מוטגנזה ומוטציות

קסנוביוטיקה, ועוד, עלולים לגרום נזק חמור לגנום בתוך גופנו. המונח בו משתמשים מומחים לתיאור תהליך זה הוא מוטגנזה.

מוטגנזה היא שינוי הקוד הגנטי, וכתוצאה מכך שינוי של שלישיות ושל תוצר הגנים (חלבון). לשינוי המושרה על ידי מוטציה גנטית יכולים להיות 3 גורלות עיקריים:

1. השעיית המוצר הגנטי הנגרם על ידי החדרת קודון STOP;
2. אובדן הפונקציונליות של המוצר הגנטי;
3. ירידה או עלייה בפעילות המוצר הגנטי.

שינויים אלה בקוד הגנטי יכולים להשפיע הן על תאי הנבט והן על תאים סומטיים. אם המוטציות משפיעות על תאי הנבט (גמטות זכרים ונקבות) הן גורמות למחלות גנטיות. במהלך מיוזה, למשל, יכולה להתרחש חלוקה לא נכונה של כרומוזומים, עם השלכות המשפיעות על הילד שטרם נולד, כגון תסמונת דאון, המכונה טריזומיה של כרומוזום 21.
אם המוטציות משפיעות על התאים הסומטיים, האחרונים עשויים לעבור או לא ליצור היווצרות ניאופלזמות.
היקף הנזק המוטגני תלוי במספר גורמים:

• ריכוז המוטגן בסביבה;
• התפלגות המוטגן באורגניזם האנושי;
• מטבוליזם של המוטגן;
• תגובתיות כימית של המוטגן;
• פגיעה ביכולת תיקון התאים;
• יכולתה של רקמת המטרה לזהות ולדכא את ריבוי התאים בעלי תכונות חריגות.

מוטציה נקודתית

מוטציה נקודתית מנבאת שינוי בבסיס חנקני.החלפה זו יכולה להיות מעבר או מעבר.

המעבר מורכב מהחלפת בסיס מאותו המעמד, ולכן פורין עם פורין או פירימידין עם פירימידין. לכן ניתן להחליף את אדנין בגואנין ולהיפך, ואילו את תמין ניתן להחליף בציטוזין ולהיפך.

המעבר מורכב מהחלפה בין בסיסים חנקניים שונים, ולכן פורין עם פירימידין.
תוצאת הגן תהיה חומצת האמינו הלא נכונה במקום הנכונה, עם השלכות פוטנציאליות שונות מאוד.

דוגמא למוטציה של PUNCTIFORM

CTC = Leucine אם תמין הוחלף ב- Cytosine CCC = Proline

כפי שאתה יכול לראות, עם החלפת בסיס יחיד יש לנו קידוד שונה של חומצות אמינו, ולכן מסרים שונים.

מוטציה על ידי תזוזה של מודול הקריאה

מוטציה מסוג זה מורכבת ממחקה או תוספת של זוגות נוקלאוטידים. בעלי שני שלישיות, GCC ו- CGG, המקודדות לשתי חומצות אמינו, הראשונה לאלנין והשנייה לחומצת האמינו ארגינין, אם מוטציה על ידי עקירה של מודול הקריאה מעורר רצפים שונים של חומצות אמינו.

מוטציה שקטה

המוטציה השקטה היא "שינוי של השלישייה המקודדת לחומצת אמינו, אשר בעקבות מוטציה זו תמיד מקודדת לאותה חומצת אמינו תוך שינוי רצף הגנים.

מוטציות שונות

השלישייה עוברת מוטציה שהולכת לקודד חומצת אמינו אחרת, ואז רצף הגנים משתנה עם שינוי המוצר החלבון הסופי. במקרה זה, החלבון עדיין עשוי להיות תפקודי אם המוטציה התרחשה בנקודה בשרשרת הפוליפפטיד שיש לה השפעה מועטה על פעילות החלבון, אך אם במקום זאת המוטציה התרחשה בנקודה חשובה של שרשרת הפוליפפטיד, הפעילות של החלבון עשוי להיות במידה רבה או שונה.

מוטציה לא חשה

המוטציה השטותית מובילה להיווצרות של קודון עצור, כך שהחלבון קצר משמעותית.

כיצד גורם מוטגני גורם למוטציות אלו? ישנן שלוש דרכים עיקריות בהן חומרים מוטגניים יכולים לגרום לנזק חמור ב- DNA.

הדרך הראשונה היא החלפת הבסיסים החנקניים. לחומרים מסוימים המניעים מוטציות יש מבנה כימי הדומה מאוד לבסיסי הפורין והפירימידין, ולכן הם מסווגים כאנלוגים של הבסיסים. לכן אנלוגים אלה מחליפים את הבסיסים המקוריים. הבעיה מתעוררת כאשר ה- DNA-פולימראז ימצא את עצמו משכפל את ה- DNA על ידי מפגש עם בסיסים שונים; כתוצאה מכך יהיו טעויות ברמת שכפול חומצת הגרעין.
הדרך השנייה מורכבת מ"אלקילציה של הבסיסים על ידי סוכני אלקילציה. סוכנים אלה יכולים להיות סוכני מונואלקילציה, ובמקרה זה הם נקשרים בנקודה אחת בלבד של הבסיס החנקני, או סוכני ביאלקילציה, כגון ניטרוסמינים ו "אפלטוקסין, אשר נקשרים בכמה נקודות של הבסיסים החנקניים.
לבסוף, הדרך השלישית מורכבת מהכנסת מולקולות מישוריות המניעות את מודול הקריאה, עם שינוי תוצאה כתוצאה מכך.

מאמרים נוספים בנושא "מוטגנזה ומוטציות"

1. זיהוי מפגע טוקסיקולוגי
2. רעילות וטוקסיקולוגיה
3. כרומוזומים ומוטציות כרומוזומליות