Bakteriengenetik: Mutationen

Veröffentlicht von: Dr. rer. nat. Geraldine Nagel (06. September 2012)

Durch äußere Einflüsse oder auch spontan können sich DNA-Sequenzen verändern und der betroffenen bakteriellen Zelle veränderte Eigenschaften verleihen. Diese Mutationen verlaufen ungerichtet. Ob die betreffende Zelle mit einer Mutation eine neue Eigenschaft erworben hat, die ein besseres Überleben ermöglicht, wird durch Selektion entschieden.

Die Häufigkeit einer spontanen Mutation bezeichnet man als Mutationsrate. Diese kann von Gen zu Gen variieren und liegt durchschnittlich bei 10-6 bis 10-8, also bei ein zu einer Million bis eins zu 100 Millionen.

Wissenschaftler unterscheiden verschiedene Formen der Mutation:

  • Punktmutationen: Veränderungen in einzelnen Nukleotiden
  • Frameshift-Mutationen / Leseraster-Mutationen: Durch den Verlust (Deletion) oder das Einfügen (Insertion) einzelner Nukleotide verschiebt sich das Leseraster bei der Transkription und es können andere Aminosäuren entstehen.
  • Verlust (Deletion), Umkehrung (Inversion) oder Einfügung (Insertion) ganzer Genabschnitte

Für die Medizin spielen Mutationsvorgänge bei Bakterien eine besondere Rolle, weil dadurch Bakterien entstehen können, die durch die genetischen Veränderungen neue Eigenschaften erworben haben – beispielsweise die Resistenz gegenüber einem Antibiotikum.

Neben Mutationen im Kernäquivalent können Mutationen auch in Plasmiden auftreten. Im Extremfall kann es sogar zum Verlust aller Plasmide kommen. Diese Eigenschaft kann, wie jede andere Mutation auch, weitervererbt werden. Zellen ohne Plasmide können sich schneller vermehren, da sie für die Replikation der Plasmide keine Energie aufbringen müssen, und dadurch unter Umständen einen Selektionsvorteil gewinnen.

Mutagene

Mutationen treten normalerweise spontan auf. Es gibt aber bestimmte äußere Faktoren, die eine Mutation auslösen oder diese begünstigen können. Solche Faktoren werden Mutagene genannt und können direkt mit der DNA reagieren oder indirekt durch zellinterne Reaktionsprodukte Mutationen auslösen.

Mutagene Faktoren sind zum Beispiel:

  • UV-Strahlung
  • ionisierende Strahlung
  • zahlreiche chemische Substanzen