基因组学之碱基突变的关键概念

碱基突变

突变（muation）会引起DNA序列的变化，进一步会引起蛋白序列的改变。正常的细胞活动或细胞与环境的随机相互作用，会使得生物产生一定数目的突变，称为自发突变（spontaneous muation）。突变是稀有事件，大多数能破坏基因的突变在生物进化过程中被淘汰。

关键概念

1. 点突变可改变单一碱基

2. 一种碱基通过化学反应转变为另一种碱基或复制错误都可引起点突变

3. 转换（transition）是指一种嘧啶被另外一种嘧啶替代，一种嘌呤被另一种嘌呤所替代，如A · T对被 G · C对替代或反之

4. 颠换（transversion）是指嘧啶被嘌呤替代或者相反，如A · T对 变为 T · A对变为G·C对。

5. 插入和缺失（Indel）是突变最常见的类型，来源于可转移元件的移动。

6. 移码突变（frameshift muation）是指编码区内的插入，通常会破坏基因活性，因为其改变了阅读框（ORF），同样编码区内的缺失通常也是一种移码突变。

7. 正向突变（forward muation）可使基因失活，回复突变（back muation）（或回复体）可逆转其效应。插入突变可由插入物质的缺失而回复，但缺失不能回复。回复突变率比正向突变率低得多，典型的为其十分之一。

8. 抑制突变（suppression muation）是指突变发生在其他基因上，并可用它来克服原始基因上的突变效应。如果一个基因座上的突变能抑制另一个基因上的突变效应，成该基因座位点为抑制基因（suppressor）

9. 任何一个碱基对的突变率在统计学上都是相等的，但在热点（hotspot）的突变率会增加一个数量级，这些热点获得比随机分布所估计的更多的突变，可能是10倍或100倍。热点突变主要是修饰的碱基（5-甲基胞嘧啶）能自发脱氨基生成胸腺嘧啶。另外就是短串联重复序列（STR）的拷贝数码的高频改变也能产生hotspot。

10. 自发突变的主要原因是DNA中异常碱基的存在，在DNA中，除了4种正常碱基外，有时也可发现被修饰的碱基，其通过化学修饰已存在于DNA 中的4中碱基之一而产生的。最常见的修饰碱基是5-甲基胞嘧啶，由甲基化酶（methylase）在DNA某一特殊位点的某个胞嘧啶残基上加上甲基基团而产生。含有5-甲基胞嘧啶的位点为大肠杆菌的自发点突变提供热点位置，在一般情况下，突变是G · C到A · T的转变形式；而在不能甲基化修饰胞嘧啶的大肠杆菌菌株中，没有发现这些突变的热点。