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Rastermutation

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Biologie

In diesem Artikel geht es um die Rastermutation. Bei einer Rastermutation handelt es sich um eine Genmutation, die die gesamte nachfolgende Gensequenz verfälscht. 


Im Folgenden wird erklärt, was genau eine Rastermutation ist, welche verschiedenen Arten der Rastermutation es gibt sowie mögliche Folgen einer Rastermutation. 

Dieser Artikel gehört zum Fach Biologie und erweitert das Thema Molekulargenetik im Bereich der Genmutationen. 



Was ist eine Rastermutation? 


Eine Rastermutation, welche auch als Leserastermutation oder im Englischen als frameshift mutation bezeichnet wird, ist eine Art der Genmutation, bei welcher es zu einem Einfügen (Insertion) oder Löschen (Deletion) von Basenpaaren in der DNA kommt. Das hat zur Folge, dass das Raster bei der entsteheneden mRNA nicht nur an einer Stelle verfälscht ist (wie bei einer Punktmutation), sondern die gesamte nachfolgende Basensequenz verschoben wird. 


Je nachdem, wo die Rastermutation in dem Gen liegt, kann sie geringeren oder stärkeren Einfluss auf das entstehende Protein haben. Liegt sie eher am Anfang, werden umso mehr "falsche" Aminosäuren hergestellt und das Protein ganz anders als vorgesehen aufgebaut; liegt sie eher am Ende, werden nur wenige Aminosäuren verändert und das Protein kann unter Umständen noch seiner eigentlichen Aufgabe nachgehen.


Man kann diese Veränderung gut nachvollziehen, wenn man sich einen Vergleich mit Buchstabenschrift anschaut:


Eigentliches Gen: EINGENISTAUSDNA --> ein/gen/ist/aus/dna


Punktmutation: EINGENISTAUSDRA --> ein/gen/ist/aus/dra


Einfügen einer Base: EINEGENISTAUSDNA --> ein/ege/nis/tau/sdn/a


Löschen einer Base: EINGENISAUSDNA --> ein/gen/isa/usd/na


Löschen eines Tripletts: EINGENISTDNA --> ein/gen/ist/dna



Welche Arten der Rastermutation gibt es?


Insertion


Bei der Insertion werden eine oder mehrere Basen in die DNA-Sequenz eingefügt. Wenn allerdings drei oder ein Vielfaches von drei Basen eingefügt werden, so verschiebt sich nicht das gesamte Raster, sondern es kommt nur zu dem Einbau einer zusätzlichen Aminosäure in das Protein. Das bedeutet zwar nicht unbedingt, dass das Protein dadurch unbeschadet seinen vorgesehene Funktion erfüllen kann, aber es kann unter Umständen weniger Schaden anrichten, als eine andere Anzahl von eingefügten Aminosäuren. 


mRNA ohne VeränderungAUGCAGAAGCUAUGGCGG
AminosäureMetGlnLysLeuTrpArg



mRNA nach InsertionAUGCAGAUCAGCUAUGGC
AminosäureMetGlnIleuSerTyrGly


Deletion


Bei der Deletion kommt es zu einem Verlust von einem oder mehreren Basen. Wie auch bei der Insertion spielt hier die Anzahl der verloren gegangenen Basen eine Rolle: Werden drei oder ein Vielfaches von drei Basen entfernt, so bleibt immerhin der Rest des Rasters intakt. Diesen Fall nennt man auch in frame-Deletion, während eine Entfernung von einer anderen Anzahl an Basen als out of frame-Deletion bezeichnet wird.


mRNA ohne VeränderungAUGCAGAAGCUAUGGCGG
AminosäureMetGlnLysLeuTrpArg



mRNA nach DeletionAUGAGAAGCUAUGGCGG
AminosäureMetArgSerTyrGly


Folgen einer Rastermutation


Eine Rastermutation kann je nach Fall schwere oder geringe Konsequenzen für den Organismus haben. Hier einige Beispiele:


  • Eine Base wird am Anfang eines Gens eingefügt. Dies verändert alle nachfolgenden Basentripletts und dadurch werden andere Aminosäuren als vorgesehen gebildet. Das Protein hat eine ganz andere Struktur und ist wahrscheinlich stark defekt. 
  • Eine Base wird am Ende eines Gens entfernt. Dies verändert nur wenige Basentripletts und dadurch werden einige Aminosäuren verändert. Das Protein besitzt nach wie vor eine veränderte Struktur und ist daher nicht optimal für seine Funktion ausgebildet, aber es kann unter Umständen trotzdem noch funktionsfähig sein.
  • Eine Base wird so eingefügt, dass anstatt einer Aminosäure ein Stopp-Codon entsteht. Das Lesen des Rasters wird also an dieser Stelle abgebrochen. Dadurch entsteht ein unvollständiges Protein.
  • Ein Basentriplett wird entfernt. Der Rest des Rasters bleibt allerdings erhalten, und der Verlust einer einzigen Aminosäure kann häufig kompensiert werden.


