Основы биохимии Том 3 - А. Ленинджер 1985

Молекулярные механизмы передачи генетической информации
Еще о генах: репарация, мутации, рекомбинация и клонирование
Изменение одной пары оснований вызывает точковую мутацию

Несмотря на эффективность механизмов коррекции и репарации ДНК, часть повреждений или ошибок при репликации ДНК остается все же неисправленной. Это в свою очередь приводит к изменениям в геноме организма, которые могут сохраняться и наследоваться. Постоянные изменения, передающиеся по наследству в процессе репликации, называются мутациями.

Мутации, обусловленные заменой одного-единственного основания, называются мутациями замещения. При такой мутации изменение происходит лишь в одном кодоне затронутого гена. Следовательно, подобная мутация может выражаться в замене одной аминокислоты на другую в полипептиде, кодируемом этим геном, тогда как последовательность аминокислот в полипептиде может сохраняться. Примеры толковых мутаций и их последствий приведены в табл. 30-1. Часто замена одной аминокислоты на другую не приводит к значительным изменениям в биологических свойствах продукта трансляции - белка. Такие замены называют “молчащими” мутациями. В других же случаях замененная аминокислота может оказаться очень важной, и без нее белок оказывается полностью лишенным способности выполнять свою нормальную биологическую функцию. Такие мутации часто бывают летальными для клеток. Например, точковая мутация в кодоне специфического остатка серина, являющегося важнейшим компонентом активного центра фермента (группу таких ферментов называют сериновыми ферментами; см. разд. 9.12; табл. 30-1), приводит к полной потере активности этого фермента. Если этот фермент участвует в реакциях главного метаболического пути, то такая мутация может стать летальной.

Таблица 30-1. Влияние некоторых гипотетических точковых мутаций замещения на биологическую активность конечного белкового продукта

Может также случиться, что, несмотря на происшедшую замену аминокислоты, мутантный белок сохранит способность выполнять свою функцию, но будет отличаться от нормального белка по своим свойствам и потому окажется не столь эффективным, как нормальный белок. Например, если мутации подвергся фермент, то он может иметь более высокое значение К_М, более низкое значение V_max или и то и другое одновременно. Мутанты, которые синтезируют такие измененные, но все же частично функционирующие белки, называются мутантами с неполностью подавленной функцией, или leaky-мутантами (табл. 30-1). Иногда в результате мутации полипептидный продукт гена может стать лучше приспособленным к выполнению своей функции в тех особых условиях, в которые попал организм. Такие мутации дают потомству преимущества в борьбе за существование, и серия соответствующих мутаций может привести к появлению нового вида.

Толковые мутации замещения составляют лишь малую часть мутаций, характерных для бактерий. Более многочисленными и более опасными для клеток являются мутации, связанные с вставками и делециями нуклеотидов.