Genmutation

Was ist eine Genmutation? Eine Genmutation ist eine erbliche Veränderung eines Gens, die nur das jeweilige Gen selbst betrifft. Sind von der Veränderung mehrere Gene betroffen, handelt es sich um eine strukturelle Chromosomenmutation.

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

Die vier Hauptgruppen Transition Transversion Insertion Deletion

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. Transitionen erfolgen spontan, können aber auch durch Basenanaloga (=basenähnliche Stoffe werden bei der Replikation in die DNA eingebaut) induziert werden. Auch salpetrige Säure verursacht Transition.

Transversion Bei der Transversion wird ein Purin-Pyrimidin-Basenpaar durch ein Pyrimidin-Purin-Basenpaar ersetzt. (C-G zu G-C) Transversionen sind häufig als spontane Mutationen zu beobachten (z.B. in den Alpha- und Beta- Ketten des Hämoglobins). Es ist aber, im Gegensatz zur Transition keine Substanz bekannt, die selektiv eine Transversion begünstigt.

Insertion Bei der Insertion (engl.: "frame-shift-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. Eine Ursache von Deletionen ist unter anderem: die säure- und temperaturbedingte hydrolytische (Hydrolyse = Spaltung chemischer Verbindungen durch Wasser mithilfe eines Katalysators) Abspaltung einer Base.

Genmutationen müssen sich nicht unbedingt letal (tödlich) auswirken Genmutationen müssen sich nicht unbedingt letal (tödlich) 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. Insertionen und Deletionen bewirken dagegen, dass die gesamte DNA-Kette hinter dem Mutationspunkt falsch abgelesen wird. Sie sind meist letal.

Genmutation und Krebs Etwa 5.000 von insgesamt rund 25.000 Genen des Menschen sind mit der Konstanthaltung des genetischen Codes von einer Zellgeneration zur nächsten beschäftigt. Diese Gene überwachen die korrekte Abfolge der Basenpaare in der DNA nach jeder Reduplikation, entscheiden über die Notwendigkeit von Reparaturvorgängen und veranlassen gegebenenfalls einen programmierten Zelltod, falls die Reparatur nicht zum Erfolg führt.

Ein Kopierfehler, oder seltener ein bereits angeborener Schaden, liefert die Initialzündung: Das entsprechende Gen kann den von ihm überwachten Teilschritt nicht mehr korrekt ausführen, so dass es in der nächsten Zellgeneration zu weiteren Defekten kommt. Ist ein zweites Wächtergen betroffen, so potenziert sich der Effekt usw. Sind schließlich auch Gene betroffen, die in diesen hochgradig defekten Zellen eigentlich den Zelltod auslösen müssten so werden die Zellen unsterblich.