Οι παρακάτω μεταλλαγμένες αιμοσφαιρίνες χαρακτηρίζονται από συγκεκριμένη αντικατάσταση αμινοξέων στην πολυπεπτιδική αλυσίδα. Πώς πραγματοποιήθηκαν οι αλλαγές αυτές; (συμβουλευτείτε τον πίνακα με το γενετικό κώδικα): Hb Hikari (αλυσίδα β, θέση 61, Λυσίνη → Ασπαραγίνη), Hb I (αλυσίδα α, θέση 16, Λυσίνη → Γλουταμίνη), Hb D Ibadan (αλυσίδα β, θέση 87, Θρεονίνη → Λυσίνη), Hb G Philadelphia (αλυσίδα α, θέση 68, Ασπαραγίνη → Λυσίνη).
Σκέψη / Μεθοδολογία: Για κάθε περίπτωση εντοπίζουμε τα κωδικόνια του αρχικού και του τελικού αμινοξέος στον πίνακα του γενετικού κώδικα και προσδιορίζουμε πόσες βάσεις χρειάζεται να αλλάξουν.
Λύση:
Απάντηση: Σε όλες τις περιπτώσεις αρκεί αντικατάσταση μίας μόνο βάσης στο αντίστοιχο κωδικόνιο.
Η αιμοσφαιρίνη C (HbC) δημιουργείται από μία μετάλλαξη στη φυσιολογική αιμοσφαιρίνη Α (HbA). Στην 6η θέση της β-αλυσίδας της αιμοσφαιρίνης C υπάρχει το αμινοξύ λυσίνη αντί του γλουταμινικού οξέος (HbA). Με ποιο γενετικό μηχανισμό μπορεί να ερμηνευτεί η αντικατάσταση του αμινοξέος;
Σκέψη / Μεθοδολογία: Εντοπίζουμε τα κωδικόνια του γλουταμινικού οξέος (GAA/GAG) και της λυσίνης (AAA/AAG) και συγκρίνουμε πόσες βάσεις διαφέρουν.
Λύση:
Απάντηση: Αντικατάσταση μίας βάσης στην 1η θέση του κωδικονίου της 6ης θέσης (GAA/GAG → AAA/AAG) — ίδιο σημείο του γονιδίου με την HbS, αλλά διαφορετική αντικατάσταση.
Η Constant Spring είναι μια παθολογική ανθρώπινη αιμοσφαιρίνη. Η αλυσίδα α της αιμοσφαιρίνης αυτής αποτελείται από 172 αμινοξέα (η αλυσίδα α της φυσιολογικής αιμοσφαιρίνης έχει 141 αμινοξέα). Στην αιμοσφαιρίνη Constant Spring το 142ο αμινοξύ είναι γλουταμίνη, ενώ άλλες παραλλαγές της έχουν στη θέση 142 σερίνη ή λυσίνη. α. Περιγράψτε τον τύπο της αλλαγής η οποία μπορεί να δώσει το φαινόμενο της Constant Spring. β. Με ποιον τρόπο δημιουργήθηκαν τα αμινοξέα της θέσης 142 στις παραλλαγές της Constant Spring; γ. Με δεδομένο ότι η ακολουθία των αμινοξέων από τη θέση 143 έως την 172 είναι ίδια και για τις τρεις αυτές παραλλαγές, τι συμπέρασμα βγαίνει για το είδος της μετάλλαξης που συνέβη;
Σκέψη / Μεθοδολογία: Μια αλυσίδα με 31 επιπλέον αμινοξέα υποδεικνύει ότι το φυσιολογικό κωδικόνιο λήξης μεταλλάχθηκε σε κωδικόνιο αμινοξέος, και η μετάφραση συνεχίστηκε μέχρι το επόμενο κωδικόνιο λήξης.
Λύση:
Απάντηση: α. Αντικατάσταση βάσης στο κωδικόνιο λήξης. β. Τρεις ανεξάρτητες αντικαταστάσεις βάσης στο ίδιο κωδικόνιο. γ. Η μετάλλαξη είναι αντικατάσταση βάσης, όχι μετατόπιση πλαισίου ανάγνωσης.
