Мутации, которые приводят к выпадению или вставке одного и более нуклеотидов, вызывают так называемый сдвиг рамки считыва- ния. В среднем они более вредоносны, чем мутации замены нуклеоти- да. Примеры подобных трансформаций: Мама мыла раму => Ммам ылар аму — выпадение нуклеотида; Мама мыла раму => Мама мыла драму — вставка основания. Сдвигом рамки этот тип мутаций называ- ется потому, что в результате выпадения (или случайного добавле- ния) одного нуклеотида изменяется считывание (трансляция) кодо- нов в молекуле мРНК и, начиная с точки, соответствующей положе- нию мутации, синтезируется искаженная последовательность аминокислот. Например, если в результате мутации теряется второй нуклеотид в последовательности ТАС-ААС-САТ, то эта цепочка счи- тывается как ТСА-АСС-АТ. В результате произведенный белок будет содержать не метионин (ТАС) и лейцин (ААС), а серии (ТСА) и трип- тофан (АСС), что приведет к нарушениям последующих биохимичес- ких процессов. Часто мутации оказываются гораздо сложнее описанных выше. Один и тот же ген может мутировать в нескольких местах. Например, известно более 60 разных мутаций одного гена ФКУ, каждая из которых приво- дит к развитию фенилкетонурии (гл. II), причем некоторые из этих му- таций соответствуют разным степеням тяжести заболевания. Мутации, происходящие в экзонах (кодирующих участках гена), как правило, вре- доносны. К счастью, большинство мутаций в организме происходит в интронах (некодирующих участках гена). Эти мутации не транскрибиру- ются мРНК и, следовательно, фенотипически не проявляются. Замечательная особенность мутаций состоит в том, что их дей- ствие может быть различным в разных организмах и фенотипические проявления одной и той же мутации у разных особей могут быть очень разнообразными. Так, обладание мутантным аллелем у одной особи
102 может фенотипически проявиться в форме тяжелого заболевания, а у другой — в форме легкой симптоматики или даже полного ее отсут- ствия. Два ключевых понятия, описывающих изменчивость проявле- ния одной и той же мутации в популяции как совокупности организ- мов (подробнее о генетике популяций в гл. V), — упоминавшиеся (гл. II) понятия пенетрантности и экспрессивности. Пенетрантностью называется частота проявления аллеля опреде- ленного гена у особей данной популяции. Различают пенетрантность полную (аллель проявляется у всех особей) и неполную (аллель не проявляется у части особей). Количественно ее выражают в процентах особей, у которых данный аллель фенотипически проявляется (100% — полная пенетрантность). Приведем пример. Известно, что не все носители мутации гена ФКУ стра- дают фенилкетонурией. Пенетрантность мутантного аллеля ФКУ высока и составляет примерно 99%. Это означает, что среди каждых 100 носителей аллеля-мутанта в среднем будет один носитель, не имеющий фенотипичес- ких признаков заболевания — среди 100 мутировавших генов один ген-му- тант не проявится, т.е. не вызовет развитие заболевания. Экспрессивностью называется степень фенотипической выражен- ности одного и того же аллеля определенного гена у разных особей. Если фенотипический признак, контролируемый данным аллелем, в популяции не варьирует, то говорят о постоянной экспрессивности, в противоположном случае — об изменчивой (вариабельной) экс- прессивности. Различия экспрессивности означают, во-первых, разную степень пораженности носителей мутации (например, больные ФКУ — носи- тели одной и той же мутации — могут страдать умственной отсталос- тью разной степени), а во-вторых, разные формы фенотипического проявления одной и той же мутации (например, предполагается, что один и тот же ген-мутант вызывает один тип психического расстрой- ства — синдром Туретта — у мужчин и другой тип — синдром навяз- чивых идей — у женщин). Новые мутации — важнейший источник генетической изменчи- вости, являющейся основой биологической эволюции. Частота мути- рования отдельного гена чрезвычайно мала, но генов в организме много, а каждый биологический вид представлен множеством особей. Так что, когда организм или биологический вид рассматривается как целое, мутация выглядит не как редкое, а как вполне регулярное со- бытие. Предположим, что геном человека насчитывает 100 000 пар генов, а средняя частота мутации на один ген составляет 10 -5 . Тогда среднее число мутаций в одном поколении составит (2·10 5 генов) х х (10 -5 мутаций на ген) = 2 мутации на зиготу человека. На Земле живет около 4·10 9 людей. Если у каждого человека возникает по 2 му- тации, то общее число новых мутаций у ныне живущего населения земного шара составляет 8·10 9 .
Ви переглядаєте статтю (реферат): «ТИП МУТАЦИОННОГО СОБЫТИЯ: СДВИГ РАМКИ СЧИТЫВАНИЯ» з дисципліни «Психогенетика»
