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移碼突變

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移碼突變( frame shift mutation)是指DNA分子由於某位點鹼基的缺失或插入，引起閲讀框架變化，造成下游的一系列密碼改變，使原來編碼某種肽鏈的基因變成編碼另一種完全不同的肽鏈序列。例如，一個基因的mRNA 一段為：GAA GAA GAA GAA…，翻譯產物是一個穀氨酸多肽。如果開頭插入一個G．那麼mRNA閲讀框變成GGA AGA AGA AGA…，翻譯產物是一個以甘氨酸開頭的精氨酸多肽。移碼突變必將引起蛋白質性質的改變從而引起性狀的變異，嚴重時會造成個體死亡。 [1]  移碼突變所造成的DNA損傷一般遠遠大於點突變。 [2] 
中文名
移碼突變
外文名
frame shift mutation
特    性
加減的鹼基不相當於1個或多個三聯碼
後    果
蛋白質三聯體密碼子閲讀框改變
領    域
生物學
本    質
基因突變
損    傷
遠遠大於點突變

目錄

  1. 1 釋義
  2. 2 類比
  3. 3 損傷
  4. 4 校正
  5. 5 舉例

移碼突變釋義

移碼突變範例
移碼突變範例(2張)
移碼突變( frame shift mutation) 是指DNA序列中某一點插入或缺失了1對、2對或幾對鹼基（不是3或3的倍數，即加減的鹼基不相當於1個或多個三聯碼），造成氨基酸三聯密碼子轉錄時的移位，從受損點開始鹼基序列的完全改變，並轉譯成不正常的氨基酸。 [3] 

移碼突變類比

DNA分子所發生的永久性改變稱為DNA突變（mutation）。 [2] 
由單一鹼基變化產生的突變稱為點突變（point mutation）。如果某一個鹼基被同類鹼基置換，如鳥嘌呤改編成了腺嘌呤、胞嘧啶改變成胸腺嘧啶，這種變化稱為轉換（transition）；如果某一個鹼基發生了嘌呤向嘧啶或者是嘧啶向嘌呤的置換，則將這種改變稱為顛換（transversion）。 [2] 
DNA分子上如果插入或者缺失一個以上的鹼基的變化，則稱之為插入（insersion）突變或者缺失（deletion）突變。鹼基的插入或者缺失會引起蛋白質讀碼框的改變，因此也被稱為移碼突變（frameshift mutation）。 [2] 

移碼突變損傷

鐮刀型細胞 鐮刀型細胞
轉換和顛換都只涉及一對鹼基，是典型的點突變，其結果可造成一個三聯密碼子的改變，可能出現錯義密碼、同義密碼和無義密碼（鏈終止密碼突變和終止密碼子突變）。轉換和顛換對生物損害產生的後果取決於其在蛋白質合成過程中的錯義密碼和無義密碼的多少。鐮刀型貧血就是一種典型的鹼基置換導致的血紅蛋白和紅細胞異常疾病。 [3] 
在移碼突變中，如果所形成的錯誤密碼中包含有終止密碼，則肽鏈還會縮短，而產生一個無功能的肽鏈片段。發生移碼突變後由於基因所編碼的蛋白質活性改變較大，所以較易成為致死性突變。 [3] 
在自發突變中，移碼突變佔很大比例。移碼突變所造成的DNA損傷一般遠遠大於點突變。已知能誘發移碼突變的誘變劑是吖啶類染料，如吖啶黃、吖啶橙、2-氨基吖啶等。 [4] 

移碼突變校正

對移碼突變的抑制機制還不十分清楚，但在沙門氏菌中，曾發現若干能抑制移碼突變的基因，它對無義和誤義突變無抑制作用。可以這樣設想： [5] 
①突變了的tRNA的反密碼環不是三聯體而是四聯、二聯或五聯體，因而把正常的氨基酸插入到相應位置去。例如甘氨酸密碼子GGG突變後為GGGG，而突變的tRNA的反密碼環是CCCC。 [5] 
②飾變後的tRNA結構扭曲，佔據少於或多予三聯密碼的空間。 [5] 
③突變後的tRNA在翻譯同種鹼基序列時發生位移。 [5] 
④基因上另一位點的突變增加或減少了鹼基而使閲讀框恢復。 [5] 

移碼突變舉例

密碼子表 密碼子表
以真核生物為例説明。
例如：DNA模板鏈的鹼基序列為：TAC CAT TAG GAT CCC ATT，轉錄出的mRNA鹼基序列為：AUG GUA AUC CUA GGG UAA遺傳密碼所決定的氨基酸序列為：甲硫氨酸（起始密碼） 纈氨酸 異亮氨酸 亮氨酸 甘氨酸 終止密碼 [4] 
如果在DNA模板鏈轉錄起始位點之後的第3與第4個鹼基之間插入一個C，那麼DNA模板鏈的鹼基序列變為：TAC CCA TTA GGA TCC CAT T轉錄出的mRNA鹼基序列變為：AUG GGU AAU CCU AGG GUA A遺傳密碼所決定的氨基酸序列變為：甲硫氨酸（起始密碼） 甘氨酸 天冬氨酸 脯氨酸 精氨酸 纈氨酸，翻譯出的多肽鏈氨基酸序列發生了鉅變。 [4] 
如果DNA模板鏈轉錄起始位點之後第7個鹼基T丟失，那麼DNA模板鏈的鹼基序列變為：TAC CAT AGG ATC CCA TT轉錄出的mRNA鹼基序列變為：AUG GUA UCC UAG GGU AA遺傳密碼所決定的氨基酸序列變為：甲硫氨酸（起始密碼） 纈氨酸 絲氨酸 終止密碼，所翻譯出的多肽鏈氨基酸序列與原來相比同樣發生了很大的變化。
參考資料
  • 1.    郭玉華主編．遺傳學：中國農業大學出版社，2014.06：267
  • 2.    劉國琴，張曼夫主編．生物化學：中國農業大學出版社，2011.06：310-320
  • 3.    李寧，馬良主編．食品毒理學 第2版：中國農業大學出版社，2016.08：153
  • 4.    林海主編；李天昕，周北海，邢奕等副主編．環境工程微生物學（第2版）：冶金工業出版社，2014.05：89
  • 5.    郜金榮，葉林柏編著．分子生物學 修訂版：武漢大學出版社，2007.3：216-217