ДНК мутации възникват, когато има промени в нуклеотид последователност, която съставлява кичур от ДНК. Тези промени могат да бъдат причинени от случайни грешки в репликацията на ДНК или от влиянието на околната среда, като UV лъчи и химикали. Промените на нуклеотидно ниво продължават да влияят на транскрипция и превод от експресия на ген в протеин.
Промяната дори само на една азотна основа в последователност може да промени аминокиселината, която се експресира от този кодон на ДНК, което може да доведе до експресиране на напълно различен протеин. Тези мутации могат да бъдат напълно безобидни, потенциално фатални или някъде по средата.
Точкови мутации
Точкова мутация - смяната на единична азотна основа в a ДНК последователност- обикновено е най-малко вредният вид мутация на ДНК. Кодоните са последователност от три азотни основи в един ред, които се "четат" от пратеник РНК по време на транскрипция. Този пратеник РНК след това кодонът се превежда в аминокиселина, която продължава да произвежда протеин, който ще бъде експресиран от организма. В зависимост от поставянето на азотна основа в кодона, точковата мутация може да няма ефект върху протеина.
Тъй като има само 20 аминокиселини и общо 64 възможни комбинации от кодони, някои аминокиселини се кодират от повече от един кодон. Често, ако третата азотна основа в кодона бъде променена, аминокиселината няма да бъде засегната. Това се нарича ефект на колебание. Ако точковата мутация се случи в третата азотна основа в кодон, тогава тя няма ефект върху аминокиселината или последващия протеин и мутацията не променя организма.
Най-много, точкова мутация ще доведе до промяна на една аминокиселина в протеин. Въпреки че това обикновено не е смъртоносна мутация, това може да доведе до проблеми с протеиновия модел на сгъване и третични и четвъртични структури от протеина.
Един пример за точкова мутация, която не е безобидна, е нелечимото кръвно заболяване сърповидно-клетъчна анемия. Това се случва, когато точкова мутация причинява единична азотна основа в кодон за една аминокиселина в протеина глутаминова киселина вместо това да кодира аминокиселината валин. Тази единствена малка промяна причинява нормално кръг червена кръвна клетка вместо това да е с форма на сърп.
Frameshift мутации
Мутационните промени на рамката обикновено са много по-сериозни и често по-смъртоносни от точковите мутации. Въпреки че е засегната само една азотна основа, както при точковите мутации, в този случай единичната основа е или напълно изтрита, или допълнителна е поставена в средата на ДНК последователност. Тази промяна в последователността води до промяна на рамката за четене - оттук идва и мутацията на името „framehift“.
Смяната на рамката за четене променя трибуквената кодонова последователност на месинджърната РНК за преписване и превеждане. Това не само променя оригиналната аминокиселина, но и всички следващи аминокиселини. Това значително променя протеина и може да причини сериозни проблеми, дори евентуално да доведе до смърт.
Вмъкването
Един тип мутация на изместване на рамката се нарича вмъкване. Както подсказва името, вмъкване възниква, когато една азотна основа случайно се добави в средата на последователността. Това изхвърля рамката за четене на ДНК и грешното аминокиселина се превежда. Освен това избутва цялата последователност надолу с една буква, променяйки всички кодони, които идват след вмъкването, напълно променяйки протеина.
Въпреки че вкарването на азотна основа прави общата последователност по-дълга, това не означава непременно дължината на аминокиселинната верига да се увеличи. Всъщност може да е точно обратното. Ако вмъкването предизвика изместване на кодоните, за да създаде сигнал за спиране, протеинът никога не може да се произвежда. Ако не, ще се направи неправилен протеин. Ако промененият протеин е от съществено значение за поддържане на живота, тогава най-вероятно организмът ще умре.
Изтривания
Изтриването е последен тип мутация на изместване на рамката и възниква, когато азотната основа се извади от последователността. Отново това причинява промяна на целия кадър за четене. Той променя кодона и ще повлияе и на всички аминокиселини, които са кодирани след изтриването. Както при вмъкване, глупости и стоп кодони също могат да се появят на грешни места,
ДНК мутация аналогия
Подобно на четене на текст, ДНК последователността се "чете" от РНК на месинджъра, за да се получи "история" или верига от аминокиселини, която ще бъде използвана за производството на протеин. Тъй като всеки кодон е дълъг три букви, нека да видим какво се случва, когато се появи „мутация“ в изречение, което използва само трибуквени думи.
ЧЕРВЕНАТА КОТАТА СЛЕДВА ПРАТА.
Ако имаше точкова мутация, изречението ще се промени на:
THC ЧЕРВЕНА КОТАТА СЛЕДВА ПЛАТА
"E" в думата "the" мутира в буквата "c". Докато първата дума в изречението вече не е същата, останалите думи все още имат смисъл и остават това, което трябва да бъдат.
Ако вмъкването трябва да мутира горното изречение, то може да гласи:
CRE DCA TAT ETH ERA T.
Вмъкването на буквата "в" след думата "над" променя изцяло останалата част от изречението. Втората дума вече няма смисъл, нито пък думи, които я следват. Цялото изречение се е променило в глупости.
Изтриването би направило нещо подобно на изречението:
EDC ATA TET HER AT.
В горния пример „r“, който трябваше да дойде след думата „the“, е изтрит. Отново променя цялото изречение. Докато някои от следващите думи остават разбираеми, значението на изречението се е променило напълно. Това демонстрира това дори кога кодони се променят в нещо, което не е пълна глупост, тя все пак напълно променя протеина в нещо, което вече не е функционално жизнеспособно.