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2022-05-16T22:11:01Z

Plural (eine stille Mutationen) statt Singular (eine stille Mutation)

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Als '''Punktmutation''' wird in der [[Biologie]] eine [[Genmutation]] bezeichnet, wenn durch die Veränderung nur eine einzelne [[Nukleinbase]] betroffen ist.

== Formen der Punktmutation ==
=== Leseraster bleibt erhalten ===
Durch die degenerierte Eigenschaft (Redundanz) des [[Genetischer Code|genetischen Codes]] kann eine solche Punktmutation folgenlos bleiben. Degeneriertheit bedeutet hier, dass eine [[Aminosäure]] durch mehrere [[Codon]]s codiert werden kann. Den 20 Aminosäuren stehen 61 codierende [[Basentriplett]]s zur Verfügung (3 Basentriplett-Kombinationsmöglichkeiten sind nicht-codierend). Falls aus dem ursprünglichen Codon durch die Punktmutation ein Codon wird, das die gleiche Aminosäure codiert, entsteht das gleiche Protein wie mit dem ursprünglichen Codon.

==== Substitution ====
Wird bei einer Punktmutation eine [[Nukleinbasen|Base]] der [[Desoxyribonukleinsäure|DNA]] gegen eine andere ausgetauscht, so nennt man diesen Vorgang Substitution. Geschieht dieser Austausch in einer codierenden Region, wird eine veränderte [[mRNA]] [[Transkription (Biologie)|transkribiert]] und bewirkt den Einbau einer abweichenden [[Aminosäure]], was zu einem veränderten [[Protein]] führt, welches ggf. seine Aufgaben – je nach Lage der Mutation und substituierter Aminosäure – nicht, oder nicht mehr vollständig ausführen kann. Ein bekanntes Beispiel für eine Punktmutation beim Menschen ist die [[Sichelzellenanämie]]. Eine Verbesserung des Polypeptids ist genauso möglich, wenn auch unwahrscheinlicher. Ein Beispiel dafür wäre eine erhöhte Substratumsetzung eines Enzyms.

[[Datei:Transversion-Transition-Mutationen.svg|mini|Unterschiedliche Arten von Punktmutationen. Transitionen sind mit hohlen Pfeilen dargestellt, Transversionen mit ausgefüllten.]]

Bei der Punktmutation unterscheidet man zwei Typen der Substitution:
* [[Transition (Genetik)|Transition]]: Substitution einer [[Purinbase|Purin]]- gegen eine andere Purinbase bzw. einer [[Pyrimidinbase|Pyrimidin]]- gegen eine andere Pyrimidinbase.
* [[Transversion]]: Substitution einer Purin- gegen eine Pyrimidinbase oder umgekehrt.

Für [[Offener Leserahmen|codierende Sequenzen]] kann man die Substitution in folgende Kategorien einteilen:
* Funktional, d. h. sie haben einen Effekt auf die Bildung von Proteinen:
** ''nonsense''-Mutation (sinnentstellende Mutation): codiert für einen Stopp der Translation
** ''missense''-Mutation oder nicht-synonyme Mutation (sinnverändernde Mutation): codiert für eine andere Aminosäure
** ''readthrough''-Mutation: ein Stopcodon wird als Aminosäure codiert
* Nicht-funktional, d. h. durch die [[Redundanz (Informationstheorie)|Redundanz]] des [[Genetischer Code|genetischen Codes]] wird weiterhin dieselbe [[Aminosäure]] codiert:
** ''silent''-Mutation oder synonyme ([[stille Mutation]]): codiert für die gleiche Aminosäure

