1. Đột biến dịch khung là gì?
- Đột biến dịch khung là đột biến gen làm thay đổi khung đọc mã, dẫn đến sự dịch chuyển phạm vi và nội dung tham chiếu của phức hợp dịch mã trên chuỗi pôlinuclêôtit của phân tử axit nuclêic.
2. Nguyên nhân nào gây ra đột biến dịch khung?
- Trong một axit nucleic (ví dụ DNA ), các nucleotide có thể được " đọc " thành các nhóm bộ ba liên tiếp, không chồng chéo, được gọi chung là một khung đọc . Trong quá trình dịch mã, các bộ ba (hay codon ) trong một khung đọc được dịch mã thành các axit amin cụ thể (hoặc một tín hiệu codon). Do đó, nếu xảy ra đột biến, ví dụ như chèn hoặc xóa một nucleotide, điều này có thể dẫn đến sự thay đổi của khung đọc. Nó làm thay đổi hoàn toàn trình tự axit amin. Những đột biến như vậy được gọi là đột biến dịch khung (còn gọi là đột biến khung đọc, dịch chuyển khung đọc, hoặc lỗi khung đọc).
3. Tại sao đột biến dịch khung lại có hại?
- Không giống như hầu hết các đột biến thay thế, chỉ ảnh hưởng đến axit amin tại vị trí chúng xuất hiện, đột biến dịch khung ảnh hưởng đến khung đọc - cách các nucleotide được nhóm lại thành các nhóm ba để tạo thành các codon có thể dịch mã. Việc thêm hoặc mất nucleotide sẽ ảnh hưởng đến nhóm của tất cả các nucleotide tiếp theo, nghĩa là chúng sẽ không được dịch mã thành trình tự protein chính xác. Đột biến thay thế chỉ ảnh hưởng đến một axit amin; đột biến dịch khung ảnh ảnh hưởng đến TẤT CẢ các axit amin xuất hiện sau chúng.
4. Tác động của đột biến dịch khung
- Đột biến dịch khung là một trong những thay đổi có hại nhất đối với trình tự mã hóa của protein. Chúng cực kỳ có khả năng dẫn đến những thay đổi quy mô lớn về độ dài và thành phần hóa học của chuỗi polypeptide, tạo ra một protein không hoạt động, thường làm gián đoạn các quá trình sinh hóa của tế bào. Đột biến dịch khung có thể dẫn đến kết thúc sớm quá trình dịch mã mRNA cũng như hình thành một chuỗi polypeptide kéo dài.
- Các trình tự axit amin hạ lưu của đột biến dịch khung cũng có thể khác biệt về mặt hóa học so với trình tự ban đầu. Ví dụ, nếu đột biến dịch khung xảy ra trong một protein xuyên màng tích hợp, nó có thể làm thay đổi đáng kể độ dài của các gốc kỵ nước trải dài trên lớp kép lipid, khiến protein không thể hiện diện ở vị trí dưới tế bào. Khi những lỗi như vậy xảy ra, tế bào thường nhận thấy sự thiếu hụt protein chức năng và cố gắng bù đắp bằng cách tăng cường biểu hiện gen đột biến. Điều này thậm chí có thể làm quá tải bộ máy dịch mã của tế bào, dẫn đến một lượng lớn protein bị gấp sai, cuối cùng có thể dẫn đến suy giảm chức năng trên diện rộng, thậm chí là chết tế bào.
- Các bệnh do đột biến dịch khung ở gen bao gồm bệnh Crohn, xơ nang và một số dạng ung thư. Mặt khác, khi một số protein bị rối loạn chức năng, chúng có thể có tác dụng bảo vệ, như đã thấy trong trường hợp kháng HIV ở những người có gen thụ thể chemokine (CCR5) chứa đột biến dịch khung.
- Vì đột biến dịch khung thường là những thay đổi trong vật liệu di truyền ở mọi tế bào, nên việc tìm ra cách chữa trị rất hiếm. Hầu hết các biện pháp can thiệp chỉ mang tính chất giảm nhẹ.