Для того чтобы понять, как изменится белок в результате мутаций, важно рассмотреть процесс трансляции, при котором последовательность нуклеотидов в ДНК кодирует аминокислотную последовательность белка. Давайте разберем, как каждая из указанных мутаций повлияет на этот процесс.
Оригинальная последовательность
Исходная последовательность ДНК: ТАА ААТ АЦА АЦЦ ЦАА АТА
Для упрощения предположим, что это кодирующая последовательность, и переводим ее в мРНК (заменяем Т на У):
- мРНК: УАА УАУ УГУ УГГ ГУУ УАУ
Теперь раскодируем мРНК в аминокислоты:
- УАА — стоп-кодон (нет аминокислоты)
- УАУ — Тирозин (Tyr)
- УГУ — Цистеин (Cys)
- УГГ — Триптофан (Trp)
- ГУУ — Валин (Val)
- УАУ — Тирозин (Tyr)
Оригинальная последовательность белка: Tyr-Cys-Trp-Val-Tyr
Мутация 1: Выпадение 1-го нуклеотида
Новая последовательность ДНК: ААА АТА ЦАА ЦЦЦ ААА ТА
мРНК: ААА УАУ ГУУ ГГГ УУА УА
Аминокислоты:
- ААА — Лизин (Lys)
- УАУ — Тирозин (Tyr)
- ГУУ — Валин (Val)
- ГГГ — Глицин (Gly)
- УУА — Лейцин (Leu)
- УА — неполный кодон
Изменение: Сдвиг рамки считывания привел к совершенно иной последовательности аминокислот и преждевременному окончанию трансляции.
Мутация 2: Выпадение 12-го нуклеотида
Новая последовательность ДНК: ТАА ААТ АЦА АЦЦ ААА ТА
мРНК: УАА УАУ УГУ УГГ УУУ АУ
Аминокислоты:
- УАА — стоп-кодон (нет аминокислоты)
- УАУ — Тирозин (Tyr)
- УГУ — Цистеин (Cys)
- УГГ — Триптофан (Trp)
- УУУ — Фенилаланин (Phe)
- АУ — неполный кодон
Изменение: Выпадение 12-го нуклеотида также вызывает сдвиг рамки считывания, изменяя последовательность аминокислот после Триптофана.
Мутация 3: Выпадение 17-го нуклеотида
Новая последовательность ДНК: ТАА ААТ АЦА АЦЦ ЦАА АА
мРНК: УАА УАУ УГУ УГГ ГУУ УУ
Аминокислоты:
- УАА — стоп-кодон (нет аминокислоты)
- УАУ — Тирозин (Tyr)
- УГУ — Цистеин (Cys)
- УГГ — Триптофан (Trp)
- ГУУ — Валин (Val)
- УУ — неполный кодон
Изменение: Сдвиг рамки считывания также происходит, и последовательность белка изменяется, заканчиваясь преждевременно.
Общие последствия
Все три мутации являются примерами сдвига рамки считывания, что приводит к значительным изменениям в структуре и функции белка. Такие мутации, как правило, приводят к нефункциональным белкам или преждевременному окончанию их синтеза, что может иметь серьезные биологические последствия, включая генетические заболевания или нарушение клеточных функций.