Mutazioni

Nella scorsa lezione abbiamo parlato della replicazione del DNA, e di come funziona quando tutto va bene. Come tutte le cose, però, non sempre tutto funziona a dovere: spesso avvengono degli errori, dovuti al semplice caso o a fattori esterni; e addirittura questi errori di trascrizione del codice genetico sono stati proprio ciò che ha permesso alla vita di evolversi fino al livello di oggi. Questi errori, queste modificazioni nel genoma degli organismi sono le mutazioni.

Le mutazioni possono interessare un intero cromosoma o una parte di esso, nel qual caso si tratta di mutazioni cromosomiche, o, più semplicemente, possono consistere in modificazioni di una singola base o coppia di basi, e in quel caso si tratta di mutazioni puntiformi. Concentriamo la nostra attenzione su queste ultime, per capire come possono avvenire.

Mutazioni puntiformi

Cominciamo innanzitutto a chiederci cosa può succedere alla singola unità del DNA, il nucleotide, e in particolare alla base azotata che è quella che contiene l'informazione. Gli errori che possono avvenire sono riassumibili in tre casi:

• la sostituzione di una base con una diversa (che, nella replicazione del DNA, consiste nella modifica di una coppia di basi: quando viene sintetizzata l'elica complementare, in corrispondenza della base modificata viene aggiunta la sua base complementare, diversa da quella presente prima dell'errore);
• l'eliminazione di una coppia di basi;
• l'inserimento di una coppia di basi in più nella sequenza.

Ricordiamo che, quando avviene la traduzione del codice genetico in proteine, ogni tre basi azotate vengono tradotte con un diverso aminoacido: se quindi abbiamo una semplice sostituzione, solo un aminoacido ne sarà influenzato (e comunque è possibile che questo comprometta il funzionamento della proteina), mentre negli altri due casi si ha un frameshift, cioè tutte le triplette di basi interpretate successivamente alla mutazione subiranno dei cambiamenti (perché la sequenza viene spostata di uno in avanti o indietro).

Se vogliamo una maggiore precisione dei termini, all'interno delle sostituzioni possiamo distinguere due casi:

• avviene una transizione se una purina (adenina o guanina) viene sostituita con l'altra purina, e viceversa;
• avviene invece una trasversione se una purina viene sostituita con una pirimidina (timina o citosina) e viceversa.

Gli effetti di una sostituzione dipendono da che cosa codificava la tripletta di basi nella quale è avvenuta la mutazione, e che significato assume dopo la mutazione: in particolare può essere:

• nonsenso se la nuova tripletta è una tripletta di terminazione (TAA, TGA o TAG), e questo porta ad una terminazione prematura della proteina;
• missenso se la nuova tripletta porta alla codificazione di un aminoacido (che se è diverso molto spesso porta al non funzionamento della proteina); in alcuni casi particolari la mutazione può essere:
  • neutra se il nuovo aminoacido codificato è simile a quello precedente e non compromette il funzionamento della proteina;
  • silente se addirittura codifica lo stesso aminoacido di prima.