Zmena genetickej informácie sa uskutočňuje skokom (náhlym vznikom).

1. Mutácie nemeniace zmyselUAU-UAC • Tyr-Tyr • Mutácie meniace zmyselUAU-UCC • Tyr-Ser • Nezmyselnémutácie UAU-UAA • Tyr-STOP • Posunovémutácie Substitúcia duplikácia, delécia, inzercia • Nestabilné opakovanie trinukleotidovCpG AKOKOĽVEK JE GENETICKÁ INFORMÁCIA CHRÁNENÁ PRED POŠKODENÍM, JE NEVYHNUTNÉ, ABY SA MENILA. ZMENY V PORADÍ DUSÍKOVÝCH BÁZ, V POČTE A TYPE GÉNOV SÚ ZÁKLADOM VÝVOJA A PREŽITIA DRUHU. MUTÁCIE SÚ ZMENY KVALITY ALEBO KVANTITY GENETICKEJ INFORMÁCIE. VZNIKAJÚ Z PRÍČIN, KTORÉ ČASTO NEVIEME IDENTIFIKOVAŤ. SÚ PREDPOKLADOM VNÚTRODRUHOVEJ A MEDZIDRUHOVEJ PREMENLIVOSTI (VARIABILITY). VNÚTRODRUHOVÁ VARIABILITA SPÔSOBUJE, ŽE KAŽDÝ JEDINEC JE NEOPAKOVATEĽNÉ INDIVÍDUUM, AJ KEĎ MÁ ZÁKLADNÉ DRUHOVÉ CHARAKTERISTIKY. MEDZIDRUHOVÁ VARIABILITA ZARUČUJE ROZMANITOSŤ ŽIVOTNÝCH FORIEM. ZÁVAŽNÉ PATOLOGICKÉ MUTÁCIE SÚ ZVYČAJNE Z GENOFONDU (MNOŽINY ALEL V POHLAVNÝCH BUNKÁCH JEDINCOV JEDNÉHO DRUHU) VYRADENÉ (SELEKTOVANÉ), PRETOŽE SA ICH NOSITEĽ (MUTANT) NEZÚČASTNÍ REPRODUKCIE. NEŠKODNÉ A UŽITOČNÉ MUTÁCIE SA NAOPAK, V GENOFONDE HROMADIA A PODMIEŇUJÚ EVOLÚCIU. • Polymorfizmy DNA delíme podľa dôsledkov na normálne a patologické a podľa lokalizácie na tie, ktoré postihujú kódujúce a nekódujúce sekvencie. • Polymorfizmy kódujúcich sekvencií: • 1)Normálnypolymorfizmus kódujúcich sekvenciíje dôsledkom dvoch javov: • a) degenerácia genetického kódu – napriek tomu, že sa u jednotlivcov odlišuje poradie dusíkových báz v exónoch, nemení sa poradie kódovaných aminokyselín. • b) mierny vplyv zmeny kódu na funkčnosť bielkoviny – ak odlišnosť v poradí aminokyselín nemení zásadne funkčnosť proteínu – nazývajú sa jeho varianty ako izoproteíny (napr. izoenzýmy). • 2)Patologickédôsledky polymorfizmu kódujúcich sekvencií možno názorne prezentovať na kosáčikovej anémii, pri ktorej zámena jednej dusíkovej bázy vedie k „mutácii meniacej zmysel“. Substitučná mutácia – zámena adenínu za tymín vedie k zámene kódovanej aminokyseliny, kyselina glutámová za valín: • normálne: CCT GAG GAG • Pro Glu Glu • kosáčiková anémia: CCT GTG GAG • Pro Val Glu • Výsledkom je patologická forma hemoglobínu • a porucha nielen štruktúry, ale aj funkcie • erytrocytov. • Takúto zmenu kódu, ak je zároveň sprevádzaná stratou palindrómu (miesta, ktoré rozoznávajú a štiepia restrikčné enzýmy), možno dokázať použitím metódy RFLP (rôzna dĺžka restrikčných fragmentov). V tomto prípade restrikčný enzým Mst II rozpoznávaa štiepi cieľovú sekvenciu CCT GAG GAG. Ak nie je porušená, nastáva štiepenie a fragment (A) má dĺžku 1,15 kb. Mutovaný fragment (S) sa štiepi na inommieste a má dĺžku 1,35 kb. • Polymorfizmy nekódujúcich sekvencií: • 1)Normálnepolymorfizmy nekódujúcich oblastí – najmä tandemových opakovaní – sa využívajú (ako už bolo uvedené) najmä pri identifikácii jedinca, jeho príbuzenských vzťahov alebo biologického materiálu (stôp) ktoré zanechal. Vyskytujú sa v rôznom počte opakovaní a sú (podľa typu) individuálne a druhovo odlišné. • 2)Polymorfizmy nekódujúcich oblastí, ktoré súvisia s patologickými stavmi a ochoreniami. • Klasickým príkladom sú tzv. expandujúce triplety tandemových opakovaní „CpG ostrovčekov“. Navzájom sa – pri rôznych nozologických jednotkách – odlišujú „bázou uprostred“ a počtom opakovaní tohto motívu: • Dĺžka úsekov za sebou nasledujúcich opakovaní sa klasicky metódou VNTR (premenlivý počet za sebou idúcich opakovaní) dokazovala tak, že sa pomocou restrikčného enzýmu z genómovej DNA tieto úseky vystrihli. S tým sú však spojené dva problémy. Prvým je komplikácia, ak sa v dostatočnej