Frameshift-Mutation
Synonyme: Rasterschubmutation, Leserasterverschiebung, Rastermutation
Englisch: frameshift mutation, framing error, reading frame shift
Definition
Hintergrund
Da der gesamte genetische Code auf der DNA in Form von Basentripletts (Codons) organisiert ist, codieren jeweils drei Basen für eine Aminosäure. Tritt eine Mutation ein, die zu einer Deletion oder Insertion führt, verändert sich das Leseraster für die Basentripletts hinter der Mutation.
Bei Deletionen oder Insertionen von wenigen Basenpaaren ist es entscheidend, ob eine Mutation innerhalb eines Exons liegt oder nicht und ob die Anzahl der fehlenden oder zusätzlichen Basenpaare ein Vielfaches von drei ist oder nicht. Ist dies nicht der Fall, verschiebt sich der gesamte Leserahmen jenseits der Deletion und es resultiert so eine veränderte Polypeptidkette. In dieser Situation spricht man von einer sogenannten Frameshift-Mutation. Normalerweise ensteht dadurch früher oder später ein Stopcodon, was wiederum zu einem vorzeitigen Abbruch der Proteinsequenz und meist auch zu nonsense mediated decay der mRNA führt.
Sind die verlorenen Basen hingegen ein Vielfaches von drei, so entspricht die Deletion auf DNA-Ebene einer Deletion im entsprechenden Oligopeptid. Hier spricht man von In-frame-Deletionen oder -Insertionen. Solche kleinen Deletionen spielen eine wichtige Rolle für die Ursache vieler monogenetischer Krankheiten. Sie kommen nämlich häufiger vor als Insertionen.
Varianten
- Deletion:
- Insertion:
Veranschaulichung
| Beschreibung | ||
|---|---|---|
| Originaltext | ||
| Insertion ("U") | Verschiebung | |
| Deletion ("M") | Verschiebung | |
| Deletion (gesamtes Basentriplett) |
bleibt erhalten |
Pathologie
Dass Frameshift-Mutationen schwere Auswirkungen nach sich ziehen, ist an den klassischen Beispielen von X-chromosomal erblichen Krankheiten wie Dystrophinopathien, der Duchenne- und Becker-Muskeldystrophien erkennbar. Diese Krankheiten sind geprägt durch zahlreiche unterschiedliche Mutationen des Dystrophin-Gens, sowie durch große Deletionen von mehreren Exons (> 60% aller Fälle), Insertionen oder gar Punktmutationen. Bewirkt die Mutation eine Verschiebung des Leserahmens, so verursachen diese fast immer die schwere Form der Krankheit - die Duchenne-Muskeldystrophie. Treten Mutationen ein, bei denen keine Leserasterverschiebung (auch In-frame-Deletionen von mehreren Exons) auffindbar ist, verbleibt dagegen eine mehr oder weniger ausgeprägte Restfunktion des Proteins und verursacht somit oft eine Becker-Muskeldystrophie.
Literatur
- "Basiswissen Humangenetik" - Christian P. Schaaf, Johannes Zschocke, Springer-Verlag
- Wikipedia