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Genetik pp 369-427 | Cite as

Veränderungen im Genom: Mutationen

Part of the Springer-Lehrbuch book series (SLB)

Überblick

Ausgangspunkt aller Erkenntnisse über die Regeln und über die molekularen Mechanismen der Vererbung sowie über die Umsetzung von erblicher Information in Stoffwechselfunktionen ist die Variabilität von Merkmalen. Diese Variabilität erst gestattet es uns, bestimmte biologische Eigenschaften und Prozesse auf ihre Ursachen hin zu untersuchen.

Biologische Variabilität dient nicht nur als eine Grundlage für die experimentelle Erforschung von Erbvorgängen. Sie bietet vielmehr die Voraussetzungen für die Evolution der Organismen. Sie ist somit ein grundlegender und unverzichtbarer Bestandteil der Natur. Es ist daher nicht verwunderlich, dass Mechanismen, die Veränderungen des genetischen Materials verursachen, also Variabilität erzeugen, zu den fundamentalen Genomfunktionen von Organismen gehören. So werden während der Replikation des genetischen Materials mit einer bestimmten Häufigkeit Fehler induziert. Außerdem kann es zu spontanen Basenveränderungen durch die chemische Instabilität einiger Nukleotide kommen, oder es treten Fehler in Zusammenhang mit Rekombinationsvorgängen auf. Neben solchen und anderen genomeigenen Mutations-mechanismen können Veränderungen aber auch von außen her induziert werden, so insbesondere durch natürliche energiereiche Strahlung.

Da Genomveränderungen sehr oft eine schädliche Auswirkung haben, besitzen alle Zellen besondere Reparatur-mechanismen, die einen erheblichen Teil neuentstandener Mutationen eliminieren können. Offenbar hat sich zwischen der Effektivität solcher Reparaturmechanismen und der Häufigkeit spontaner Mutationen ein Gleichgewicht eingestellt, das sich vom Gesichtspunkt der Evolution her als günstig erwiesen hat, um einerseits zu häufige Schäden im Genom zu vermeiden, andererseits aber Veränderungen mit einer ausreichenden Häufigkeit auszulösen, so dass Evolutionsprozesse überhaupt erst ermöglicht werden.

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Kapitel 10 Veränderungen im Genom: Mutationen

