Mutacje genowe i ich rodzaje oraz zmiany w DNA

Czym jest mutacja genowa

Gen to odcinek DNA, który zawiera instrukcję budowy konkretnego białka albo cząsteczki RNA. Instrukcja zapisana jest za pomocą czterech zasad, oznaczanych literami A, C, G i T. Kolejne trzy zasady tworzą kodon, a każdy kodon odpowiada jednemu aminokwasowi albo sygnałowi zakończenia syntezy białka. Mutacja genowa to trwała zmiana tej sekwencji, która dotyczy jednego genu.

Zmiany w DNA zdarzają się stale. Część powstaje przypadkowo podczas kopiowania materiału genetycznego przed podziałem komórki, część wynika z działania czynników zewnętrznych, na przykład promieniowania. Komórki mają rozbudowane mechanizmy naprawcze, więc większość błędów jest korygowana, zanim utrwali się w sekwencji. Te, które się utrwalą, nazywamy mutacjami albo, w nowszym nazewnictwie klinicznym, wariantami.

Warto odróżnić mutacje odziedziczone od nabytych. Mutacje germinalne występują w komórkach rozrodczych i mogą być przekazane potomstwu, a potem znajdują się w każdej komórce organizmu. Mutacje somatyczne powstają w ciągu życia w pojedynczych tkankach i nie są dziedziczone. Badania, które porównuje nasz serwis, dotyczą najczęściej zmian germinalnych, czyli tych obecnych we krwi lub ślinie.

Substytucje, insercje i delecje

Pierwszy sposób klasyfikacji opisuje, co dokładnie zmieniło się w sekwencji. Substytucja to zamiana jednej zasady na inną, na przykład C na T. Jest to najczęstszy rodzaj zmiany i określa się ją też mianem mutacji punktowej. Wiele powszechnie znanych wariantów, takich jak C677T w genie MTHFR, to właśnie substytucje.

Insercja polega na wstawieniu dodatkowej zasady lub całego fragmentu do sekwencji genu. Delecja jest zjawiskiem odwrotnym, czyli utratą jednej zasady albo dłuższego odcinka. Obie zmiany mogą dotyczyć niewielkich fragmentów, ale zdarzają się też duże delecje obejmujące cały ekson, czyli kodujący element genu. Standardowe sekwencjonowanie nie zawsze je wychwytuje, dlatego laboratoria stosują dodatkowe metody wykrywania zmian liczby kopii.

Szczególne znaczenie ma to, czy wstawiona lub usunięta liczba zasad jest podzielna przez trzy. Jeśli nie jest, dochodzi do przesunięcia ramki odczytu. Wszystkie kodony za miejscem zmiany są wtedy czytane inaczej, zwykle powstaje białko o zupełnie zmienionej sekwencji, a bardzo często szybko pojawia się przedwczesny sygnał stopu. Jeśli liczba jest podzielna przez trzy, ramka zostaje zachowana, a białko traci lub zyskuje pojedyncze aminokwasy.

Mutacje zmiany sensu, nonsensowne i ciche

Drugi sposób klasyfikacji patrzy na skutek zmiany dla białka. Mutacja zmiany sensu (missense) powoduje, że w białku jeden aminokwas zostaje zastąpiony innym. Konsekwencje zależą od tego, jak bardzo nowy aminokwas różni się właściwościami od poprzedniego i w jakim miejscu białka się znalazł. Zamiana w istotnym fragmencie może osłabić działanie białka, a w mniej ważnym często nie ma zauważalnego wpływu.

Mutacja nonsensowna zamienia kodon kodujący aminokwas w kodon stop. Synteza białka kończy się wtedy przedwcześnie, a skrócony produkt jest zwykle niefunkcjonalny albo szybko usuwany przez komórkę. Wiele wariantów uznawanych za silnie szkodliwe w genach nadzorujących stabilność DNA ma właśnie taki charakter.

Mutacja cicha (synonimiczna) zmienia zasadę, ale nie zmienia aminokwasu, ponieważ kod genetyczny jest zdegenerowany i kilka różnych kodonów oznacza ten sam aminokwas. Zwykle nie wpływa na budowę białka. Zdarza się jednak, że wpływa na składanie transkryptu lub tempo syntezy, dlatego nie każdą zmianę cichą automatycznie uznaje się za pozbawioną znaczenia. Ocena zawsze opiera się na dostępnych danych o danym wariancie.

Jak klasyfikuje się znaczenie wariantów

Sam typ mutacji nie rozstrzyga o tym, czy zmiana ma znaczenie dla zdrowia. W praktyce klinicznej warianty ocenia się w skali obejmującej pięć kategorii, od łagodnych, przez warianty o niepewnym znaczeniu, po patogenne. Przy ocenie brane są pod uwagę częstość wariantu w populacji, jego występowanie u chorych i zdrowych członków rodziny, przewidywany wpływ na białko oraz wyniki badań laboratoryjnych.

Dlatego wynik badania genetycznego może zawierać trzy rodzaje informacji. Wariant patogenny wskazuje na zmianę o udokumentowanym szkodliwym działaniu. Wariant łagodny jest częsty i nie wiąże się z chorobą. Wariant o niepewnym znaczeniu oznacza, że wiedzy jest na razie za mało, i taka klasyfikacja bywa zmieniana, gdy przybywa danych. Nie należy z niej wyciągać pochopnych wniosków w żadną stronę.

Zrozumienie tych kategorii pomaga czytać wyniki, ale nie zastępuje konsultacji. O tym, co konkretny wynik oznacza dla danej osoby, decyduje lekarz, najlepiej genetyk, który zna wywiad rodzinny i stan zdrowia pacjenta. Niniejszy artykuł ma charakter informacyjny i nie służy do stawiania diagnoz.

Jak wybrać zakres badania genetycznego

Rodzaj mutacji wpływa na dobór metody badania. Substytucje i krótkie insercje lub delecje wykrywa się sekwencjonowaniem, od analizy pojedynczego genu po panele obejmujące wiele genów albo cały egzom. Duże delecje i duplikacje wymagają osobnych technik. Jeśli badanie obejmuje tylko wybrane, dobrze znane warianty, zmiany spoza tej listy nie zostaną wykryte.

Porównując oferty laboratoriów, warto więc sprawdzać nie tylko nazwę badania, ale też jego zakres. Pytania pomocnicze to na przykład, czy analizowane są całe geny, czy tylko wybrane pozycje, czy badanie wykrywa zmiany liczby kopii oraz jak laboratorium raportuje warianty o niepewnym znaczeniu. Od odpowiedzi zależy, jak interpretować wynik ujemny.

W serwisie Mutacje zestawiamy zakres i warunki badań, żeby ułatwić taką ocenę. Przed zamówieniem badania dobrze jest ustalić z lekarzem, jakie pytanie ma ono rozstrzygnąć, ponieważ zakres wybrany pod konkretną sytuację rodzinną często różni się od pakietu ogólnego.