Mutacje punktowe

Mutacje punktowe polegają na zmianie pojedynczego nukleotydu w DNA lub RNA. Dzielą się na substytucje (czyli zastąpienie jednej zasady azotowej inną), delecje (utrata nukleotydu) i insercje (wstawienie dodatkowego nukleotydu). W przypadku substytucji można wyróżnić transwersje (podstawienie zasady purynowej pirymidynową bądź odwrotnie) i tranzycje (zamiana zasady purynowej na purynową lub pirymidynowej na pirymidynową).

W zależności od efektów wyróżnia się następujące mutacje punktowe:

• Mutacje przesuwające ramkę odczytu – w wyniku delecji bądź insercji nukleotydu zmienia się sekwencja aminokwasów w kodowanym białku, a tym samym jego struktura i funkcjonalność.
• Mutacje missensowne – na skutek substytucji zmienia się jeden aminokwas w kodowanym białku, co może, ale nie musi wpływać na jego funkcje. Wszystko zależy od tego, jaki aminokwas zostanie wstawiony w miejsce „zmutowanego”. Jeśli oba będą się cechowały podobnymi właściwościami, mutacja taka nie wpływa na zmianę fenotypu.
• Mutacje nonsensowne – zmiana pojedynczego nukleotydu skutkuje przedwczesnym pojawieniem się kodonu STOP. Produkowane białko jest krótsze, a więc istotnie zmienia swoje właściwości.
• Mutacje milczące – zmiana nukleotydu na inny nie zmienia kodowanego aminokwasu. Jest to przejaw degeneracji kodu genetycznego (dany aminokwas kodowany jest przez różne kodony).

Choroby spowodowane mutacjami punktowymi

Blisko 2/3 chorób genetycznych spowodowanych jest mutacjami punktowymi. Zaliczają się do nich tzw. bloki metaboliczne, czyli choroby, w których w wyniku mutacji punktowej nieaktywne są pewne szlaki enzymatyczne. Najczęstsze są schorzenia związane z nieprawidłową przemianą fenyloalaniny: fenyloketonuria (nieaktywna jest hydroksylaza fenyloalaninowa, przekształcająca fenyloalaninę w tyrozynę), alkaptonuria (związana z niewłaściwym funkcjonowaniem oksydazy homogentyzynianowej, konwertującej tyrozynę w dihydroksyfenyloalaninę) i albinizm (dla którego charakterystyczne jest nieprawidłowe działanie tyrozynazy, przekształcającej dihydroksyfenyloalaninę w melaninę). Mutacjami punktowymi spowodowane są także liczne choroby krwi: anemia sierpowata, hemofilia czy talasemie. Pierwsza z nich związana jest z nieprawidłową budową hemoglobiny – na skutek substytucji w genie kodującym łańcuch β hemoglobiny kwas glutaminowy zostaje zastąpiony waliną. Talasemie również są wynikiem mutacji genów kodujących białkowe części hemoglobiny. Głównym objawem tych dwóch schorzeń jest postępująca anemia, będąca wynikiem hemolizy erytrocytów zbudowanych z nieprawidłowej hemoglobiny. Hemofilia z kolei związana jest z mutacjami w genach kodujących czynniki krzepnięcia, w związku z tym chorzy są dużo bardziej narażeni na krwotoki.

Nowe lekarstwo?

Dziś choroby o podłożu genetycznym wciąż są nieuleczalne. Z mniejszym lub większym powodzeniem prowadzi się eksperymentalne próby terapii genowej, jednak do możliwości zastosowania tych technik u ludzi jeszcze daleka droga. Póki co medycyna oferuje im jedynie leczenie objawowe, łagodzące symptomy chorób. Być może zmieni się to dzięki najnowszym dokonaniom chińskich naukowców. Jako pierwsi na świecie zastosowali technikę manipulacji zasadami azotowymi i wyleczyli ludzkie embriony z β-talasemii, zamieniając błędnie wstawioną guaninę na prawidłową adenozynę. Badania wykonano na materiale pobranym od pacjenta chorującego na tę chorobę genetyczną, a embriony wytworzono w drodze klonowania. Według autorów badania opracowana przez nich metoda może być przydatna w leczeniu także innych chorób o podłożu genetycznym. Najbliższa przyszłość pokaże, czy osiągnięcie Chińczyków uda się przenieść z laboratoriów do praktyki klinicznej.