blízkosti úseku opakovaní nenachádza palindróm (miesto rozpoznávané restrikčným enzýmom). Druhým je náročnosť následnej analýzy – dôkazu, že ide o hľadaný úsek. V súčasnosti sa to s úspechom rieši použitím vhodne zvolených primerov a metódy PCR, ktorá umožní ex vivo, presnejšie in technico, nakopírovať dostatočný počet hľadaných úsekov a pomocou gélovej elektroforézy s dĺžkovým markerom, stanoviť počet opakovaní. • Autori si dovoľujú poďakovať váženej kolegyni, pani doc. RNDr. Vande Repiskej, PhD. za sprístupnenie časti obrazovej dokumentácie a odbornú korektúru textu. Polymorfizmy a mutácie, ako základ individuality, vnímavosti k ochoreniam a podstatygenetických chorôb Zmena genetickej informácie sa uskutočňuje skokom (náhlym vznikom). Je len výsledkom dohody, že sa zmena, ktorá sa vyskytuje u menej ako u 1 % populácie označuje akomutácia a ak sa v populácii vyskytuje častejšie, nazýva sapolymorfizmus. Podstata je rovnaká – zmena kvality, kvantity alebo usporiadania genetickej informácie. Informácia v DNA je (ako bolo predtým uvedené) dôsledne kontrolovaná a chyby sú opravované.Napriek tomu je nevyhnutné, aby sa menila.Inak by neexistovala variabilita (premenlivosť) organizmov. Zmeny v DNA, v počte génov, v štruktúre alebo počte génov nazývame mutácie. 1) Podľa pravdepodobnosti a okolností výskytu delíme mutácie na:a) Spontánne – vyskytujú sa (bez toho, aby sme poznali príčinu ich vzniku) s rozpoznanou pravdepodobnosťou – každý ľudský gén má pravdepodobnosť, že zmutuje počas jednej generácie 1 x 10-5až 1 x 10-10. Tak, ako sa identifikujú nové verzie alel, tak sa zároveň vyratáva ich populačná frekvencia, čiže ich výskyt v genofonde (množine alel v pohlavných bunkách jedincov určitého druhu). Dominantné mutácie, ktoré závažne postihujú jedinca, sa do genofondu nedostanú (selekcia) – najčastejšie sa vyskytujú ako mutácie „de novo“. Recesívne mutácie sa prenášajú cez heterozygotov a postihnutí recesívni homozygoti sa vyskytujú zriedkavo (5 až 10 na 10 000 novorodencov).b) Indukované – sú podmienené známym mutagénom (v experimente). 2) Podľa úrovne uporiadania genetickej informácie, ktorá je postihnutá delíme mutácie na: A) Génové – na úrovni molekúl DNA : substitúcie:GATC →CATC inzercie:GATC → GGATC delécie:GATC → GTC duplikácie:GATC →GAGATC inverzie:GATC → GTAC Dôležité je, či mutácia na úrovni DNA zmení genetický kód, teda aj poradie aminokyselín, ktoré sú kódované. B) chromozómové – sú charakterizované zmenou štruktúry chromozómov – počtu a/alebo poradie génov v nich. V klinickej genetike a v cytogenetike sa nazývajú štruktúrové aberácie chromozómov. Patria sem delécie, inzercie, inverze a translokácie. C) genómové – menia štruktúru chromozómov – počet a poradie génov v nich. V klinickej genetike a cytogenetike sa nazývajú numerické aberácie chromozómov. Delia sa na dve skupiny: a) polyploídie – zmnoženie celých sád chromozómov – napr. triploidia (3n = u ľudí – 69 chromozómov) a tetraploidia (4n = u ľudí – 92 chromozómov). b) aneuploídie – nadbytok, alebo (zriedkavo) chýbanie chromozómu. Diagnostikujú sa klasickými metódami cytogenetiky (karyotyp) alebo metódamimolekulovej cytogenetiky – FISH (fluorescenčná in situ hybridizácia), CGH (komparatívna genomická hybridizácia) a SKY (spektrálna karyotypizácia). FRAXAHuntingtonova Myotonická chorea dystrofia Výskyt 1 : 2000 1 : 15000 1 : 8000 Dedičnosť X - viazaná autoz. dominantná autoz. dominantná Lokalizácia Xq27.3 4p16.3 19q13.3 CpG motív: CGG CAG CTG Počet opakovaní motívu: Norma 5-58 9-35 5-35 Premutácia 58-230 36-38 50-100 Mutácia 230-2000 39-100 50-2000