Abbildung 1: Mögliche Auswirkungen von Rastermutationen; Quelle via Abitur-Training - Biologie Band 1, Kapitel "Genetik und Gentechnik" 




Das Wichtigste zur Rastermutation auf einem Blick



  • Eine Rastermutation ist eine Art der Genmutation. Sie hat zur Folge, dass die gesamte nachfolgende Gensequenz verschoben wird.
  • Man unterscheidet von Insertion und Deletion.
  • Bei der Insertion werden eine oder mehrere Basen in das Gen eingefügt.
  • Bei der Deletion werden eine oder mehrere Basen aus dem Gen entfernt.
  • Je nach Fall kann eine Rastermutation unterschiedlich gravierende Konsequenzen für den Organismus haben.


Das war alles Wichtige zum Thema Rastermutationen. Wenn du noch mehr spannende Artikel zu Themen der Genetik und Gentechnik lesen möchtest, dann sieh dich doch gerne weiter auf StudySmarter um. Viel Erfolg beim Lernen!




Häufig gestellte Fragen zum Thema Rastermutation

Eine Rastermutation, welche auch als Leserastermutation oder im Englischen als frameshift mutation bezeichnet wird, ist eine Art der Genmutation, bei welcher es zu einem Einfügen (Insertion) oder Löschen (Deletion) von Basenpaaren in der DNA kommt.

Eine Rasterschubmutation, welche auch als Leserastermutation oder im Englischen als frameshift mutation bezeichnet wird, ist eine Art der Genmutation, bei welcher es zu einem Einfügen (Insertion) oder Löschen (Deletion) von Basenpaaren in der DNA kommt.

Finales Rastermutation Quiz

Frage

Was ist eine Rastermutation?

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Antwort

Eine Rastermutation ist eine Art der Genmutation, bei welcher durch Insertion oder Deletion das Raster eines Gens verschoben wird.

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Frage

Welche Arten der Rastermutation gibt es?

Antwort anzeigen

Antwort

Man unterscheidet von Insertion (Einfügen) und Deletion (Löschen).

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Frage

Was hat meistens schwerere Auswirkungen auf den Organismus?

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Antwort

Eine Rastermutation am Anfang eines Gens.

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Frage

Was passiert bei einer Insertion?

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Antwort

Bei der Insertion werden eine oder mehrere Basen in die DNA-Sequenz eingefügt.

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Frage

Was passiert bei einer Deletion?

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Antwort

Bei einer Deletion kommt es zu einem Verlust von einem oder mehreren Basen.

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Frage

Was passiert bei einer in frame-Deletion?

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Antwort

Bei einer in frame-Deletion werden drei oder ein Vielfaches von drei Basen entfernt. Das restliche Raster bleibt erhalten.

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Frage

Was passiert bei einer out of frame-Deletion?

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Antwort

Bei einer out of frame-Deletion werden eine oder mehrere Basen entfernt, aber nicht drei oder ein Vielfaches von drei Basen. Somit wird das nachfolgende Raster des Gens verschoben.

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Frage

Welcher Fall der Rastermutation ist hier zu erkennen?


Normale mRNA: AAG - GUA - CGG - CGU

mRNA eines mutierten Gens: AAG - UAC - GGC - GU

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Antwort

Es handelt sich um eine out of frame-Deletion.

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Frage

Welcher Fall der Rastermutation ist hier zu erkennen?


Normale mRNA: AAG - GUA - CGG - CGU

mRNA eines mutierten Gens: AAG - GUA - CGU

Antwort anzeigen

Antwort

Es handelt sich um eine in frame-Deletion.

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Frage

Welche Mutation hat vermutlich schwerere Auswirkungen auf den Organismus?


Normale mRNA: AAG - GUA - CGG - CGU

Mutation 1: AAG - GUA - CGU

Mutation 2: AAG - UAC - GGC - GU

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Antwort

Mutation 2, da das ganze Raster verschoben wurde und somit ganz andere Aminosäuren als vorgesehen gebildet werden.

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Frage

Welche Mutation hat vermutlich schwerere Auswirkungen auf den Organismus?


Normale mRNA: AAG - GUA - CGG - CGU

Mutation 1: AAG - UAC - GGC - GU

Mutation 2: AAG - GUA - CGG - CG

Antwort anzeigen

Antwort

Mutation 1, da die Rastermutation schon früh im Gen auftritt und damit früher für eine Rasterverschiebung sorgt.

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