[일반생물학] 돌연변이

돌연변이가 발생하는 세포의 종류에 따라 돌연변이를 분류한다.

 

- 체세포돌연변이(somatic mutation)는 체세포(비배우자세포)에서 일어난다. 이 돌연변이는 유사분열 동안 딸세포에 전달되고 다시 그 자손세포에게 전달되지만 유성생식으로 태어나는 자손에게는 전달되지 않는다. 예를 들어, 사람의 피부세포 하나에 돌연변이가 생기면, 일정 부위의 피부세포는 모두 같은 돌연변이를 가지지만 이 사람의 아이에게는 전달되지 않는다.

 

- 생식계열돌연변이(germ line mutation)는 생식계열의 세포에 일어난 돌연변이로서, 배우자로 발생할 특수화된 세포에서 일어난다. 돌연변이를 가진 배우자는 수정을 통해 새로운 개체에게 돌연변이를 전달한다. 새로운 개체는 모든 세포에 이 돌연변이를 가지고 있으며 또 자손에게 이 돌연변이를 전해줄 수 있다. 안젤리나 졸리, 그녀의 이모와 엄마가 안젤리나의 할머니로부터 물려받은 BRCA1 돌연변이는 바로 이 생식계열돌연변이이다.

 

모든 돌연변이가 표현형에 영향을 주는가? 반드시 그렇지는 않다. 어떤 돌연변이는 단백질 기능에 영향을 주지만 어떤 돌연변이는 그렇지 않다.

 

- 침묵돌연변이(silent mutation)는 대개 단백질 기능에 영향을 주지 않는다. 이는 단백질을 암호화하지 않는 DNA 부위에 생긴 돌연변이이거나 또는 암호화 DNA 부위이지만 단백질에 영향을 주지 않는 경우이다. 유전암호의 중복 때문에 암호화 부위의 염기 변화가 반드시 아미노산 서열의 변이로 나타나는 것은 아니다. 침묵돌연변이는 흔하게 나타나며, 대개 표현형의 차이로는 나타나지 않지만 유전적 변이를 생성한다.

 

-기능상실돌연변이(loss-of-function mutation)는 단백질 기능에 영향을 준다. 이런 돌연변이는 유전자가 전혀 발현되지 못하게 하거나, 발현되더라도 촉매기능을 상실한 효소처럼 더 이상 기능하지 않는 기능 장애 단백질을 생산하게 한다. 기능상실돌연변이는 거의 항상 2배체 생물에서 열성 유전되는데, 그 이유는 정상 대립유전자가 하나만 있어도 정상적으로 작동하는 단백질을 충분히 생성하기 때문이다. 예를 들어, 멘델에 의해 연구된 완두의 주름진 종자 대립유전자는 SBE1(녹말분지효소)이라는 유전자의 돌연변이에 의해 생긴다. 이 유전자가 정상적으로 생성하는 단백질은 종자가 발달할 때 녹말의 분지를 촉매한다. 돌연변이에서는 SBE1 단백질이 그 기능을 하지 못하기 때문에 삼투압을 변화시켜 주름진 모양을 만든다.

 

- 기능획득돌연변이(gain-of-function mutation)는 바뀐 기능을 가진 단백질을 생성한다. 기능획득돌연변이는 대개 우성 유전되는데, 그 이유는 야생형 대립유전자가 있다 하더라도 돌연변이 대립유전자의 기능을 막지 못하기 때문이다. 이런 종류의 돌연변이는 암에서 흔하다. 예를 들어, 세포분열을 항상 자극하는 결과를 초래하는 발암유전자의 돌연변이가 있다.

 

어떤 돌연변이는 특정 조건에서만 표현형에 영향을 준다. 예를 들어, 조건부돌연변이(conditional mutation)는 특정 제한조건에서만 표현형에 영향을 미치며, 허용조건에서는 나타나지 않는다. 많은 조건부돌연변이는 온도에 민감하기 때문에 높은 온도에서 단백질은 구조적 안정성이 감소하게 된다. 예를 들어, 토끼나 샴고양이에서 나타나는 돌출부 채색 표현형은 털의 색소 유전자의 온도민감성돌연변이(조건부, 기능상실)에 의해서 나타난다. 정상 체온에서는 이 유전자에 의해 발현되는 단백질이 구조적으로 불안정해져 기능을 상실하므로 온도가 낮은 말단부에서만 짙은 털색이 나타난다.

 

대부분의 점돌연변이는 원래 상태로 되돌아갈 수 있다. 복귀돌연변이(reversion mutation)는 어떤 돌연변이 유전자에 두 번째 돌연변이가 생겨 원래 염기서열로 돌아가거나 원래의 표현형을 생성하는 암호화 서열로 되돌아가는 것이다. 복귀돌연변이가 발생하면 표현형은 야생형으로 되돌아간다.