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Insertionsmutationen

^{Abbildung 3. Eine Insertion}

Eine Insertion tritt auf, wenn ein oder mehrere Nukleotide in die DNA-Sequenz eingefügt werden. Insertionen können sehr klein oder extrem groß sein und manchmal Tausende oder sogar Millionen von Nukleotiden umfassen. Kleine Insertionen treten häufig während der DNA-Replikation oder DNA-Reparaturprozesse auf (Alberts et al., 2015).

Wenn Nukleotide in ein protein-kodierendes Gen eingefügt werden und die Anzahl der hinzugefügten Nukleotide nicht durch drei teilbar ist, verursacht die Mutation eine Rasterverschiebung (Frameshift-Mutation). Dies verschiebt das Leseraster des Gens und verändert alle nachfolgenden Codons. Infolgedessen wird die gesamte Proteinsequenz verändert und das Protein verliert meist seine normale Funktion (siehe Abbildung 3) (Griffiths et al., 2019).

Frameshift-Mutationen betreffen in der Regel nur ein Protein, da die Gene im Genom durch lange nicht-kodierende Regionen voneinander getrennt sind. Die Auswirkungen auf dieses eine Protein können jedoch sehr schwerwiegend sein und führen häufig zu Krankheiten.

Insertionen können auch durch transponierbare Elemente (TEs) verursacht werden. Dies sind DNA-Sequenzen, die sich an verschiedene Stellen im Genom bewegen können. Das häufigste transponierbare Element beim Menschen ist das Alu-Element, das etwa 300 Basenpaare lang ist und in Hunderttausenden von Kopien im menschlichen Genom vorkommt (Strachan & Read, 2018).

Transponierbare Elemente können sich auf zwei Hauptmechanismen bewegen:

• „Ausschneiden und Einfügen“, wobei das Element von einer Stelle entfernt und an einer anderen eingefügt wird.
  
• „Kopieren und Einfügen“, wobei eine Kopie des Elements an einer neuen Stelle eingefügt wird, während das Original erhalten bleibt.

Wissenschaftliche Studien haben gezeigt, dass Alu-Insertions Gene stören können und mit genetischen Erkrankungen wie Hämophilie und Brustkrebs in Verbindung stehen (National Human Genome Research Institute [NHGRI], 2023).