Definizione di mutazione missenso
Una mutazione missenso è un tipo di mutazione puntiforme in cui un aminoacido diverso è posto all’interno della proteina prodotta, diverso da quello originale. Nel processo di conversione del DNA in proteine, il linguaggio del DNA deve essere tradotto nel linguaggio delle proteine. Durante questo processo, un cambiamento nella struttura del DNA, o una mutazione, può cambiare la sequenza di amminoacidi che crea una proteina. Se non cambia la struttura o la funzione della proteina, può essere considerata una mutazione silenziosa. Se cambia la proteina, è considerata una mutazione missenso.
L’immagine sopra mostra varie mutazioni puntiformi, e i loro effetti sull’amminoacido risultante. Il DNA è letto in unità di tre, chiamate codoni. Questi codoni richiedono uno dei 21 amminoacidi, che il complesso ribosomico assemblerà in ordine leggendo l’RNA messaggero, o mRNA. Se ci sono 3 punti in un codone e 4 possibili nucleotidi da inserire in quel punto, i codoni possono richiamare 64 segnali diversi. Poiché ci sono solo 21 aminoacidi, molti di questi codoni richiedono lo stesso aminoacido. Se una mutazione richiede lo stesso aminoacido di prima della mutazione, è considerata silenziosa.
D’altra parte, molti altri codoni richiedono anche segnali per fermare ed elaborare la proteina. In questo caso, invece di aggiungere un amminoacido, la sequenza viene terminata e la proteina viene espulsa dal ribosoma. In questo caso, la mutazione sarebbe una mutazione nonsense, perché la proteina sarebbe incompleta. Una mutazione missenso continua la catena della proteina, ma può anche interferire con il funzionamento della proteina. A tal fine, ci sono due tipi fondamentali di mutazione missenso.
Tipi di mutazione missenso
Conservativa
In una mutazione missenso conservativa, l’aminoacido sostituito è simile in funzione e forma all’aminoacido sostituito. Una mutazione missenso conservativa può risultare in una perdita di funzione, ma può essere solo minore. Nel contesto della genetica delle popolazioni e dell’ecologia, una mutazione missenso può non essere necessariamente una cosa negativa. Una funzione rallentata o leggermente modificata di una proteina può effettivamente aumentare la fitness di un organismo. Se il prodotto della proteina ha bisogno di essere regolato, o sta attualmente ostacolando la fitness dell’organismo, un cambiamento può essere benefico. Una mutazione missense conservativa cambia tipicamente la funzione di una proteina in modo meno drastico dell’altro tipo di mutazione missense.
Non conservativa
In una mutazione missense non conservativa, un tipo completamente diverso di aminoacido viene aggiunto alla catena. Dove era presente un aminoacido polare, verrà aggiunto un aminoacido non polare. Questo tipo di mutazione missenso può cambiare notevolmente la funzione di una proteina, poiché probabilmente cambierà la forma e la struttura della proteina.
Le proteine hanno vari livelli di struttura, tutti dipendenti dal DNA. Se una mutazione missense cambia un amminoacido, cambia prima la struttura primaria, o la sequenza di base degli amminoacidi. La struttura secondaria delle proteine consiste in schemi e strutture formati dalle interazioni tra questi aminoacidi. Una mutazione missense potrebbe interrompere completamente una forma come un’elica alfa o un foglio beta. Queste strutture possono essere cruciali per la struttura terziaria complessiva della proteina, o la sua forma e dimensione generale. Questa struttura informa su come la proteina interagisce con altre molecole nell’ambiente. Una mutazione missenso non conservativa può cambiare completamente queste interazioni. Al livello finale della struttura proteica, la struttura quaternaria, una mutazione missense può persino impedire a una proteina di unirsi a un complesso proteico più grande di cui dovrebbe far parte. Questo può rendere interi percorsi biochimici inutili, o dare loro un uso completamente nuovo.
Esempio di mutazione missenso
Un esempio comune e ben noto di una mutazione missenso è l’anemia falciforme, una malattia del sangue. Le persone con l’anemia falciforme hanno una mutazione missense in un singolo punto del DNA. Questa mutazione missense richiede un aminoacido diverso e influenza la forma complessiva della proteina prodotta. Questo, a sua volta, fa sì che l’intera forma delle cellule del sangue sia diversa. Le persone con la malattia sperimentano i sintomi di non essere in grado di acquisire ossigeno in modo efficiente, e sperimentano la coagulazione del sangue. Tuttavia, sono parzialmente protetti dai parassiti del sangue che vivono nelle cellule del sangue. La malaria è una malattia causata da questi parassiti, e le persone con anemia falciforme hanno una difesa intrinseca contro il parassita. Le loro cellule del sangue falciformi non possono sostenere il ciclo vitale del parassita.
La mutazione missense che causa tutto questo è la differenza di un nucleotide. Viene prima tradotto in mRNA, poi in una proteina. La mutazione missense fa sì che una valina sia messa al posto dell’acido glutammico. Questa mutazione missense non conservativa fa sì che la forma della proteina, l’emoglobina, cambi. Dove l’emoglobina normale si separa, l’emoglobina mutata forma lunghe catene. Queste catene, quando vengono incorporate nelle cellule del sangue, cambiano la loro forma e le costringono a diventare una falce. Questo può essere visto nell’immagine qui sotto.
Molte altre anemie e varie malattie genetiche sono causate da una mutazione missenso. Tutte le proteine dipendono dalla sequenza di amminoacidi che le compongono. Mentre le mutazioni possono a volte portare benefici a un organismo, più spesso interrompono un processo stabile e affidabile. Interrompendo anche una sola proteina, le cellule possono diventare senza funzione, o almeno lottare per funzionare.
Quiz
1. Quale delle seguenti è una mutazione missenso? La serina è sostituita alla serina
B. L’arginina è sostituita alla glutammina
C. Un segnale di STOP è sostituito alla Cisteina
2. Quale delle seguenti sarebbe la mutazione peggiore? Mutazione missenso
B. Mutazione nonsense
C. Dipende…
D. XXXX
3. L’anemia falciforme, e alcune altre malattie genetiche, ricorrono a tassi costantemente bassi in alcune popolazioni. Perché questo?
A. Le mutazioni sono parzialmente benefiche
B. Le mutazioni a punto singolo sono più probabili di altre
C. Entrambi