Tài liệu: Các dạng đột biến gen

Ở mức DNA, có hai loại biến đổi đột biến điểm chính: thế base và thêm hay mất base. Thế base là những đột biến trong đó một cặp base bị thay thế bằng cặp base khác. Thế base lại có thể được chia thành hai dạng chính đồng chuyển ( transitions ) và đảo chuyển ( transversions).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tài liệu: Các dạng đột biến gen Các dạng đột biến genỞ mức DNA, có hai loại biến đổi đột biếnđiểm chính: thế base và thêm hay mất base.Thế base là những đột biến trong đó một cặpbase bị thay thế bằng cặp base khác. Thếbase lại có thể được chia thành hai dạngchính đồng chuyển ( transitions ) và đảochuyển ( transversions).Để mô tả chúng, ta xem xét cách thức mộtđột biến biến đổi trình tự base của một mạchDNA (biến đổi bổ trợ sẽ diễn ra ở mạchkhác). Thay đổi vị trí là sự thay thế mộtbase bằng base khác có cùng tính chất hóahọc (purine được thay bằng purine: thay Abởi G hay G bởi A; pyrimidine được thaybằng pyrimidine: thay C bởi T hay T bởi C).Đảo chuyển là sự thay thế ngược lại của mộtbase thuộc loại hóa chất này bằng base củaloại hóa chất khác (pyrimidine được thaybằng purine: C bởi A, C bởi G, T bởi A, Tbởi G; purine được thay bằng pyrimidine: Abởi C, A bởi T, G bởi C, G bởi T). Trongviệc mô tả những thay đổi cùng loại ở mứcmạch kép DNA, chúng ta phải nói rõ cácthành viên của cặp base: ví dụ về đồngchuyển sẽ là G-C ----> A-T; đảo chuyển sẽlà G-C----> T-A.Đột biến thêm hay mất thực sự là đột biếncủa cặp nucleotide;tuy nhiên, theo qui ướcgọi là thêm hay mất cặp base. Giản tiện nhấtthì những đột biến này là thêm cặp base đơn(single-base-pair additions ) hay mất cặpbase đơn (single-base-pair deletions). Cónhiều ví dụ về sự phát sinh đồng thời độtbiến thêm hay mất nhiều cặp base ((tại cùngthời điểm. Như chúng ta sẽ thấy một lát nữatrong chương này, những cơ chế chọn lựasản sinh đột biến thêm hay mất nhiều cặpbase nào đó là nguyên nhân gây ra nhiềubệnh di truyền nào đó ở người.Những hệ quả về mặt chức năng của các loạiđột biến điểm khác nhau đó là gì ? Trứochết, xem xét những gì xảy ra khi đột biếnhướng tới phần mã hóa polypeptide của gen(polypeptidecoding part of a gene). Đối vớiđột biến thế base đơn, có hai hệ quả khả dĩvề khía cạnh mã di truyền: thoái hóa mã vàsự hiện hữu của codon ở điểm tận cùngphiên mã.1. Thế im lặng (Silent substitutions): độtbiến thay đổi một codon mã hóa amino acidnày thành một codon khác mã hóa aminoacid cùng loại.2. Đột biến sai nghĩa (Missensemutations):codon mã hóa amino acid này bịthay bằng codon mã hóa amino acid khác.3. Đột biến vô nghĩa (Nonsense mutations):codon mã hóa amino acid bị thay bằngcodon kết thúc dịch mã ( termination (stop)codon).Thế im lặng không bao giờ biến đổi trình tựamino acid của mạch polypeptide. Một sốtác động của đột biến sai nghĩa và vô nghĩatrên mạch polypeptide sẽ khác nhau trongmột số trường hợp cơ bản. Chẳng hạn, nếumột đột biến sau nghĩa gây ra sự thế aminoacid bằng một cơ chất cùng loại, gọi là thếcùng loại (synonymous substitution), thì sẽít tác động tới cấu trúc và chức năng củaprotein. Biến đổi mà hóa chất khác cơ chấtamino acid, gọi là thế khác loại(nonsynonymous substitutions), chúng dễphát sinh những thay đổi trong cấu trúc vàchức năng của protein hơn. Đột biến vônghĩa sẽ dẫn tới sự kết thúc chưa hoànchỉnh của dịch mã (premature termination oftranslation). Do đó, chúng ta phải xét tácđộng tới chức năng protein. Điển hình, khiđột biến xảy ra làm đóng đầu tận cùng 3 củakhung đọc mở (the open reading frame), thìmột phần chức năng của mạch polpeptidetạo thành bị ngắt bớt, đột biến vô nghĩa sẽtạo ra sản phẩm protein hoàn toàn bất hoạt.Tương tự đột biến vô nghĩa, thêm hay mấtbase đơn có những hệ quả trên trình tựpolypeptide mà kéo dài ra xa kể từ điểm độtbiến. Vì trình tự mRNA được đọc bởi bộmáy dịch mã trong các nhóm mà mỗi nhómgồm ba cặp base (codon), thêm hay mất mộtcặp base đơn DNA sẽ làm thay đổi khungđọc kể từ vị trí thêm hay mất và kéo dài đếnđầu carboxyl tận cùng của protein. Vì vậy,những tổn hại này gọi là đột biến lệch khungđọc (frameshift mutations). Những đột biếnnày làm cho trình tự amino acid xuôi dòngdịch mã kể từ điểm đột biến phát sinh khôngcòn quan hệ gì với trình tự tổ chức aminoacid (original amino acid sequence). Vì vậy,đột biến lệch khung đọc đại diện sự mấthoàn toàn cấu trúc và chức năng của proteinbình thường.Bây giờ hãy quay lại những đột biến xảy ratrong trình tự điều hòa và những trình tựkhông mã hóa khác. Những phần của genkhông mã hóa protein chứa đựng nhiều điểmchức năng thiết yếu khác. Ở mức DNA, cónhững điểm chuyên biệt mà protein điềuhòa phiên mã phải bám vào. Ở mức RNA,cũng có nhiều trình tự chức năng quan trọngnhư điểm bám ribosome (ribosome-bindingsites ) của các mRNA vi khuẩn và điểm tựco thắt (self-ligating sites ) của sự cắt intronở mRNA eukaryot.Sự phân nhánh của các đột biến trong nhữngđoạn khác đoạn mã hóa polypeptide khó dựđoán hơn nhiều. Thông thường, hệ quả chứcnăng của bất kì đột biến điểm nào ( thế hoặcthêm hay mất) trong một vùng tùy thuộc vàovị trí hoặc nó có phá vỡ điểm mang chứcnăng không. Đột biến phá vỡ những điểm ấycó khả năng làm thay đổi biểu hiện của mộtgen về số lượng sản phẩm biểu hiện tại mộtthời điểm nào đó hoặc trong phản ứng đápứng những tín hiệu môi trường nào đó haytrong các mô nào đó. Điều quan trọng cầnnhận thấy là những đột biến mang tính điềuhòa như thế sẽ ảnh hưởng số lượng sảnphẩm protein của một gen, nhưng chúng sẽkhông làm biến đổi cấu trúc của protein.Hơn nữa, một số đột biến đủ mạnh làm bấthoạt hoàn toàn chức năng ( như điểm bámpolymerase hay sự cắt intron) và gây chết ...