How Point mutations that cause changes in the folded protein and effect on the protein’s structure?

Point Mutations and Protein Structure: A Delicate Balance

Point mutations, involving a single nucleotide change in the DNA sequence, can have a significant impact on the resulting protein’s structure and function. The effect on the protein’s structure depends largely on the nature and location of the mutation. Let’s explore some possible scenarios:

Types of Point Mutations:

  • Silent mutations: These mutations do not alter the amino acid sequence due to the degeneracy of the genetic code. Consequently, they have no effect on the protein structure.
  • Missense mutations: These mutations result in a different amino acid being incorporated into the protein. The impact can range from minor to severe, depending on the role of the amino acid in the protein’s structure and function.
  • Nonsense mutations: These mutations introduce a premature stop codon, leading to a truncated protein. This often disrupts protein folding and function significantly.

Effects on Protein Structure:

  • Changes in Folding and Stability: Missense mutations can introduce amino acids with different properties (e.g., size, charge, hydrophobicity) that can disrupt the protein’s folding pattern. This can lead to decreased stability, misfolding, or even complete unfolding of the protein. For example, a mutation changing a hydrophobic amino acid buried within the protein core to a hydrophilic one can destabilize the protein’s hydrophobic core and lead to misfolding.
  • Altered Function: Mutations, especially those affecting the active site or binding regions of a protein, can significantly impair its function. The altered amino acid may not be able to participate in necessary interactions or catalysis.
  • Loss of Function: Nonsense mutations leading to truncated proteins often result in a complete loss of function as crucial parts of the protein may be missing.

Factors Influencing Severity:

  • Location of the mutation: Mutations in functionally critical regions, like active sites or protein-protein interaction interfaces, tend to have more severe consequences than those in less critical regions.
  • Nature of the amino acid change: The chemical properties of the substituted amino acid play a vital role. A change to a similar amino acid may have minimal impact, while a drastic change in properties can significantly affect the structure and function.

Examples of Point Mutations and Their Effects:

  • Sickle cell anemia: A single point mutation in the beta-globin gene leads to the substitution of glutamic acid with valine, causing hemoglobin molecules to aggregate and deform red blood cells into a sickle shape.
  • Cystic fibrosis: Various point mutations in the CFTR gene can disrupt the function of the CFTR protein, leading to impaired chloride ion transport and thick mucus buildup in the lungs and other organs.

Experimental evidence

Point mutations and sequence variability in proteins: Redistributions of preexisting populations


Leave a Comment