第二节　基因突变的生物学效应

根据基因突变对蛋白质的功能的影响，基因突变的生物学效应主要包括功能丢失（loss of function）、功能获得（gain of function）、新功能产生（novel property mutation）及异时或异位表达（heterochronic or ectopic gene expression）等（图2-2-2）。

图2-2-2　基因突变的生物学效应

一、功能丧失

无论是编码区还是调控区突变，往往会导致蛋白质失去正常功能或表达水平，这称为功能丧失的突变。例如，一些基因突变引起所编码的酶蛋白三维空间结构的不同程度改变，从而导致以下情况。

1.酶完全失去活性。

2.酶虽具有部分活性，但稳定性降低，容易迅速裂解而失去活性。

3.酶与底物的亲和力降低。

4.复合酶的酶蛋白分子与辅助因子的亲和力下降。

二、功能获得

在某些情况下，基因突变也有可能因增强突变蛋白的活性而改变机体的生化表型，这称为功能获得的突变。造成突变蛋白活性增加的主要原因之一是蛋白质结构的改变使蛋白质活性增强；另外，调控区域突变可使该蛋白质合成数量增加。这些蛋白功能的加强同样可以导致疾病的发生，例如努南综合征中涉及的基因突变往往被认为是功能获得性的，导致RAS/MAPK信号传导的不适当延长。

三、新功能产生

一些基因突变可使其编码蛋白质产生新的特性，并导致疾病的发生，这被称为新功能产生的突变。例如镰状细胞贫血，其中β珠蛋白基因点突变形成了异常的血红蛋白HbS，HbS具有相对正常的运氧能力，但却因为在缺氧的情况下会产生相互聚集的新功能，使红细胞变形能力下降，从而易受损造成溶血性贫血等症状。

四、异时或异位表达

异时表达是指基因突变导致基因在错误的时间表达，异位表达是指基因突变导致基因在错误的组织细胞中表达，这些突变常发生在肿瘤患者体内。当正常细胞中不表达或低表达的癌基因发生了突变导致其异常表达，从而形成肿瘤。

五、中性突变

中性突变指基因突变后遗传学效应轻微，对机体不产生可觉察的有害或有利影响。中性突变是生物进化和多样性产生的动力。人类基因组中，这类基因突变也是DNA多态性（DNA polymorphism）的遗传基础。此类突变包括前面所述的同义突变，不影响基因功能的重复序列和基因间隔序列的突变，还有一些虽导致蛋白质中氨基酸组成改变，但不影响机体生理功能，仅是正常人体生化组成的遗传学差异的错义突变等。

（刘运强）