Es kann sich dabei entweder um eine ''„missense“''-Mutation (sinnverändernde Mutation), also den Austausch einer [[Aminosäure]] bei der [[Translation (Biologie)|Translation]] handeln, oder um eine ''„nonsense“''-Mutation (sinnentstellende Mutation), bei der ein [[Stopcodon]] entsteht. Außerdem können ''„nonsense“''-Mutationen in [[Intron]]s Fehler beim [[Splicing|Spleißen]] bewirken. Dabei führen ''„Nonsense“''-Mutationen nicht zwangsläufig bei einem einzelnen Individuum zu einem auffälligen [[Phänotyp]], können aber über [[Evolution|evolutionäre]] Zeiträume hinweg dennoch nachteilig sein.<ref>{{Literatur |Autor=Bryndis Yngvadottir, Yali Xue, Steve Searle, Sarah Hunt, Marcos Delgado |Titel=A Genome-wide Survey of the Prevalence and Evolutionary Forces Acting on Human Nonsense SNPs |Sammelwerk=The American Journal of Human Genetics |Band=84 |Nummer=2 |Datum=2009-02-13 |Seiten=224–234 |Online=http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0002929709000159 |Abruf=2017-10-26 |DOI=10.1016/j.ajhg.2009.01.008}}</ref> Als dritte Möglichkeit kann es sich auch um eine stille (stumme) Mutation oder neutrale Mutation handeln, bei der eine Base verändert wurde, aber weiterhin die gleiche Aminosäure codiert wird. Das ist durchaus möglich, da es wegen der Degeneration des genetischen Codes für manche Aminosäuren mehrere Codierungsmöglichkeiten gibt. Allerdings haben neuere Forschungen ergeben, dass auch stumme Mutationen Krankheiten auslösen können. Der Grund dafür liegt darin, dass sich die mRNA bei gewissen stummen Mutationen (auf dem Weg vom Zellkern zum Ribosom) anders als gewöhnlich ''faltet'', mit der Folge kaum translatiert zu werden oder gerade zu stark translatiert zu werden.

{{siehe auch|Polymorphismus}}

=== Verschiebungen des Leserasters ===
Schlimmer verlaufen kann eine Punktmutation, wenn eine Base komplett wegfällt oder eine neue hinzukommt. Hierbei verliert der mRNA-Strang hinter der Mutation seinen ursprünglichen Sinn, da er nach links oder rechts verschoben wird ([[Frameshift]]). Dies hat zur Folge, dass das translatierte Protein später eine völlig andere Struktur aufweist. Seine ursprüngliche Funktion geht dabei meist verloren.

==== Deletion ====
Bei einer [[Deletion]] handelt es sich um den Verlust einer Base. Die nachfolgenden Basen rücken gegen die Leserichtung auf, was das Leseraster des nachfolgenden [[Codon]]s in ebendiese Richtung verschiebt.

==== Insertion ====
Bei einer [[Insertion (Genetik)|Insertion]] handelt es sich um den Zugewinn einer Base. Die nachfolgenden Basen rücken in Leserichtung auf, was das Leseraster des nachfolgenden [[Codon]]s in ebendiese Richtung verschiebt.

==== Beispiel ====
Die Leserasterverschiebung ([[Frameshift]]) lässt sich anhand eines kleinen Beispiels erklären. Wenn man den Satz

: <code>ICH MAG NUR EIN EIS</code>

betrachtet, ergibt dieser einen Sinn. Jedes Wort besteht aus drei Buchstaben (Tripletts). Ähnlich liegt die Information auch auf einem [[Gen]] vor, hier werden die Basen immer zu so genannten [[Basentriplett]]s zusammengefasst.
Wenn nun ein Buchstabe hinzufügt wird – aber immer noch darauf geachtet wird, dass ein Drei-Buchstaben-Wort-Satz gebildet werden soll – verschwindet diese Information.
In diesem Beispiel wird hinter dem Wort „ICH“ der Buchstabe X hinzugefügt. Dies entspricht einer ''Insertion''.

: <code>ICH XMA GNU REI NEI S</code>

Wenn nach dem Wort „ICH“ der Buchstabe M gelöscht wird – was einer ''Deletion'' gleichkommt – aber die Drei-Buchstaben-Wort-Regel gültig bleibt, ergibt der Satz ebenfalls ab dem Wort ICH keinen Sinn mehr.

: <code>ICH AGN URE INE IS</code>

Ähnlich verhält es sich, wenn in einem Gen eine Base hinzugefügt wird. Die genetische Information kann nicht mehr sinnvoll abgelesen werden.

== Experimenteller Nutzen ==
Mit dem Verständnis von Punktmutationen war es möglich, den [[Ames-Test]] zu entwickeln, der die Anwesenheit von [[Mutagen]]en nachweist.

== Siehe auch ==
* [[Joseph Merrick]] (litt durch eine mutmaßliche Punktmutation unter Deformationen)

== Weblinks ==
* [http://www.weloennig.de/AesV1.PuMu.html W. E. Lönnig: Punktmutationen]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Mutation]]

Punktmutation - Versionsgeschichte

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