Какво е нонсенс мутация?

Нонсенс (nonsense) мутация възниква, когато последователността на нуклеотидите в ДНК се променя по начин, по който се прекъсва нормалната последователност на аминокиселините в крайния протеин.

 


В централната догма на биологията генетичната информация в ДНК се копира на РНК (чрез транскрипция), която след това (чрез транслация) служи за синтеза на протеин. Протеинът представлява определена последователност от аминокиселини, която му позволява да изпълнява определена функция. Последователността на аминокиселините определя ролята на протеина.


В ДНК всяка аминокиселина отговаря на поредица от три нуклеотида, наречена кодон. Има около 21 аминокиселини, като същевременно съществуват и два други важни кодона, отговарящи за „старт“ и „стоп“. Те позволяват на рибозома, сглобяваща протеина, да знае откъде да започне и къде да завърши процеса. Нонсенс мутацията променя кодона за аминокислеина в сигнал за „стоп“. Това съкращава синтезирания протеин и той може да функционира и да се формира напълно различно от преди.


Какви може да бъдат резултатите от нонсенс мутацията?

По-голямата част от мутациите са вредни, което означава, че те причиняват намаляване на цялостната годност и репродуктивния успех на организма. Нонсенс мутация може да попадне в тази категория, ако засегне важен функционален протеин.


Кистозната фиброза е генетично заболяване, което е причинено от такава мутация. Протеинът, засегнат от нонсенс мутация при муковисцидоза, е регулаторен протеин за йонните канали. Генетичната промяна води до дефекти в тези транспортните канали в клетъчните мембрани, които регулират нивата на натриевите и хлоридните йони в клетките и извънклетъчните пространства. Без способността за правилно движение на йони, хората с муковисцидоза често имат дихателни проблеми, причинени от натрупването в прекомерни количества от йони в белите дробове. Мускулната дистрофия на Дюшен е друга болест, причинена от нонсенс мутация, и има много повече примери.


Неутрална мутация възниква, когато ефектите от мутацията останат неоткрити. Това примерно може да се случи при нонсенс мутация, при която се премахва само една аминокиселина, в края на полипептидната верига, която не влияе на функцията на протеина.


Най-рядко срещаният вид мутация е полезната мутация. Това е мутация, при която протеинът се променя по такъв начин, че увеличава жизнеността и репродуктивния успех на организма. Само при най-редките обстоятелства една нонсенс мутация може да бъде от полза за организма. Ако например мутацията е засегнала протеин, който случайно транспортира даден токсин в клетките. В среда, изпълнена с такъв токсин, дисфункционалният протеин може да бъде от полза при експозиция на токсина. Ако протеинът вече не транспортира токсина, клетките няма да понасят щети от него.


При още по-малко вероятно обстоятелство, нонсенс мутация може напълно да промени функцията на протеина. В такъв случай мутацията може да промени протеина по начин, по който той не просто да престане да транспортира токсина, а даже да го унищожава или да се свърва с него.


Библиография:
Hartwell, L. H., Hood, L., Goldberg, M. L., Reynolds, A. E., & Silver, L. M. Genetics: From Genes to Genomes
Nelson, D. L., & Cox, M. M. Principles of Biochemistry
Widmaier, E. P., Raff, H., & Strang, K. T. Vander’s Human Physiology: The Mechanisms of Body Function (11th ed.)