基因突變概述（一）

   1．突變 突變（mutation)是指遺傳物質發生的可遺傳的變異。廣義的突變可以分兩類：①染色體畸變（chromosome aberration),即染色體數目和結構的改變；②基因突變（gene mutation)。狹義的突變，即一般所指的突變僅指基因突變。基因突變是指基因的核苷酸順序或數目發生改變。僅涉及DNA分子中單個堿基改變者稱點突變（point mutation)。涉及多個堿基的還有缺失、重復和插入。

　　2．體細胞突變和生殖細胞突變 基因突變可發生在個體發育的任何階段，以及體細胞或生殖細胞周期的任何分期。如果突變發生在體細胞中，突變的變異只能在體細胞中傳遞。因此體細胞突變不能直接遺傳下代。生殖細胞的突變率比體細胞高，主要因為生殖細胞在減數分裂時對外界環境具有較高的敏感性。如果顯性突變基因在生殖細胞中發生，它們的效應可能通過受精卵而直接遺傳后代并立即在子代中表現出來；如果突變基因是隱性的，則其效應就可能被其等位基因所遮蓋。如果突變發生在某一配子中，那么，在子代中只有某一個有可能承繼這個突變基因。如果突變發生在配子發生的早期階段（如發生在成熟分裂的性母細胞)，則多個配子都有可能接受這個突變基因，因此，突變基因傳到后代的可能性就會增加。攜帶突變基因的細胞或個體，稱為突變體（mutant)沒有發生基因突變的細胞或個體稱為野生型（wild type)。

　　3．誘發突變和自發突變 引起突變的物理因素（如X射線)和化學因素（如亞硝酸鹽)稱為誘變劑（mutagen)。誘變劑誘發的突變稱為誘發突變（induced mutation)。由于自然界中誘變劑的作用或由于偶然的自制、轉錄、修復時的堿基配對錯誤所產生的突變稱為自發突變（spontaneous mutation)。人類單基因病大都為自發突變的結果。自發突變頻率（突變率)很低，平均每一核苷酸每一世代為10－10－10－9，即每世代10億個核苷酸有一次突變。

　　4．突變熱點 從理論上講，DNA分子上每一個堿基都可能發生突變，但實際上突變部位并非完全隨機分布。DNA分子上的各個部分有著不同的突變頻率，即DNA分子某些部位的突變頻率大大高于平均數，這些部位就稱為突變熱點（hot spots of mutation)。形成突變熱點的原因仍未明了，有人認為是5－甲基胞嘧啶（MeC)的存在，MeC脫氨氧化后生成T，引起G－MeC→A-T轉換；短的連續重復順序處容易發生插入或缺失突變；有的與突變劑種類有關，如DNA順序中某個堿基對突變劑更敏感，有的則相反。

　　二、基因突變的種類

　　從DNA堿基順序改變來分，突變一般可分為堿基置換突變、移碼突變、整碼突變及染色體錯誤配對和不等交換4種。

　　（一)堿基置換突變

　　一個堿基被另一堿基取代而造成的突變稱為堿基置換突變（圖3－10)。凡是一個嘌呤被另

　　一個嘌呤所取代，或者一個嘧啶被另一個嘧啶所取代的置換稱為轉換（transition)；一個嘌噙被另一個嘧啶所取代或一個嘧啶被另一個嘌呤所替代的置換稱為顛換（transversion)。由此可產生4種不同的轉換和8種不同的顛換。但自然界的突變，轉換多于顛換。堿基置換會導致蛋白一級結構氨基酸組成的改變而影響蛋白質酶生物的功能。

　　由于堿基置換導致核苷酸順序的改變，對多肽鏈中氨基酸順序的影響，有下列幾種類型；

　　1．同義突變由于密碼子具有兼并性，因此，單個堿基置換后使mRNA上改變后的密碼子與改變前所編碼的氨基酸一樣，肽鏈中出現同一氨基酸。例如DNA分子模板鏈中GCG的第三位G被A取代而成GCA，則mRNA中相應的密碼子CGC就被轉錄為CGU，CGC和CGU都是精氨酸的密碼子，翻譯成的多肽鏈沒有變化，這種突變稱為同義突變（same-sense or synonymous mutation)。同義突變不易檢出。據估計，自然界中這樣的突變頻度占相當高比例。

　　2．錯義突變 是指DNA分子中的核苷酸置換后改變了mRNA上遺傳密碼，從而導致合成的多肽鏈中一個氨基酸被另一氨基酸所取代，這種情況稱為錯義突變（missense mutation)。此時，在該氨基酸前后的氨基酸不改變。例如mRNA分子正常編碼順序為：UAU（酪)GCC（丙)AAA（賴)UUG（亮)AAA（賴)CCA（脯),當第三密碼子A顛換為C時，則AAA（賴)→ACA（蘇)，即上述順序改變為UAU（酪)GCC（丙)ACA（蘇)UUG（亮)AAA（賴)CCA（脯)。錯義突變結果產生異常蛋白質和酶。但也有不少基因由于錯義突變而產生部分降低活性和異質組分的酶，從而不完全抑制了催化反應，這種基因稱為漏出基因（leaky gene)。如果由于基因錯義突變置換了酶活性中心的氨基酸，因此合成了沒有活性的酶蛋白，雖不具有酶活性但有時還具有蛋白質抗原性，其所產生的抗體可與正常蛋白質發生交叉反應。有些錯義突變不影響蛋白質或酶的生物活性，因而不表現出明顯的表型效應，這種突變可稱為中性突變（neutral mutation)。

　　3．無義突變 當單個堿基置換導致出現終止密碼子（UAG、UAA、UGA)時，多肽鏈將提前終止合成，所產生的蛋白質（或酶)大都失去活性或喪失正常功能，此種突變稱為無義突變（non-sense mutation)。例如，DNA分子模板鏈中ATG的G被T代替時，相應的mRNA上的密碼子便從UAC變成終止信號UAA，因此翻譯便到此為止，使肽鏈縮短。無義突變如果發生在靠近3’末端處，它所產生的多肽鏈常有一定的活性，表現為滲漏型，這類多肽多半具有野生型多肽鏈的抗原特異性。

　　4．終止密碼突變 當DNA分子中一個終止密碼發生突變，成為編碼氨基酸的密碼子時，多肽鏈的合成將繼續進行下去，肽鏈延長直到遇到下一個終止密碼子時方停止，因而形成了延長的異常肽鏈，這種突變稱為終止密碼突變（termination codon mutation)，這也是種延長突變（elongtion mutation)。

　　5．抑制基因突變當基因內部不同位置上的不同堿基發生了兩次突變，其中一次抑制了另一次突變的遺傳效應，這種突變稱為抑制基因突變（suppressor gene mutation)。例如Hb Harlem是β鏈第6位谷氨酸變成纈氨酸，第73位天冬氨酸變成天冬酰胺；如果單純β6谷氨酸→纈氨酸，則可產生HbS病，往往造成死亡。但Hb Harlem臨床表現卻較輕，即β73的突變抑制了β6突變的有害效應。