En mutation er en varig ændring i DNA’s rækkefølge af byggesten. Den kan være uden mærkbar betydning, påvirke en egenskab eller ændre et proteins funktion. For at forstå konsekvensen skal vi derfor både spørge: Hvad ændres i DNA, og hvad betyder ændringen for cellen?
I videoen tegner og forklarer jeg de forskellige mutationstyper. Efter forklaringen kan du prøve opgaven om syv mutationer i DNA og protein.
Fra DNA til protein: hvorfor kan en mutation gøre en forskel?
DNA indeholder baserne A, T, C og G. Rækkefølgen kan fungere som information til at danne proteiner. Først kopieres et gens information til mRNA. Derefter læser ribosomet mRNA tre baser ad gangen. Hver gruppe på tre, et codon, angiver en aminosyre eller et stop. Aminosyrer er proteinets byggesten.
En ændring i den kodende DNA-sekvens kan derfor ændre den besked, ribosomet læser. Men DNA indeholder også områder, der regulerer, hvornår og hvor meget gener bruges. Mutationer uden for de proteinkodende dele kan derfor også have betydning. Se hele processen i proteinsyntesen.
Typer af mutationer på DNA-niveau
| Mutationstype | Hvad sker der? |
|---|---|
| Substitution | En base udskiftes med en anden. |
| Insertion | En eller flere baser indsættes. |
| Deletion | En eller flere baser fjernes. |
| Duplikation | Et stykke DNA kopieres, så der kommer en ekstra kopi. |
| Inversion | Et stykke DNA vendes om. |
| Translokation | Et stykke DNA flyttes, fx til et andet kromosom. |
Typerne beskriver ændringen i arvematerialet. De fortæller ikke alene, om mutationen er skadelig. Det afhænger også af, hvor ændringen sker, og hvilken funktion området har. Læs om DNA og kromosomers opbygning, hvis du vil have de forskellige størrelsesniveauer på plads.
Silent, missense og nonsense: effekten på proteinet
- Silent mutation: En baseændring ændrer ikke den aminosyre, codonet angiver. Flere codoner kan nemlig kode for samme aminosyre. Betegnelsen beskriver aminosyresekvensen; den garanterer ikke, at ændringen er uden enhver biologisk effekt.
- Missense-mutation: Ændringen medfører, at en anden aminosyre indsættes. Det kan påvirke proteinets form og funktion, men virkningen varierer.
- Nonsense-mutation: Et codon for en aminosyre ændres til et stopcodon. Proteinsyntesen kan dermed stoppe for tidligt, eller cellen kan nedbryde det ændrede mRNA.
Et eksempel fra mRNA: UUU og UUC angiver begge aminosyren fenylalanin. En ændring fra UUU til UUC er derfor silent i forhold til aminosyren. Ændres UUU til UUA, indsættes leucin i stedet: Det er missense. Ændres det til UAA, dannes et stopcodon: Det er nonsense. Husk, at mRNA har U, hvor DNA har T.
Hvad er frameshift eller læserammeforskydning?
I en proteinkodende sekvens kan en insertion eller deletion forskyde læserammen, hvis antallet af indsatte eller fjernede baser ikke er deleligt med tre. Ribosomet grupperer så de efterfølgende baser anderledes. Det kan ændre mange aminosyrer og ofte give et tidligt stop.
Tænk på en række opdelt som ABC | DEF | GHI. Hvis ét bogstav forsvinder, bliver de efterfølgende grupper forskudt. Fjernes der derimod tre baser, bevares læserammen, men proteinet mangler stadig typisk en aminosyre. En bevaret læseramme er derfor ikke det samme som et upåvirket protein.
Hvordan opstår mutationer, og kan de arves?
Mutationer kan opstå ved fejl under kopiering af DNA eller som følge af fx UV-stråling og bestemte kemiske påvirkninger. Cellen har reparationssystemer, så ikke alle DNA-skader bliver til varige mutationer.
Hos mennesker vil en mutation i en almindelig kropscelle som udgangspunkt kun kunne føres videre til denne celles efterkommere. Den kan ikke alene af den grund arves af organismens børn. En mutation i den cellelinje, som danner kønsceller, kan derimod overføres til næste generation, hvis den relevante kønscelle indgår i befrugtningen.
Mutationer og evolution
Mutationer skaber nye genetiske varianter. Nogle er neutrale, nogle skadelige og nogle gavnlige i et bestemt miljø. De opstår ikke, fordi organismen har brug for dem. Naturlig selektion kan efterfølgende ændre, hvor almindelige arvelige varianter bliver, hvis de påvirker overlevelse og formering.
Øv dig i at navngive en mutation
Beskriv først, hvad der sker i DNA: Er en base udskiftet, indsat eller fjernet? Undersøg derefter læserammen og aminosyrerne. På den måde kan samme ændring fx beskrives som både en substitution på DNA-niveau og en missense-mutation på proteinniveau.
