Mutatie (biologie) | soorten mutaties
English: Mutation

Soorten mutaties

Mutaties kunnen op vele manieren optreden. Mutaties die de structuur van een DNA-sequentie veranderen (de volgorde van de basen in het DNA), kunnen worden onderverdeeld in puntmutaties (kleinschalige mutaties, op het niveau van codons of tripletten), segmentmutaties (op het niveau van chromosomen). Ploïdiemutaties zijn grootschalige mutaties op het niveau van het genoom.[1]

Puntmutatie

1rightarrow blue.svg Zie Puntmutatie voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Wanneer de mutatie slechts één nucleotide (of ook wel enkele nucleotiden) betreft, dan is er sprake van puntmutaties (kleinschalige mutaties).[2]

  • Bij een basensubstitutie wordt het ene nucleotide uitgewisseld voor een andere.
    • Bij een transitie wordt een purine vervangen door een andere purine (A en G) of een pyrimidine voor een pyrimidine (C en T). Transities zijn de meest voorkomende puntmutaties want hier vindt geen structuurverandering plaats
    • Bij een transversie wordt een purine vervangen door een pyrimidine (A of G voor C of T) of andersom
  • frameshiftmutatie, rasterverschuiving of indel-mutaties (INsertion DELetion): de genetische code wordt ernstiger verstoord dan bij de meeste puntmutaties. In de meeste gevallen gaat het om een verandering van één nucleotide.
    • Bij kleinschalige deleties worden een of enkele naburige nucleotiden uit de sequentie verwijderd.
    • Bij kleinschalige inserties worden een of enkele naburige nucleotiden aan de sequentie toegevoegd.

Mutaties die optreden in genen die coderen voor een eiwitten kunnen verschillende gevolgen hebben voor de structuur van die eiwitten.

Basensubstituties kunnen een codon veranderen, met als mogelijk gevolg

  • een silent mutatie ('stille' mutatie): het nieuwe codon codeert (toevallig) voor hetzelfde aminozuur, en heeft dus geen gevolgen voor het fenotype.
  • een missense mutatie: het nieuwe codon codeert voor een ander aminozuur.
  • een nonsense mutatie: het nieuwe codon is een stopcodon, waardoor het eiwit ingekort wordt.

Bij inserties en deleties is de kans op ingrijpende gevolgen groter: verwijdering of toevoeging van één of meer nucleotiden en verschuiving van het leesraam (reading frame), waardoor abnormale eiwitten worden gevormd. Abnormale eiwitten ten gevolge van een mutatie worden meestal gewoon afgebroken. Maar soms kan zo'n abnormaal eiwit zich ophopen, zoals bij sikkelcelanemie.

Segmentmutatie

1rightarrow blue.svg Zie Segmentmutatie voor het hoofdartikel over dit onderwerp.
Verschillende soorten mutaties op het niveau van chromosomen

Segmentmutaties worden ook wel grootschalige mutaties of chromosomale mutaties genoemd, omdat ze een aanzienlijk deel van de structuur van een chromosoom kunnen beïnvloeden. Segmentmutaties worden soms ook gerekend tot het verschijnsel van genetische recombinatie.

Bij segmentmutaties wordt een groter aantal nucleotiden beïnvloed door verwijdering, tussenvoeging, verplaatsing of verdubbeling.[3]

  • bij deleties (verwijdering) wordt een sequentie uit het chromosoom verwijderd (meer dan een of enkele naburige nucleotiden)
  • bij inversies (omkering) wordt een sequentie binnen het chromosoom 'omgekeerd' qua volgorde.
  • bij duplicaties (verdubbeling) wordt een sequentie gekopieerd en elders aan het DNA toegevoegd
  • bij translocaties (verplaatsing) wordt een sequentie uit het chromosoom geknipt en elders weer toegevoegd.
  • bij inserties (toevoeging) wordt een sequentie toegevoegd aan het chromosoom.

Ploïdiemutatie

Zie artikel Zie ook artikel Ploïdie

Vorming van eupolyploïden
en diploïdisatie

directe voorouder
 diploïde genoom: ZZ 
soortvorming of speciatie (evolutie)
diploïde soort A
genoom: AA
diploïde soort B
genoom: BB
 ↙
  autopoly-
ploïdie
bastaardering
(hybridisatie)
autopoly-
ploïdie
↓ 
autotetraploïde
AAAA
hybride
AB
autotetraploïde
BB
 ↘
bastaardering hybridogene
polyploïdie
 
triploïde
AAA
amfidiploïde
AABB
diploïdisatie diploïdisatie diploïdisatie
diploïde soort
AA
diploïde soort
AB
diploïde
BB
schema van boven naar beneden lezen

Ploïdiemutaties of genoommutaties ontstaan door storing van de opbouw van microtubuli tijdens de mitose of de meiose. Dit kan een gevolg hebben voor de juiste verdeling van de chromosomen over de dochtercellen, maar heeft geen gevolg voor de genen-samenstelling of de structuur van de chromosomen zelf.[4]

Aneuploïdie is ongelijke verdeling van de chromosomen over de dochtercellen, waardoor er te weinig of te veel chromosomen terechtkomen in de dochtercellen. De oorzaak is non-disjunctie: een ongelijke deling van de homologe chromosomenparen. Het verlies van een chromosoom is vaak letaal, maar ook boventallige chromosomen in het genoom komen (mogelijk nadelig) tot uiting in het fenotype. Vormen van aneuploïdie zijn onder andere:

  • heterosomale monosomie kan voorkomen bij de geslachtschromosomen, doordat een ervan ontbreekt (XO); bij de vrouwen leidt dit tot het syndroom van Turner, bij muizen tot steriliteit.
  • heterosomale trisosomie kan voorkomen bij de geslachtschromosomen, bij de mens zowel bij vrouwen (XXX) als bij mannen (XXY, syndroom van Klinefelter)
  • autosomale trisosomie van het 21ste chromosoom, dat een keer extra voorkomt (trisomie-21), leidt bij de mens tot het syndroom van Down.

Euploïdie is de vermeerdering of vermindering van het aantal chromosomen met volledige chromosomensets. Bij euploïdie krijgen de beide dochtercellen bij de celdeling een gelijke aantallen chromosomen. Afhankelijk van het aantal chromosomensets in de diplofase wordt het genoemd: triploïde (3n), tetraploïde (4n), hexaploïde (6n), met een algemene term: polyploïde. Als het bij een organisme om een oneven aantal (anorthoploïdie) gaat leidt de verdeling van chromosomen slecht zelden tot normale gameten; triploïde organismen zijn dan ook gewoonlijk steriel. Als het om een even aantal veelvouden van het genoom gaat (orthoploïdie), zijn de organismen gewoonlijk vruchtbaar. Dit verschijnsel is wijdverbreid onder de planten.

Na autoploïdie en alloploïdie (hybridogene polyploïdie) treedt in de loop van de evolutie, en soms al snel, weer diploïdisatie op door fractionatie.[5][6]. Hierdoor krijgt een oud tetraploïde genoom weer een diploïd karakter.