点突变：读懂密码的改变

一个字母，三种结局

把一个碱基替换成另一个的[[point-mutation|点突变]]称为[[substitution|替换]]。要预测其效果，你需要将DNA按三个字母一组的词来读，这些词称为[[gen-codon|密码子]]，因为翻译依据[[gen-genetic-code|遗传密码]]每三个碱基对应一个氨基酸。一处单字母改变会落在某个密码子内部——可能发生三种情况。

[[silent-mutation|同义突变]]： 新密码子仍编码相同的氨基酸。遗传密码具有冗余性——多个密码子表示同一含义——所以蛋白质不变。通常无从察觉。
[[missense-mutation|错义突变]]： 新密码子编码一个不同的氨基酸。蛋白质发生一处组成单元的替换。其影响从毫无影响到严重不等，取决于具体替换。
[[nonsense-mutation|无义突变]]： 新密码子变成一个[[gen-stop-codon|终止密码子]]。翻译提前停止，蛋白质被截短——通常导致严重的功能丧失。

推演一处改变如何穿过密码

让我们取一小段编码区，逐一施加每种类型的替换。我们将写出mRNA密码子（用U代替T）并加以翻译，这样你就能清楚看到，为什么同一类改变会有如此不同的后果。

Wild-type mRNA:   AUG  GAG  GAU  UUC  ...  (reading frame)
Amino acids:      Met  Glu  Asp  Phe  ...

1) SILENT      GAG -> GAA   both = Glu
   mRNA:        AUG  GAA  GAU  UUC
   protein:     Met  Glu  Asp  Phe   --> identical, no effect

2) MISSENSE    GAG -> GUG   Glu -> Val
   mRNA:        AUG  GUG  GAU  UUC
   protein:     Met  Val  Asp  Phe   --> one building block swapped
   (this exact Glu->Val swap in beta-globin causes sickle-cell disease)

3) NONSENSE    GAG -> UAG   Glu -> STOP
   mRNA:        AUG  UAG  ...
   protein:     Met  STOP            --> protein truncated immediately

同一个位置，三种替换，三种截然不同的蛋白质。

为何同义突变并非总是沉默

“同义”描述的是蛋白质，而非全部真相。一处使氨基酸保持不变的替换仍可能产生影响：它可能扰乱RNA剪接信号、改变核糖体移动的速度，或改变某个调控序列。而一处位于任何编码区之外的替换，也能在不触及任何氨基酸的情况下改变基因表达。