady, že některé
evoluční linie vznikly polyploidií (tj. polyploidní
jedinci mohou vzácně přežít a mohou být
zakladateli nové vývojové linie
 Klíčová slova: definice mutace,
aneuploidie, polypoidie