Mutaatiot eli DNA-molekyylin emäsjärjestyksen muutokset

DNA-molekyylin emäsjärjestyksen muutoksia kutsutaan mutaatioiksi. Emäsjärjestyksen muutos voi osua joko geeniin, geenin säätelyalueeseen tai geenien väliseen alueeseen DNA-molekyylissä. Mutaatioiden koko, laatu, syntytapa ja periytyvyys vaihtelevat. Ne ovat suhteellisen tavallisia perimässämme eikä niistä yleensä ole haittaa; ne luovat yksilöiden välille normaaleja eroavaisuuksia ja kuuluvat siis elämään! Mutaatiot mahdollistavat myös monia elintärkeitä toimintoja kehossamme, esimerkiksi tehokkaiden vasta-aineiden tuotannon ja täten vaikuttavat elimistömme kykyyn puolustautua ja toimia erilaisissa häiriö- ja tautitiloissa!

Mutaatiot, joista seuraa virheellisesti tuotettuja geenituotteita, voivat uhata solujen ja kudosten normaaleja toimintoja: geenituote voi toimia epänormaalisti (liian aktiivisesti, passiivisesti tai ei ollenkaan) tai sitä tuotetaan soluun poikkevia määriä (liian paljon, vähän tai ei ollenkaan). Ne voivat käsittää vain yhden emäksen tai olla monien tuhansien tai joskus jopa miljoonien emäsparien mittaisia! Ne voivat syntyä sikiökehityksen aikana tai vasta aikuisuudessa ja olla perittyjä ja/tai seuraavaan sukupolveen periytyviä. DNA-molekyylin kirjoitus- ja/tai lukuvirheitä voi syntyä myös sattuman tai erilaisten kemikaalien tai fysikaalisten tekijöiden seurauksesta, esim. altistuttaessa syöpää aiheuttaville tekijöille eli karsinogeeneille, tai terveydelle haitalliselle säteilylle.

Haitalliset mutaatiot, geenivirheet, perimässä ja sen käsittelyssä häiritsevät yksilön kasvua, kehitystä ja toimintaa. Geenivirheet ilmenevät yksilössä hyvin erilaisissa muodoissa, esimerkiksi heikentyneenä puolustusjärjestelmän toimintana, syöpänä, harvinaisena sairautena tai oireyhtymänä eli syndroomana. Huomioitavaa on, ettei sama geneettinen virhe käyttäydy ja esiinny samalla tavoin kaikissa yksilöissä.

Yksittäisiä geenejä ja niissä olevia muutoksia voidaan tutkia monin eri keinoin laboratorioissa ja tutkimustyö perinnöllisyys- ja molekyylilääketieteen alalla on vilkasta. Läheskään kaikkea perimän saloista emme vielä tiedä!

Taulukossa 1 on esimerkkejä geenivirheistä, jotka johtavat tiettyyn, harvinaiseen sairauteen. Taulukoissa 2 ja 3 on esitelty eri mutaatiotyyppejä ja esimerkkejä geenivirheiden seurauksista DNA-molekyylissä ja aminohappoketjussa.


Esimerkkejä muutamista geeneistä, niiden tuottamien geenituotteiden tehtävistä soluissa, sekä sairaudesta, joka johtuu geenin kirjoitus- ja/tai lukuvirheistä soluissa (taulukko 1)

Tavallisimmat geenimutaatioiden tyypit ja niiden vaikutukset geenituotteisiin (taulukko 2)

Mitä tahansa kolmen emäksen jaksoa (esimerkiksi AAA, CAG, CAA jne.), joiden ohjeen perusteella solu valmistaa proteiini-rakenteisen geenituotteen, kutsutaan kodoniksi. Kodonit koodaavat yksittäisiä aminohappoja, joista proteiinit koostuvat – aivan kuten yksittäisistä helmistä rakentuu helminauha. Koska yhtä tiettyä aminohappoa kohtaan on olemassa useampi kodoni, geenin yhden emäksen virhe ei aina johda virheellisen geenituotteen syntyyn. Osittain tämän vuoksi myöskään kaikki mutaatiot eivät ole haitallisia. Taulukossa 3 on selitetty tarkemmin miten proteiinirakenne voi mahdollisesti muuttua, jos kolmen emäksen jaksossa eli kodonissa, tapahtuu muutos.

Emäsjärjestyksen vaikutus aminohappoketjuun ja syntyvään proteiini-tuotteeseen (taulukko 3)

Kromosomi- ja kromosomistomutaatiot

Kromosomi- ja kromosomistomutaatiot ovat laajoja muutoksia perimässä. Ne voivat kohdistua joko yhteen tai muutamiin kromosomeihin (kromosomimutaatiot) tai käsittää kaikki perimän kromosomit (Kromosomistomutaatiot).Kromosomeihin kohdistuvat mutaatiot voivat liittyä joko kromosomien rakenteeseen tai poikkeavaan kromosomien lukumäärään. Koska jokainen kromosomi sisältää eri määrän geenejä ja yksittäisten kromosomien alueilla geenien lukumäärä vaihtelee, eri kromosomeissa (1-22, XX/Y) tapahtuneet muutokset eivät ole samanarvoisia. Tämän vuoksi joissakin kromosomeissa tai yksittäisissä kromosomialueissa tapahtuneet muutokset ovat seuraukseltaan vakavampia kuin joissakin toisissa tapahtuneet perimänmuutokset. Haitalliset muutokset autosomaalisissa kromosomeissa (1-22) aiheuttavat yleensä vakavampia seurauksia kuin X- ja Y-sukupuolikromosomeissa tapahtuneet poikkeavuudet.

Laajat kromosomien rakenne- ja lukumäärämuutokset tapahtuvat yleensä joko sukusolujen muodostuessa tai hedelmöityksen aikana (Taulukko 4). Kromosomipoikkeavuudet voivat johtaa monioireisiin kehityshäiriöihin. Sama kromosomipoikkeavuus ei kuitenkaan johda aina samanlaiseen tautikuvaan: kromosomimuutoksen laajuus voi olla eriasteinen ja käsittää saman kromosomin eri geenejä. Silloin kun jokin tietty kromosomipoikkeavuus aiheuttaa monelle henkilölle samankaltaiset oireet, puhutaan oireyhtymästä eli syndroomasta.

Kromosomi häiriöistä johtuviin sairauksiin ei ole parantavaa hoitoa, mutta niiden aiheuttamia haittoja voidaan usein lieventää. Kromosomipoikkeavuudet periytyvät harvoin seuraavaan sukupolveen.

Kromosomien rakenne- ja lukumäärämuutokset (taulukko 4)

Aiheesta muualla

Lähteet

  1. Perinnöllisyyslääketiede (Duodecim 2015). Pertti Aula, Helena Kääriäinen, Aarno Palotie
  2. Unique, pieni keltainen kirja
  3. Y-kromosomiin liittyvät tilat

Oliko tästä artikkelista hyötyä?