A DNS körülbelül 97%-a nem kódol fehérjéket
Genetikai állományunk pontos bázissorrendje 2003 óta volt ismert. Ebből azonban még nem derült ki, hogy mi a funkciója a DNS azon szakaszainak, ahol nincsenek fehérjéket is kódoló gének. Ezek a szakaszok ugyanis csak a teljes genetikai állomány kevesebb mint 3%-át teszik ki.
A DNS maradék részéről – vagyis több milliárd bázispárról – nem lehetett, illetve még ma sem lehet pontosan tudni, hogy milyen szerepet tölt be életfolyamataink irányításában. A fehérjéket nem kódoló szakaszok egy részének egyértelműen az a funkciója, hogy részt vegyen a génműködés szabályzásában, vagyis annak meghatározásában, hogy egy fehérjekódoló gén mikor lesz bekapcsolt, avagy kikapcsolt állapotban.
A DNS funkcionális működésével kapcsolatos fenti bizonytalanságok miatt ma még a mutációk hatásait sem ismerjük minden esetben. Annyi biztos, hogy a különféle génváltozatok jelenléte és a különféle betegségek megjelenése között már rengeteg összefüggést sikerült kimutatni, az ok-okozati kapcsolatok feltárásában azonban még bőven akad kutatnivaló. Ez egyaránt érvényes a fehérjéket kódoló gének mutációira, és a DNS azon szakaszaira is, amelyek nem kódolnak fehérjéket. Előfordulhat ugyanis, hogy az ezen szakaszokra eső mutációk is aktívan hozzájárulnak a betegségek kialakulásához, de azt ma még nem minden esetben tudjuk, hogy miként.
Mi történhet, ha egy mutáció a DNS fehérjekódoló szakaszaira esik?
Az, hogy egy ilyen mutáció betegséghez vezet-e vagy sem, alapvetően függ a génhiba típusától. Ha az érintett génről átíródó fehérje funkciója nem változik meg, akkor nem alakul ki betegség. A genetikai kód redundanciája miatt – ami azt jelenti, hogy gyakran többféle bázishármas is ugyanazt az aminosavat kódolja – az esetek többségében éppen ez a helyzet.
Más esetekben viszont egyértelmű kapcsolatot lehet kimutatni egy bizonyos fajta génmutáció, a funkciójában megváltozott fehérjetermék és az ennek következtében kialakult betegség között. Az öröklődő betegségek közül ilyenek például a cisztás fibrózis, a vérzékenység vagy éppen a sarlósejtes vérszegénység.
Elsőként vegyük a cisztás fibrózis példáját. Ezt a betegséget elsősorban a hetes kromoszómán elhelyezkedő CFTR gén pontmutációja okozza. A gén által kódolt fehérje a kloridionok sejtmembránon keresztül történő szállításért felelős. Mivel ez a fehérje mutáns CFTR gén esetén nem működik megfelelően, a külső elválasztású mirigyek által termelt nyákos váladék kórosan sűrű lesz, és eltömi a mirigyek kivezető nyílását. Ez számos szerv működését károsítja, és jellemzően igen súlyos, légúti és emésztőszervi szövődményekkel jár együtt.
Vérzékenység esetén a véralvadásért felelős fehérjék (a VIII-as vagy a IX-es faktor) hiányoznak az X-kromoszómán elhelyezkedő gének pontmutációi miatt. Sarlósejtes vérszegénység pedig olyankor alakul ki, amikor a 11-es kromoszóma egyik génjének pontmutációja miatt kóros formában termelődik a vörösvérsejtek oxigénszállító fehérje, a hemoglobin.
A mutációk és a daganatok kialakulásának kapcsolatáról itt olvashat bővebben: Hogyan vezetnek a mutációk a daganatok kialakulásához?
Érinthetik-e a mutációk magukat a kromoszómákat is?
Igen. Kromoszóma-mutációkról van szó abban az esetben, amikor a DNS bizonyos szakaszaiban akkora méretű változás következik be, amely már a kromoszóma mikroszkópban látható szerkezetét is megváltoztatja.
A kromoszóma-mutációk minden másban azonosak az egyéb, itt ismertetett mutációkkal, és csak a méretbeli különbség miatt szokás őket külön kategóriába sorolni. Kromoszómáink egyetlen, meglehetősen hosszú, feltekeredett DNS-láncnak tekinthetőek, amelyek mikroszkóp alatt szemlélve egy bizonyos képet mutatnak. A kromoszóma-mutációk már olyan hosszú DNS-szakaszokat érintenek, hogy képesek megváltoztatni ezt a képet.
A kromoszóma-mutációknál – a kisebb DNS-szakaszokat érintő mutációkhoz hasonlóan –szintén léteznek törlődések (deléciók), amikor nemcsak néhány bázis, hanem egy egész kromoszómaszakasz törlődik (az ezen a részen található génekkel együtt). Léteznek továbbá kromoszóma-megkettőződések (duplikációk), amikor egész kromoszómaszakaszok – és az itt elhelyezkedő gének – kétszereződnek meg. (A kromoszóma-megkettőződés legismertebb példája a Down-szindróma, ahol a 21-es kromoszómából van jelen egy harmadik, felesleges darab).
Kétféle kromoszóma-mutáció ismert még, az inverzió és a transzlokáció. Az inverzió magyarul „átfordulást” jelent: a kromoszómák bizonyos szakaszai ilyenkor helyet cserélnek egymással, vagyis kivágódnak, és fordított helyzetben állnak össze újra. A traszlokáció pedig olyan mutációt jelent, amikor egy kromoszómaszakasz letörik az egyik kromoszómáról, és egy másik kromoszómára forr oda. Ha az inverzió és a transzlokáció nem érint semmilyen gént, akkor nem feltétlenül következik be zavar az életműködésekben.
A transzlokáció egyik legismertebb példája a krónikus mieloid leukémia (CML). A 22-es kromoszóma genetikai anyagának egy része ilyenkor átkerül a 9-es kromoszómára, a 9-es kromoszóma “Abl” jelzésű szakasza pedig a 22-es kromoszóma “Bcr” jelzésű szakasza alá épül be. A CML a 22-es kromoszómát érintő változások miatt alakul ki, méghozzá egy rendellenes enzim, a Bcr-Abl tirozin-kináz termelődése miatt. (A traszlokációt szemléltető ábra a Daganatok.hu cikkében tekinthető meg: Krónikus mieloid leukémia).
