Влияние на мутациите върху транслацията на аминокиселините

Нека да разгледаме една къса верига ДНК, а буквите, които ще използвам, това са съкращенията за различните нуклеотидни бази, които съставят последователността на ДНК. Нека кажем, че имам тимин, тимин, цитозин, гуанин, цитозин, тимин, аденин, тимин, тимин, и нека сложим още един тимин тук. И така това ще бъде нашата последователност на ДНК, а каква ще бъде съответната на нея последователност в РНК, в която ще бъде транскрибирана? Ако си спомняш това от предишни видеа, спри видеото и се опитай да решиш задачата. От ключово значение е да оценим, че, когато говорим за базови двойки на ДНК, аденинът се свързва с тимина, цитозинът с гуанина, но ако говорим за свързването в РНК, то тогава вместо тимин в РНК ще има урацил. РНК тук е... тиминът от ДНК съответства на аденин в РНК, аденин, гуанин, цитозин, гуанин, аденин... Понеже това е РНК верига, вместо тимин тук ще имаме урацил, аденин, аденин, аденин. Този процес, който направихме сега, е транскрипция. Транскрипция, транскрипция от ДНК към РНК. Следващата стъпка, когато разглеждаме целия процес на това как информацията всъщност има ефект върху тялото, е да транслираме РНК в някакъв протеин. И начинът, по който става това – виждали сме го в предишни видеа – е, че всеки три от тези бази образуват кодон, който кодира конкретна аминокиселина. За да разберем коя аминокиселина кодира, гледаме таблицата за транслация на аминокиселини. Тя съдържа различни кодони, както можеш да видиш. Най-често таблицата изглежда по този начин. Първата база е А, втората база е А, третата е G. Първата база, А, втората база, А, ние сме в тази клетка, третата база е G. Тази последователност кодира аминокиселината лизин, така че може да напишем lys за по-кратко тук. И можехме да вземем това от различен вид таблица за транслация. Например, можеш да видиш кръгла таблица, която изглежда по този начин, но щяхме да получим същия резултат. AAG, започва от центъра, AAG, кодира лизин. После, следващият кодон... ако и теб това те интригува толкова, колкото и мен, насърчавам те да спреш видеото и да продължиш да транслираш това. Следващият кодон е CGA. Това е аргинин. Следващият кодон е UAA. Тук има тази малка, черна точка, но какво означава? Това означава стоп-кодон, или понякога просто тук се пише думата стоп. Тук спира. Няма аминокиселина, която да се нарича стоп, този кодон сигнализира – като този процес протича в рибозомите – това означава, че процесът на транслация спира, това е краят на нашата верига от аминокиселини, на нашата полипептидна верига. И така ще спрем тук. Но сега, нека направим някои интересни неща. Нека помислим за ситуации, в които има мутации, при които някои от тези бази... може би нещо се добавя там, нещо се изтрива тук, или пък може би нещо се разменя. Започваме с нещо, познато като точкова мутация, нека кажем, че С се заменя с А. Ако това се случи, то в РНК веригата, изведнъж това ще стане урацил, а ако това е урацил, това AAG все още би било тук, кодирайки лизин, но този втори кодон сега е различен. Какво ще кодира сега? CUA. Сега ще кодира левцин, вместо аргинин. Левцин, leu. Това е много типично за мутации със заместване. Може да промени определена аминокиселина, но понякога това може да води до по-съществена промяна. Например, ако това G беше разменено с А, то това С в РНК ще стане U, а след това какво ще се случи? Този първи кодон все още ще кодира лизина, но вторият ще бъде UGA. Сега изведнъж кодонът сигнализира спиране и така процесът на транслация ще спре, което може да бъде много голям проблем, ако тази последователност от ДНК, ако нормалния немутирал полипептид трябва да продължи още и още. Тук се случи така, че точно след него има кодон за спиране, но можеш да си представиш, ако имаше още хиляда кодони преди края, ако изведнъж се появи точкова мутация, за да спреш по-рано, това значително би повлияло на протеина, който се кодира. Друг вид мутация, която обикновено има съществено влияние, е мутация на рамката, когато нещо се добавя или изтрива и размества всичко. Например, вместо А да се размени за G, какво ще се случи, ако тук се добави А? Тогава нашата последователност ще изглежда така. T-T-C, а след това имаме А, а после G-C-T-A-T-T-T. Това, което се случи тук, това беше нашата първоначална последователност, но тук беше добавено А, то не заменя G, а просто измества всичко с една позиция надясно. Сега какво кодираме? Когато транскрибираме към РНК, това ще бъде A-A-G-U-C-G-A-U-A-A-A. Първият кодон отново кодира лизин, видяхме това няколко пъти. Но какво се случва с втория кодон? Този втори кодон тук е UCG. UCG, това е серин, получихме различна аминокиселина. Това, което е интересно, е, че не се променя само една аминокиселина, а промяната е до самия край. Сега имаме AUA. Тук имаме изолевцин. Изолевцинът тук, който е различен от това, което имахме преди, нямаме кодон за спиране вече и ще продължаваме още и още. Ето така можеш да си представиш мутацията на рамката, при която или прибавяш нещо, или махаш нещо и следователно всичко се размества, което може да има огромно влияние върху това какво ще се транскрибира и след това какво ще се транслира. За наш късмет, въпреки че мутациите се случват постоянно, има механизми за поправяне в биологичните системи, за да ги направят по-редки отколкото иначе биха били. Учените все още опитват да разберат как работят тези механизми за отстраняване на грешки. Друго нещо, което да отбележим, е, често разглеждаме мутациите като нещо лошо и често това наистина е така. Това, което е било функциониращ протеин, може вече да не е такъв, защото аминокиселините, кодирането е спряло по-рано или е имало мутация на рамката, която е кодирала напълно различни неща. Така че, понякога може да е много лошо и някои болести се причиняват от странни мутации като тази. Често мутацията може да не е голям проблем. Може би нещо се разменя, само една аминокиселина се променя и не променя наистина способността на протеина да свърши своята работа, така че в този случай няма значение, но от време на време, мутацията може да бъде добро нещо. Нуждаем се от мутацията, за да има разнообразие в популацията и разнообразието е това, от което произтичат естественият подбор и еволюцията. Ако няма вариации, то тогава няма да има различни неща, които се избират в различните среди и няма да има тази постепенна промяна с времето. И така, надявам се, че разбра в общи линии какво представляват процесите на транскрипция и транслация – нека да го запиша. Транскрипция е от ДНК към РНК и след това е процесът на транслация от РНК към протеин. Имаме представа как се случва това, както и как да използваме таблиците за транслация, но и също как и точковата мутация, и мутацията на рамката могат да окажат влияние на протеина, който се кодира.