Genmutation

Definition

Eine Genmutation ist eine Form der Mutation, die durch eine Änderung der Nukleotidsequenz der Gene entsteht. Sie tritt ein, wenn eine Mononukleotid-Einheit der DNA, die eine bestimmte Polypeptidkette codiert, chemisch verändert oder verloren gegangen ist, oder wenn ein zusätzliches Mononukleotid eingefügt wird. Damit wird die normale Sequenz codierender Tripletts verändert.

Einteilung

Oft bestehen Genmutationen lediglich darin, dass im codierten Protein eine einzige Aminosäure gegen eine andere ausgetauscht wird. Diese "Punktmutationen" können je nach der vom mutagenen Agens am DNA-Molekül hervorgerufenen Veränderung in vier Hauptgruppen eingeteilt werden:

Transition

Bei der Transition ist ein Purin-Pyrimidin-Basenpaar durch ein anderes ersetzt, d.h. G-C durch A-T oder A-T durch G-C. Dabei ist also das Purin in einer Kette gegen ein anderes Purin und das Pyrimidin der anderen Kette gegen ein anderes Pyrimidin ausgetauscht. Transitionen erfolgen spontan, können aber auch durch Basenanaloga induziert werden. Auch salpetrige Säure verursacht Transition.

Transversion

Bei der Transversion wird ein Purin-Pyrimidin-Basenpaar durch ein Pyrimidin-Purin-Basenpaar ersetzt. Als spontane Mutation sind Transversionen häufig zu beobachten (z.B. in den alpha- und beta-Ketten des Hämoglobins). Es ist aber keine Substanz bekannt, die selektiv ein Transversion begünstigt.

Insertion

Bei der Insertion (engl.: "Frameshift-Mutation") wird ein zusätzliches Nukleotid eingebaut. Durch eine solche Mutation werden auch alle in der Sequenz folgenden Codons falsch abgelesen, da die funktionelle Zusammenfassung der Basen zu Tripletts durch die zusätzliche Base verändert wird. Insertionen können durch Acridin-Derivaten leicht induziert werden.

Deletion

Bei der Deletion wird eine Base aus der DNA entfernt. Dabei handelt es sich ebenfalls um eine frame-shift-Mutation. Ursachen von Deletionen sind die säure- und temperaturbedingte hydrolytische Abspaltung einer Base, die Einwirkung einer kovalent-quervernetzenden Verbindung sowie alkylierende oder desaminierende Agenzien, durch die Basen entstehen, die sich nicht paaren können.

Punktmutationen müssen sich nicht unbedingt letal auswirken. Transitionen und Transversionen sind relativ gutartig, da durch sie nur der Austausch einer einzigen Aminosäure in der codierten Peptidkette bewirkt wird. Das defekte Protein bleibt dabei oft völlig funktionsfähig. Eine solche Mutation wird dann als "stille Mutation" bezeichnet. Insertionen und Deletionen bewirken dagegen, dass die gesamte DNA-Kette hinter dem Mutationspunkt falsch abgelesen wird. Sie sind meist letal.

Eine andere Mutationsart sind Deletionen ganzer Abschnitte der DNA, die viele Nukleotide umfassen können. Ist dabei die Anzahl der fehlenden Nucleotide 3 oder ein Vielfaches von 3, so tritt kein frame-shift-Irrtum hinter der mutierten Molekülstelle auf.