Eine Genmutation ist eine erbliche Veränderung (Chromosomenaberration oder Mutation) eines Gens, die nur das jeweilige Gen selbst betrifft. Sind von der Veränderung mehrere Gene betroffen, handelt es sich um eine strukturelle Chromosomenaberration.
Beschreibung
Eine Genmutation liegt vor, wenn in der DNA nur ]]. Meist entstehen Mutationen mit rezessiver Wirkung. Die Genmutation kann ohne Auswirkungen für den Träger, nachteilig, manchmal tödlich (letal) oder auch vorteilhaft sein.
Genmutationsarten
Nach Auftreten unterscheidet man zwei Genmutationsarten:
- gametische Genmutationen
- somatische Genmutationen
Außerdem unterscheidet man folgende Genmutationstypen:
- Punktmutation durch Substitution
- Deletionsmutation durch Deletion
- Insertionsmutation durch Insertion bzw. Addition
- Duplikationsmutation durch Duplikation
- Rastermutation durch Addition
Substitution
Bei der Substitution findet ein Austausch einer einzelnen Base statt. Die Substitution bezeichnet also den Veränderungsvorgang der Punktmutation als einer Variante der Genmutation.
Man unterscheidet hier zwei Typen der Substitution:
- Transition: Substitution einer Purin- gegen eine Purinbase bzw. einer Pyrimidin- gegen eine Pyrimidinbase.
- Transversion: Substitution einer Purin- gegen eine Pyrimidinbase oder umgekehrt.
Es kann sich dabei entweder um eine „missense“-Mutation (sinnverändernde Mutation), also den Austausch einer Aminosäure bei der Translation handeln, oder um eine „nonsense“-Mutation (sinnentstellende Mutation), bei der ein Stop-Codon entsteht. Außerdem können „nonsense“-Mutationen in Introns Fehler beim Spleißen bewirken. Als dritte Möglichkeit kann es sich auch um eine stille Mutationen oder neutrale Mutationen handeln, bei der eine DNS-Base verändert wurde, aber weiterhin die gleiche Aminosäure kodiert wird. Das ist durchaus möglich, da es für manche Aminosäuren mehrere Kodierungsmöglichkeiten gibt. Siehe auch unter Mutation.
Deletion
Unter Deletion versteht man bei der Genmutation den Verlust eines oder mehrerer Basenpaare. Eine Deletion führt zur Verschiebung des Leserasters (frameshift).
Man kann zwei Typen der Deletion unterscheiden:
- „out of frame“-Deletion: Es entsteht kein funktionsfähiges Protein.
- „in frame“-Deletion: Hierbei entsteht ein Protein mit Restfunktion, da das Leseraster erhalten bleibt.
Das Leseraster kann beibehalten werden, wenn die Deletion von Basenpaaren eine Anzahl enthält, die durch drei teilbar ist. Werden zum Beispiel sechs Basenpaare in Folge deletiert, so fehlen dann auch zwei Aminosäuren im Protein (was ein defektes Protein zur Folge haben kann, nicht muss), jedoch ist das Leseraster erhalten geblieben.
Insertion bzw. Addition
Hierunter versteht man bei der Genmutation den Einbau von Sequenzen in die DNA. Auch dies führt zu einer Leserasterverschiebung (Frameshift), soweit nicht Triplett-Codons eingebaut werden.
Duplikation
Duplikationen entstehen bei der Genmutation zum Beispiel durch ungleiches crossing over entweder zwischen homologen Chromosomen oder zwischen Schwesterchromatiden. Sie werden auch Genduplikationen genannt.
Man unterscheidet zwei Genduplikationsarten:
- partielle Genduplikationen
- vollständige Genduplikationen
Rastermutation
Bei der Rastermutation als eine Variante der Genmutation findet eine Verschiebung der Nukleotidsequenz der Nukleotidkette statt, indem zusätzliche Moleküle in sie eingebaut werden. Diese addierten Moleküle haben eine den Nukleinsäurebasen ähnliche Größe und Struktur. Dadurch kommt es zur Synthese eines veränderten Genprodukts (Protein).
Beispiele
Ein bekanntes Beispiel für eine Genmutation ist die Sichelzellanämie. Die Betroffenen bilden ein abnormes Hämoglobin und die veränderten roten Blutkörperchen werden von Leukozyten aufgelöst, was zu Blutarmut führt. Es gibt zwei Varianten:
- Homozygot (reinerbig): Schwere Blutarmut
- Heterozygot (mischerbig): Malariaresistent, nur in großer Höhe werden rote Blutkörperchen angegriffen
Andere Beispiele sind: