Wat is een Frameshift-mutatie?
Een frameshift-mutatie is een genetisch defect dat resulteert in de productie van abnormale, vaak niet-functionerende eiwitten. Een fout in de volgorde van genetische informatie zorgt ervoor dat de eiwitsynthesemachine van de cel aminozuren in de verkeerde volgorde aan elkaar koppelt. Frameshift-mutaties worden geassocieerd met een aantal verschillende menselijke ziekten, waaronder de ziekte van Tay Sachs.
Om te begrijpen waarom een frameshift-mutatie ziekte kan veroorzaken, helpt het om de basisbeginselen te begrijpen van hoe eiwitten worden gemaakt. De code voor alle eiwitten zit in het desoxyribonucleïnezuur (DNA) opgeslagen in de celkernen, en dit DNA bestaat uit gekoppelde moleculen die nucleotiden worden genoemd. Om een eiwit te maken, is de eerste stap dat een molecuul bekend als messenger ribonucleic acid (mRNA) een kopie van het DNA maakt. Het mRNA reist vervolgens buiten de kern en wordt vanuit een nucleotidesequentie omgezet in een keten van aminozuren met behulp van structuren die bekend staan als ribosomen, in een proces dat bekend staat als translatie. Eiwitten worden gevormd uit deze ketens van aminozuren.
Tijdens translatie geeft een drie-nucleotidesequentie van mRNA genaamd een codon aan welk aminozuur vervolgens moet worden gekoppeld. Het is belangrijk om de integriteit van codons te behouden, zodat het ribosoom de juiste aminozuren aan elkaar kan koppelen en het juiste eiwit kan vormen. Wanneer een frameshift-mutatie optreedt, is er een fout in de mRNA-sequentie die ertoe leidt dat de codons onjuist worden gelezen.
Een mogelijke mRNA-sequentie kan bijvoorbeeld UUUAAAGGG zijn, waarbij elke letter een nucleotide voorstelt. De normale codons zouden dus UUU, AAA en GGG zijn. Als er een fout optreedt in het mRNA, kan dit resulteren in de reeks GUUUAAAGGG. Het ribosoom zou de codons lezen als GUU, UAA en AGG omdat het referentiekader werd verschoven met een extra nucleotide. Als een resultaat zouden ofwel de incorrecte aminozuren aan elkaar worden gekoppeld en zou het verkeerde eiwit worden gemaakt, of zou een codon kunnen worden gelezen als een signaal om te stoppen, waardoor het eiwit voortijdig wordt afgekapt.
Er zijn een aantal verschillende manieren waarop een frameshift-mutatie kan optreden. Het kan optreden door het inbrengen van één nucleotide, of het kan ook het gevolg zijn van het verwijderen van een nucleotide. Als drie nucleotiden worden verwijderd, wordt dit niet als een frameshift-mutatie beschouwd omdat de codons die na de mutatie komen, normaal worden gelezen en niet uit hun normale frames zijn verschoven.
Veel verschillende menselijke ziekten kunnen het gevolg zijn van een frameshift-mutatie. De ziekte van Tay Sachs, een erfelijke aandoening die meestal op zeer jonge leeftijd tot de dood leidt, kan worden veroorzaakt door een frameshift-mutatie. De genetische mutaties kunnen ook worden geassocieerd met de ontwikkeling van meer voorkomende ziekten, zoals verschillende soorten kanker.