Mutation

Mutation – definition

Mutation er en permanent, arvelig ændring i nukleotidsekvensen eller den proces, hvorved en sådan ændring sker i et gen eller i et kromosom. Der findes to hovedtyper af mutationer: små og store mutationer. Småmutationer er genetiske mutationer, ofte i form af substitutioner, sletninger og indsættelser af en eller flere nukleotider. Mutationer, der forekommer i bestemte regioner af kromosomer, er mutationer i stor skala. Denne form for mutation kan være dødelig eller resultere i alvorlige tilstande eller syndromer.

Definition af mutation

Mutation betyder generelt en ændring eller en ændringsproces, f.eks. i natur, form eller kvalitet. I biologien henviser mutation til enhver ændring i nukleotidsekvensen som følge af, at systemet ikke formår at vende ændringen tilbage. Den ændrede sekvens er således permanent og arvelig.

Etymologi

Begrebet mutation kommer fra latin mutationem, mūtō, der betyder “jeg flytter mig” eller “jeg ændrer mig”.

Typer af mutationer

Mutation er en ændring i nukleotidsekvensen i et gen eller et kromosom. Baseret på mutationens virkning på genets struktur kan mutationer være: (1) i lille skala eller (2) i stor skala. Småmutationer er en type mutation, hvor en eller få nukleotider i et gen påvirkes. I modsætning hertil er en storskala-mutation en kromosomal mutation, f.eks. deletion, inversion eller amplifikation af en region af et kromosom.

Småskala-mutationer

Mutationer i lille skala påvirker et eller få nukleotider af et gen. Disse inddeles yderligere i (1) substitutionsmutationer, (2) indsættelsesmutationer og (3) deletionsmutationer. Substitutionsmutation er, når et nukleotid udskiftes med et andet nukleotid. Eksempler på (baseparvise) substitutioner er følgende:

• Et purin erstattes med et andet purin (A → G)
• Et pyrimidin erstattes med et andet pyrimidin (C → T)
• Et purin erstattes med et pyrimidin
• Et pyrimidin erstattes med et purin

De to første eksempler er typer af overgang (mutation). De to sidste er eksempler på transversion. Substitutionsmutation kaldes undertiden for punktmutation, dvs. når genmutationen kun omfatter ét nukleotid. Punktmutationer kan yderligere klassificeres på grundlag af virkningen på det resulterende protein: (1) frameshift-mutation, (2) nonsense-mutation, (3) missense-mutation, (4) neutrale mutationer og (5) tavse mutationer. Frameshift-mutation er en type genmutation, hvor tilføjelse eller sletning af (et antal) nukleotid(er) forårsager et skift i læsningsrammen for kodonerne i mRNA’et. Dette fører til en ændring af aminosyrernes sekvens under proteinoversættelsen. Nonsense-mutation er en form for mutation, der giver et nonsense-kodon. Et nonsense codon koder, som navnet antyder, ikke for en aminosyre, og det fører til et proteinprodukt, der er tidligt afkortet. En missense-mutation resulterer i et kodon, der specificerer for en anden aminosyre, og medfører således, at der under translationen syntetiseres et protein med en ændret aminosyresekvens. En neutral mutation har ingen selektiv fordel eller ulempe. En tavs mutation er, når kodonet koder for den samme aminosyre og derfor hverken medfører strukturelle eller fysiologiske ændringer i proteinproduktet.

Storskala

Mutationer i stor skala indebærer en ændring i kromosomet. De inddeles yderligere i amplifikationer (også kaldet gen-duplikeringer), deletioner af store kromosomale områder og kromosomale inversioner.

Årsager til mutationer

Mutationer kan opstå som følge af fejlagtige deletioner, indsættelser eller udvekslinger af nukleotider i det genetiske materiale. Disse kan igen være forårsaget af udsættelse for mutagener, såsom ultraviolet eller ioniserende stråling, visse kemikalier og virus. Når der f.eks. opstår en punktmutation i DNA-sekvensen, korrigeres eller repareres fejlen ved direkte omvendelse eller ved udskiftning af beskadigede nitrogenbaser. Når disse mekanismer ikke formår at genoprette sekvensens integritet, er resultatet en mutation, som er permanent og arvelig. Fejlen formeres ved DNA-replikation, dvs. en biologisk proces, hvor en DNA-streng kopieres.

