Mutageneza i mutacje

Ksenobiotyki i nie tylko mogą powodować poważne uszkodzenia genomu wewnątrz naszego organizmu.Termin używany przez ekspertów do opisania tego procesu to MUTAGENZA.

Mutageneza to modyfikacja kodu genetycznego, w wyniku której dochodzi do modyfikacji trojaczków i produktu genu (białka). Zmiana wywołana mutacją genu może mieć 3 główne losy:

zawieszenie produktu genu indukowanego przez wprowadzenie kodonu STOP;
utrata funkcjonalności produktu genu;
spadek lub wzrost aktywności produktu genu.

Te zmiany w kodzie genetycznym mogą wpływać zarówno na komórki rozrodcze, jak i somatyczne. Jeśli mutacje wpływają na komórki rozrodcze (gamety męskie i żeńskie), powodują choroby genetyczne. Na przykład podczas mejozy może wystąpić nieprawidłowa dystrybucja chromosomów, z konsekwencjami dotykającymi nienarodzone dziecko, takimi jak zespół Downa, znany jako trisomia chromosomu 21.
Jeśli mutacje wpływają na komórki somatyczne, te ostatnie mogą, ale nie muszą, ulegać powstawaniu nowotworów.
Zakres uszkodzeń mutagennych zależy od kilku czynników:

stężenie mutagenu w środowisku;
dystrybucja mutagenu w organizmie człowieka;
metabolizm mutagenu;
reaktywność chemiczna mutagenu;
zdolność naprawy uszkodzeń przez komórki;
zdolność tkanki docelowej do rozpoznawania i tłumienia namnażania się komórek o nieprawidłowych właściwościach.

Punktowa mutacja

Mutacja punktowa przewiduje zmianę w bazie azotowej. Ta substytucja może być przejściem lub transwersją.

Przejście polega na zastąpieniu zasady tej samej klasy, a więc puryny puryną lub pirymidyny pirymidyną. Adeninę można zatem zastąpić guaniną i odwrotnie, a tyminę można zastąpić cytozyną i odwrotnie.

Transwersja polega na wymianie pomiędzy różnymi zasadami azotowymi, a więc puryną z pirymidyną.
Wynikiem genu będzie niewłaściwy aminokwas zamiast prawidłowego, z bardzo różnymi potencjalnymi konsekwencjami.

PRZYKŁAD MUTACJI PUNKTOWALNEJ

CTC = leucyna, jeśli tymina została zastąpiona cytozyną CCC = prolina

Jak widać, przy podstawieniu pojedynczej zasady mamy inne kodowanie aminokwasów, a więc różne komunikaty.

Mutacja przez przemieszczenie modułu odczytującego

Ten typ mutacji polega na delecji lub dodaniu par nukleotydów.Posiada dwie tryplety, GCC i CGG, które kodują dwa aminokwasy, pierwszy na alaninę, a drugi na aminokwas argininę, jeśli mutacja jest wynikiem wypierania moduł odczytujący daje początek różnym sekwencjom aminokwasowym.

Cicha mutacja

Mutacja cicha jest „zmianą trypletu kodującego aminokwas, który po tej mutacji zawsze koduje ten sam aminokwas, zmieniając jednocześnie sekwencję genu.

Niezgodna mutacja

Trójka przechodzi mutację, która koduje inny aminokwas, a następnie sekwencja genu zostaje zmieniona z modyfikacją końcowego produktu białkowego. W takim przypadku białko może nadal funkcjonować, jeśli mutacja wystąpiła w punkcie łańcucha polipeptydowego, który ma niewielki wpływ na aktywność białka, ale jeśli zamiast tego mutacja wystąpiła w ważnym punkcie łańcucha polipeptydowego, aktywność białko może być silnie lub zmodyfikowane.

Mutacja bez sensu

Mutacja nonsensowna prowadzi do powstania kodonu stop, dzięki czemu białko jest znacznie krótsze.

W jaki sposób substancja mutagenna powoduje te mutacje? Substancje mutagenne mogą powodować poważne uszkodzenia DNA na trzy główne sposoby.

Pierwszym sposobem jest zastąpienie zasad azotowych. Niektóre substancje wywołujące mutacje mają budowę chemiczną bardzo podobną do zasad purynowych i pirymidynowych, dlatego są klasyfikowane jako analogi zasad. Te analogi zastępują zatem oryginalne zasady. Problem pojawia się, gdy polimeraza DNA będzie replikować DNA, napotykając różne zasady; w konsekwencji wystąpią błędy na poziomie replikacji kwasu nukleinowego.
Drugi sposób polega na „alkilacji zasad środkami alkilującymi. Czynnikami tymi mogą być środki monoalkilujące i w tym przypadku wiążą się tylko w jednym punkcie zasady azotowej lub środki alkilujące, takie jak nitrozoaminy i „aflatoksyny”, które wiążą w kilku punktach zasad azotowych.
Wreszcie trzecia droga polega na wprowadzeniu płaskich molekuł, które poruszają modułem odczytu, a co za tym idzie modyfikacji wyniku.