  1. Adler ID, Schmid TE, Baumgartner A (2002) Induction of aneuploidy in male mouse germ cells detected by the sperm-FISH assay: a review of the present data base. Mutat Res 504: 173–182PubMedGoogle Scholar
  2. Ames BN, Durston WE, Yamasaki E, Lee FD (1973) Carcinogens are mutagens: a simple test system combining liver homogenates for activation and bacteria for detection. Proc Natl Acad Sci USA 70: 2281–2285PubMedGoogle Scholar
  3. Auerbach C (1978) Forty years of mutation research: a pilgrim’s progress. Heredity 40: 177–187PubMedGoogle Scholar
  4. Avers CJ (1984) Genetics. 2nd edn. Willard Grant, PWS Publishers, BostonGoogle Scholar
  5. Banerjee A, Yang W, Karplus M, Verdine GL (2005) Structure of a repair enzyme interrogating undamaged DNA elucidates recognition of damaged DNA. Nature 434: 612–618CrossRefPubMedGoogle Scholar
  6. Becker H (1978) Mitotic recombination and position effect variegation. In: Gehring W (ed) Results and Problems in Cell Differentiation, vol. 9. Springer, Berlin Heidelberg New York Tokyo, pp 29–49Google Scholar
  7. Benzer S (1961) On the topography of the genetic fine structure. Proc Natl Acad Sci USA 47: 403–415Google Scholar
  8. Blanchette M, Green ED, Miller W, Haussler D (2004) Reconstructing large regions of an ancestral mmalian genome in silico. Genome Res 15: 2412–2423Google Scholar
  9. Brennecke H (1937) Strahlenschäden von Mäuse-und Rattensperma, beobachtet an der Frühentwicklung der Eier. Strahlentherapie 60: 214–238Google Scholar
  10. Carrano AV, Thompson LH, Lindl PA, Minkler JL (1978) Sister chromatid exchanges as an indication of mutagenesis. Nature 271, 551–553CrossRefPubMedGoogle Scholar
  11. Cox MM (2002) The nonmutagenic repair of broken replication forks via recombination. Mutat Res 510: 107–120PubMedGoogle Scholar
  12. Edwards AA (1997) The use of chromosomal aberrations in human lymphocytes for biological dosimetry. Radiat Res 148: S39–S44PubMedGoogle Scholar
  13. Ehling UH (1991) Genetik risk assessment. Ann Rev Genet 25: 255–280PubMedGoogle Scholar
  14. Eichler EE (2001) Recent duplication, domain accretion and the dynamic mutation of the human genome. Trends Genet 17: 661–669CrossRefPubMedGoogle Scholar
  15. Favor J (1994) Specific-locus mutation test in germ cells of the mouse: an assessment of the screening procedures and the mutational events detected. In: Mattison DR, Olshan AF (eds) Male-Mediated Developmental Toxicity. Plenum Press, New York, pp 23–36Google Scholar
  16. Forster P, Matsumara S (2005) Did early humans go North or South? Science 308: 965–966CrossRefPubMedGoogle Scholar
  17. Haldane JBS (1935) The rate of spontaneous mutation in the human gene. J Genet 31: 317–326Google Scholar
  18. Hertwig P (1935) Sterilitätserscheinungen bei röntgenbestrahlten Mäusen. Z indukt Abstamm Vererbungsl 70: 517–523Google Scholar
  19. Hrabé de Angelis MH, Flaswinkel H, Fuchs H et al. (2000) Genome-wide, large-scale production of mutant mice by ENU mutagenesis. Nat Genet 25: 444–447Google Scholar
  20. Jacob P, Goulko G, Heidenreich WF et al. (1998) Thyroid cancer risk to children calculated. Nature 392: 31–32CrossRefPubMedGoogle Scholar
  21. Jobling MA, Tyler-Smith C (2003) The human Y chromosome: an evolutionary marker comes of age. Nat Rev Genet 4: 598–612CrossRefPubMedGoogle Scholar
  22. Kellerer AM (2000) Risk estimates for radiation-induced cancer — the epidemiological evidence. Radiat Environ Biophys 39: 17–24PubMedGoogle Scholar
  23. Kremer EJ, Pritchard M, Lynch M et al. (1991) Mapping of DNA instability at the fragile X to a trinucleotide repeat sequence p(CCG)n. Science 252: 1711–1714PubMedGoogle Scholar
  24. La Spada AR, Wilson EM, Lubahn DB, Harding AE, Fischbeck KH (1991) Androgen receptor gene mutations in X-linked spinal and bulbar muscular dystrophy. Nature 352: 77–79CrossRefPubMedGoogle Scholar
  25. Leibenguth F (1982) Züchtungsgenetik. Georg Thieme, Stuttgart New YorkGoogle Scholar
