Мутации — это повреждения структуры ДНК — носителя генетической информации. Они могут быть обусловлены воздействием на ДНК жесткой радиации, химических соединений вирусов и др. Факторы вызывающие мутации называются мутагенами. Мутации также могут быть вызваны возникновением ошибок во время репликации ДНК в процессе деления клетки с дальнейшим закреплением этих ошибок в генетическом материале. Наряду с этим, мутации могут происходить под клеточным контролем во время таких процессов как, например мейоз или гипермутация.

Классификация мутаций

По уровню организации генетического материала мутации разделяют на геномные, хромосомные и генные.

Геномные мутации

Геномные мутации заключаются в изменении числа и состава хромосомного набора. При генномных мутациях происходит изменение числа хромосом кратное количеству хромосом генома. В диплоидном геноме, число хромосом которого составляет 2N, в результате геномных мутаций количество хромосом возрастает до 4N, 6N и т.д. То есть в результате геномных мутаций диплоидный организм превращается в полиплоидный. Также, к геномным относят мутации, заключающиеся в утере определенных хромосом или приобретению новых, которые приводят к изменению хромосомного набора.

Хромосомные мутации

Хромосомные мутации — это мутации, характеризующиеся крупными перестройками структуры отдельной хромосомы.

Наиболее часто встречаемые хромосомные мутации:

• Делеция — выпадение определенного участка полинуклеотидной цепи хромосомной ДНК
• Дупликация — удвоение определенного полинуклеотидного участка хромосомной ДНК
• Инверсия — перемена ориентации определенного фрагмента полинуклеотидной последовательности хромосомной ДНК на обратное

Генные мутации

Генные мутации представляют собой замены, делеции (выпадения) и инсерции (вставки) одного или нескольких нуклеотидов, транслокации, дупликации и инверсии различных частей гена. Если под действием мутации изменяется один нуклеотид, говорят о точечных мутациях.

Наиболее часто встречаемые мутации в пределах одного определенного гена — это точечные мутации, представляющие собой нуклеотидную замену в кодирующем, регуляторном и др. фрагментах гена. Точечные мутации с заменой оснований разделяют на два типа: транзиции, представляющие собой замену пурина на

пурин (A«G) или пиримидина на пиримидин (Т « C) и трансверсии, представляющего собой замену пурина на пиримидин (А/G«T/C) или наоборот.

Точечные мутации подразделяются на три типа, которые отличаются по генетическим последствиям:

• Сеймсенс мутация — это синонимическая замена нуклеотида, которая характеризируется сохранением смысла кодирующего триплета — кодона. При данном типе мутации, вновь образующийся кодон продолжает кодировать ту же аминокислоту. Это обусловлено вырожденностью генетического кода допускающего кодирование одной и той же аминокислоты различными триплетами.
• Миссенс мутация — это мутация характеризирующаяся изменением смысла кодона, которая приводит к нарушению функции гена и, в частности, к замене аминокислоты в соответствующей позиции полипептидной цепи белкового продукта гена.
• Нонсенс мутация — это бессмысленная мутация, которая приводит к образованию бессмысленного триплета, считывающегося в качестве Stop-кодона и, соответственно к преждевременному прекращению (терминации) считывания генетичекой информации. В генетическом коде известны три бессмысленных кодона: UAG (амбер кодон), UAA (охр кодон) и UGA (опал кодон). В соответствии с этим мутации приводящие к образованию бессмысленных кодонов называются: амбер-мутация, охр-мутация и опал-мутация.

Отличительной чертой бессмысленных кодонов является присутствие в их составе урацила (U) вместо цитозина (C). Многие химические изменения нуклеотидов приводят к мутациям, которые возникают в процессе репликации ДНК. Одним из таких химических изменений является дезаминирование цитозина до урацила, вследствие чего вместо канонической пары C—Gобразуется дефектая пара U—G.

По влиянию на экспрессию генов мутации разделяют на две разновидности: мутации связанные с заменой нуклеотидов и мутации, приводящие к сдвигу рамки считывания (frameshift), которые представляют собой делеции (выпадения) или инсерции (вставки) нуклеотидов, число которых не кратно трем нуклеотидам. Поскольку кодон представляет собой конкретный триплет, то выпадение или вставка одного или двух нуклеотидов в любом триплете привидут к нарушению считывания информации с матрицы ДНК.