Виды изменений на уровне ДНК
Любая генная мутация начинается с перестройки нуклеотидной последовательности. Выделяют несколько базовых вариантов таких структурных изменений:
- Делеция — физическая утрата фрагмента генетического материала.
- Дупликация — аномальное удвоение или повторное дублирование определенного участка ДНК.
- Инверсия — разворот сегмента цепи ровно на 180 градусов.
- Инсерция — интеграция (вставка) дополнительного фрагмента в исходную цепь.
Отдельно классифицируют точечные замены азотистых оснований в кодонах:
- Транзиция — когда пуриновое основание меняется на другое пуриновое, либо пиримидиновое на пиримидиновое.
- Трансверсия — перекрестная замена пурина на пиримидин или наоборот.
Влияние на синтез белка и фенотип
Изменение структуры ДНК неизбежно отражается на процессе трансляции. В зависимости от последствий для белковой молекулы выделяют пять типов мутаций:
- Нейтральные («молчащие»). Никак не проявляются внешне. Благодаря вырожденности генетического кода измененный кодон часто кодирует ту же самую аминокислоту, поэтому структура белка не страдает.
- Миссенс-мутации. Точечная замена нуклеотида в кодирующей части приводит к встраиванию другой аминокислоты. В результате синтезируется полипептид с измененными свойствами.
- Нонсенс-мутации. Замена азотистого основания формирует стоп-кодон (кодон-терминатор). Синтез белка обрывается раньше времени, трансляция прекращается.
- Регуляторные. Локализуются в 5’- или 3’-нетранслируемых зонах. Сам ген остается целым, но нарушается регуляция его экспрессии.
- Динамические. Возникают из-за патологического увеличения числа тринуклеотидных повторов в функционально значимых частях гена. Это может полностью заблокировать транскрипцию или придать белку свойства, нарушающие его нормальный метаболизм.
Классификация по исходам и типу клеток
Тяжесть последствий для организма зависит от того, в каких клетках произошел сбой и насколько критичным оказался дефект.
По локализации первичного дефекта выделяют:
- Гаметические мутации. Происходят в половых клетках, передаются по наследству и формируют истинные наследственные болезни (например, гемофилии или фенилкетонурию).
- Соматические мутации. Возникают в клетках тела и потомству не передаются. Часто становятся причиной развития опухолей или некоторых болезней иммунной аутоагрессии.
- Комбинированные. Сочетают мутации как в половых, так и в соматических клетках (пример — семейная ретинобластома).
По клиническому исходу патологии делятся на:
- Летальные. Приводят к гибели на этапе внутриутробного развития (гаплоидии, моносомии по аутосомам, большинство полиплоидий).
- Сублетальные. Завершаются смертью до пубертатного периода, исключая возможность иметь потомство (синдром Луи-Бар, некоторые гемофилии, агаммаглобулинемия швейцарского типа).
- Гипогенитальные. Сочетаются с бесплодием (синдромы Клайнфелтера, Шерешевского–Тернера).
Моногенные болезни
Наследственные формы патологии передаются детям от родителей через половые клетки и всегда имеют родословную. Самая частая форма генных болезней — моногенные заболевания.
Их принято дифференцировать по тому, какой именно функциональный класс полипептида пострадал:
- Структурные белки.
- Белки-ферменты (ведут к энзимопатиям).
- Рецепторные белки.
- Трансмембранные переносчики.
Ключевая характеристика любой моногенной болезни — тип ее наследования. Он может быть аутосомно-доминантным, аутосомно-рецессивным, сцепленным с X-хромосомой (доминантным или рецессивным), голандрическим (сцепленным с Y-хромосомой) или митохондриальным. Важно помнить, что при рецессивном типе наследования фенотип гетерозиготы может не отличаться от нормы — проявления болезни будут маловыраженными или полностью отсутствовать.
Для быстрого запоминания точечных замен: Транзиция — замена «своих на своих» (пурин на пурин), Трансверсия — замена «своих на чужих» (пурин на пиримидин).
Вопросы с занятий и экзамена
Почему нейтральные мутации никак не проявляются фенотипически?
Это связано с вырожденностью генетического кода. Замена нуклеотида приводит к образованию нового кодона, который кодирует ту же самую аминокислоту, поэтому структура и функция белка не меняются.
В чем разница между миссенс- и нонсенс-мутациями?
При миссенс-мутации в полипептидную цепь встраивается другая аминокислота, что меняет свойства белка. При нонсенс-мутации возникает стоп-кодон, из-за чего синтез белка преждевременно обрывается.
Передаются ли по наследству мутации в соматических клетках?
Нет, соматические мутации не передаются потомству. Они возникают в клетках тела и могут вызывать, например, опухоли. По наследству передаются только гаметические мутации.
Что ещё разобрать по теме
- Геномные мутации: полиплоидия и анеуплоидия
- Механизмы некратного изменения числа хромосом (нерасхождение и анафазное отставание)
- Классификация болезней по роли факторов наследственности и среды
- Экогенетические болезни и болезни генетической предрасположенности
- Хромосомные болезни в структуре наследственных патологий
Разберите тему целиком в курсе «Патофизиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Генные мутации» и ещё 4 913 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 133 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Глава 3. Формы патологии, вызываемые изменениями в геноме»
Бесплатные видеоуроки: патофизиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.