  26. Li W-H, Yi S, Makova K (2002) Male-driven evolution. Curr Opin Genet Dev 12: 650–656CrossRefPubMedGoogle Scholar
  27. Macaulay V, Hill C, Achilli A et al. (2005) Single, rapid coastal settlement of Asia revealed by analysis of complete mitochondrial genomes. Science 308: 1034–1036CrossRefPubMedGoogle Scholar
  28. MacDonald ME (1998) Molecular genetics of Huntington’s disease. In: Oostra BE (ed): Trinucleotide Diseases and Instability. Springer, Berlin Heidelberg New York Tokyo, pp 47–75Google Scholar
  29. Muller HJ (1930) Radiation and genetics. Am Nat 64: 220–251CrossRefGoogle Scholar
  30. Nees M, Homann N, Discher H et al. (1993) Expression of mutated p53 occurs in tumor-distant epithelia of head and neck cancer patients: a possible molecular basis for the development of multiple tumors. Cancer Res 53: 4189–4196PubMedGoogle Scholar
  31. Nohmi T, Suzuki T, Masumura K-J (2000) Recent advances in the protocols of transgenic mouse mutation assay. Mutat Res 455: 191–215PubMedGoogle Scholar
  32. Noonan JP, Hofreiter M, Smith D et al. (2005) Genomic sequencing of pleistocene cave bears. Science 309: 597–600CrossRefPubMedGoogle Scholar
  33. Redei GP (1982) Genetics. Macmillan, New YorkGoogle Scholar
  34. Richards RI (2001) Dynamic mutations: a decade of unstable expanded repeats in human genetic disease. Hum Mol Genet 10: 2187–2194CrossRefPubMedGoogle Scholar
  35. Russell WL, Kelly EM (1982) Mutation frequency in male mice and the estimation of genetic hazards of radiation in men. Proc Natl Acad Sci USA 79: 542–544PubMedGoogle Scholar
  36. Sankaranarayanan K (2000) Estimation of genetic risks of exposure to ionizing radiation: status in the year 2000. Radiats Biol Radioecol 40: 621–626PubMedGoogle Scholar
  37. Schäfer H (1939) Die Fertilität von Mäusemännchen nach Bestrahlung mit 200 r. Z Mikrosk Anat Forsch 46: 121–152Google Scholar
  38. Sears ER (1948) The cytology and genetics of wheats and their relatives. Adv Genetics 2: 240–270Google Scholar
  39. Sperlich D (1988) Populationsgenetik, 2. Aufl. Gustav Fischer, StuttgartGoogle Scholar
  40. Srb AM, Owen RD, Edgars RS (1952) General Genetics, 2nd edn. Freeman, San FranciscoGoogle Scholar
  41. Sutton MD, Smith BT, Godoy VG, Walker GC (2000) The SOS response: recent insights into umuDC-dependent mutagenesis and DNA damage tolerance. Ann Rev Genet 34: 479–497PubMedGoogle Scholar
  42. Suzuki DT, Griffiths AJF, Miller JH, Lewontin RC (1981) Genetik. VCH, WeinheimGoogle Scholar
  43. Thangaraj K, Chaubey G, Kivisild T, Reddy AG, Singh VK, Rasalkar AA, Singh L (2005) Reconstructing the origin of Andaman islanders. Science 308: 996CrossRefPubMedGoogle Scholar
  44. Thoma F (1999) Light and dark in chromatin repair: repair of UV-induced DNA lesions by photolyase and nucleotide excision repair. EMBO J 18: 6585–6598CrossRefPubMedGoogle Scholar
  45. UNSCEAR (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation) Report to the General Assembly (2000) Sources and Effects of Ionizing Radiation, vol. II: Effects. United Nations, New YorkGoogle Scholar
  46. Verger P (1997) Down syndrome and ionizing radiation. Health Phys 73: 882–893PubMedGoogle Scholar
  47. Voet D, Voet JG (1992) Biochemie. VCH, WeinheimGoogle Scholar
  48. Vries H de (1901) Die Mutationstheorie, Bd I. Veit, LeipzigGoogle Scholar
  49. Weaver RF, Hedrick PW (1992) Genetics. WMC Brown Publishers, Dubuque/IAGoogle Scholar
  50. Weinberg IB, Jeffrey AM, Jennette KW, Blobstein SH (1976) Benzo[a]pyrene diol epoxides as intermediates in nucleic acid binding in vitro and in vivo. Science 193: 592–595Google Scholar
  51. Wiesehahn G, Hearst JE (1978) DNA unwinding induced by photoaddition of psoralenderivatives and determination of dark-binding equilibrium constants by gel electrophoresis. Proc Natl Acad Sci USA 75: 2703–2707PubMedGoogle Scholar
  52. Zubay G (1987) Genetics. Benjamin Cummings, Menlo Park/ CAGoogle Scholar

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