Virkninger af mutationer

Mutationer resulterer i dannelsen eller skabelsen af en ny karakter eller et nyt træk. Denne nye egenskab kan være fordelagtig eller skadelig. Evolutionært set er mutationer afgørende, da de introducerer nye træk i en population, ændrer allelfrekvenserne og omfatter ændringer i DNA-sekvenserne. DNA’et i generne bærer den genetiske kode, der specificerer baseparrene. Dette specificerer igen sekvensen af aminosyrer i et polypeptid eller protein under oversættelsen af mRNA-transkriptet. Proteiner er et af de vigtigste biomolekyler, der har mange forskellige funktioner. Nogle af dem tjener som strukturelle komponenter, mens andre fungerer som enzymer. Når deres struktur ændres, kan de måske ikke fungere som de skal, og det kan føre til alvorlige virkninger som f.eks. genetiske lidelser og syndromer. En organisme, et gen eller et kromosom, der er anderledes end den vilde type på grund af en eller flere mutationer, kaldes en mutant. Hvis organismen er bærer af mutationen, kan den overføre den nye egenskab på tværs af generationer.

Eksempler

Eksempler på mutationer hos dyr er dem, der fødes med ekstra kropsdele, f.eks. tohovedet slange, firbenede ænder og en kyklop-killing. Ofte fører disse former for mutationer til, at dyret dør kort eller få dage efter fødslen. Hos mennesker skyldes genetiske lidelser ofte en mutation, der involverer et ændret gen eller en kromosomal aberration. Sikkelsyge opstår f.eks., når det 20. nukleotid i genet for hæmoglobinkædens betakæde på kromosom 11 ændres fra kodonet GAG til GTG, således at den sjette aminosyre ved oversættelsen nu er valin i stedet for glutaminsyre. Andre almindelige eksempler på mutationer hos mennesker er Angelmans syndrom, Canavans sygdom, farveblindhed, cri-du-chat syndrom, cystisk fibrose, Downs syndrom, Duchenne muskeldystrofi, hæmokromatose, hæmofili, Klinefelters syndrom, phenylketonuri, Prader-Willi syndrom, Tay-Sachs sygdom og Turners syndrom.
I planter er mutationer eksemplificeret af dem, der bærer kimærer, sport eller brud. De er naturligt forekommende og kan forårsage ændringer i udseendet af bladene, blomsterne, frugterne eller stænglerne hos enhver plante.

Beslægtede udtryk

• Konditionel mutation
• Deletionsmutation
• Forward mutation
• Frameshift-mutation
• Homeotisk mutation
• Dødelig mutation
• Missense-mutation
• Mutation hyppighed
• Mutationsrate
• Punktmutation
• Substitutionsmutation
• Mutant

Se også

• Mutagenese
• Gen
• DNA
• Chromosom

1. Genetik Home Reference. (2019). Hvad er en genmutation, og hvordan opstår mutationer? Hentet fra Genetics Home Reference website: https://ghr.nlm.nih.gov/primer/mutationsanddisorders/genemutation
2. Petr H. (2019, 8. maj). 25 overraskende virkelige dyremutationer i det virkelige liv. Hentet fra List25-webstedet: https://list25.com/25-surprisingly-real-life-animal-mutations/
3. Mutationseksempler, og hvordan de sker. (2019). Hentet fra landbrugets websted: https://www.canr.msu.edu/news/mutation-examples-and-how-they-happen
4. Mutationer: planter / RHS Gardening. (2019). Hentet fra Rhs.org.uk websted: https://www.rhs.org.uk/advice/profile?pid=259
5. DNA og mutationer. (2019). Hentet fra Berkeley.edu-webstedet: https://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/mutations-01
6. Hvad er en mutation? (2019). Hentet fra Utep.edu-webstedet: http://utminers.utep.edu/rwebb/html/what_is_a_mutation_.html
7. Mutation. (2019). Hentet fra Mit.edu-webstedet: http://web.mit.edu/saraht/Public/8.592FinalProject/Population_genetics/Mutation.html