Մուտացիաները ցիտոգենետիկների և կենսաքիմիկոսների համար կարևոր ուսումնասիրության առարկա են: Ժառանգական հիվանդությունների պատճառն առավել հաճախ հենց մուտացիաներն են՝ գենային կամ քրոմոսոմային։ Բնական պայմաններում քրոմոսոմային վերադասավորումները տեղի են ունենում շատ հազվադեպ։ Քիմիական նյութերի, կենսաբանական մուտագենների կամ ֆիզիկական գործոնների, օրինակ՝ իոնացնող ճառագայթման հետևանքով առաջացած մուտացիաները հաճախ բնածին արատների և չարորակ նորագոյացությունների պատճառ են հանդիսանում:
Ընդհանուր տեղեկություններ մուտացիաների մասին
Հյու դե Վրիսը մուտացիան սահմանեց որպես ժառանգական հատկանիշի հանկարծակի փոփոխություն: Այս երեւույթը հանդիպում է բոլոր կենդանի օրգանիզմների գենոմում՝ բակտերիայից մինչեւ մարդ։ Նորմալ պայմաններում նուկլեինաթթուների մուտացիաները տեղի են ունենում շատ հազվադեպ՝ մոտավորապես 1 10–4 – 1 10–10 հաճախականությամբ։
Կախված փոփոխություններից ազդված գենետիկական նյութի քանակից՝ մուտացիաները բաժանվում են գենոմային, քրոմոսոմային և գենային։ Գենոմիկները կապված են քրոմոսոմների քանակի փոփոխության հետ (մոնոսոմիա, տրիզոմիա, տետրասոմիա); քրոմոսոմները կապված են անհատի կառուցվածքի փոփոխության հետքրոմոսոմներ (ջնջումներ, կրկնօրինակումներ, փոխադրումներ); գենային մուտացիաները ազդում են մեկ գենի վրա: Եթե մուտացիան ազդել է միայն մեկ զույգ նուկլեոտիդների վրա, ապա դա կետային մուտացիա է։
Կախված դրանց պատճառած պատճառներից՝ առանձնանում են ինքնաբուխ և առաջացած մուտացիաները։
Ինքնաբուխ մուտացիաներ
Օրգանիզմում տեղի են ունենում ինքնաբուխ մուտացիաներ ներքին գործոնների ազդեցությամբ. Ինքնաբուխ մուտացիաները համարվում են նորմալ, դրանք հազվադեպ են հանգեցնում օրգանիզմի համար լուրջ հետեւանքների։ Ամենից հաճախ նման վերադասավորումները տեղի են ունենում նույն գենի ներսում՝ կապված հիմքերի փոխարինման հետ՝ պուրինը մեկ այլ պուրինով (անցում), կամ պուրինը՝ պիրիմիդինով (տրանսվերսիա)::
Քրոմոսոմներում զգալիորեն ավելի քիչ հաճախ են տեղի ունենում ինքնաբուխ մուտացիաներ: Քրոմոսոմային ինքնաբուխ մուտացիաները սովորաբար ներկայացված են տրանսլոկացիաներով (մեկ կամ մի քանի գեների տեղափոխում մեկ քրոմոսոմից մյուսը) և ինվերսիաներով (քրոմոսոմում գեների հաջորդականության փոփոխություններ):
պատճառված վերադասավորումներ
Մուտացիաները առաջանում են մարմնի բջիջներում քիմիական նյութերի, ճառագայթման կամ վիրուսների վերարտադրման նյութի ազդեցության տակ: Նման մուտացիաներն ավելի հաճախ են ի հայտ գալիս, քան ինքնաբուխները և ունենում են ավելի լուրջ հետևանքներ։ Նրանք ազդում են առանձին գեների և գեների խմբերի վրա՝ արգելափակելով առանձին սպիտակուցների սինթեզը։ Առաջացած մուտացիաները հաճախ գլոբալ կերպով ազդում են գենոմի վրա, մուտագենների ազդեցության տակ է, որ բջջում հայտնվում են աննորմալ քրոմոսոմներ՝ իզոխրոմոսոմներ, օղակային քրոմոսոմներ, դիցենտրիկներ:
Մուտագենները, բացի քրոմոսոմային վերադասավորումներից, առաջացնում են ԴՆԹ-ի վնաս. ԴՆԹ-ի խաչաձև կապերի ձևավորում:
Քիմիական մուտագենների օրինակներ
Քիմիական մուտագենները ներառում են նիտրատներ, նիտրիտներ, ազոտային հիմքի անալոգներ, ազոտաթթու, թունաքիմիկատներ, հիդրօքսիլամին, որոշ սննդային հավելումներ:
Ազոտական թթուն հանգեցնում է նրան, որ ամինախումբը կտրվում է ազոտային հիմքերից և փոխարինվում է մեկ այլ խմբով: Սա հանգեցնում է կետային մուտացիաների: Հիդրօքսիլամինը նաև քիմիապես առաջացած մուտացիաներ է առաջացնում։
Նիտրատները և նիտրիտները բարձր չափաբաժիններով մեծացնում են քաղցկեղի առաջացման վտանգը։ Որոշ սննդային հավելումներ առաջացնում են նուկլեինաթթուների արիլացման ռեակցիաներ, ինչը հանգեցնում է տառադարձման և թարգմանության գործընթացների խաթարմանը:
Քիմիական մուտագենները շատ բազմազան են: Հաճախ հենց այս նյութերն են առաջացնում քրոմոսոմներում առաջացած մուտացիաներ։
Ֆիզիկական մուտագեններ
Ֆիզիկական մուտագենները ներառում են իոնացնող ճառագայթումը, հիմնականում կարճ ալիքը և ուլտրամանուշակագույնը: Ուլտրամանուշակագույնը սկսում է մեմբրաններում լիպիդային պերօքսիդացման գործընթացը, հրահրում ԴՆԹ-ում տարբեր արատների ձևավորում։
Ռենտգենը և գամմա ճառագայթումը հրահրում են մուտացիաներ քրոմոսոմների մակարդակում։ Նման բջիջները բաժանման ընդունակ չեն, նրանք մահանում են ապոպտոզի ժամանակ։ Առաջացած մուտացիաները կարող են ազդել նաև առանձին գեների վրա: Օրինակ՝ ուռուցքը ճնշող գեների արգելափակումը հանգեցնում է ուռուցքների:
Ինդուկացված վերադասավորումների օրինակներ
Ինդուկցված մուտացիաների օրինակներ են տարբեր գենետիկական հիվանդություններ, որոնք ավելի հաճախ դրսևորվում են հակված տարածքներում.ֆիզիկական կամ քիմիական մուտագեն գործոնի ազդեցությունը. Հայտնի է, մասնավորապես, որ հնդկական Կերալա նահանգում, որտեղ իոնացնող ճառագայթման տարեկան արդյունավետ չափաբաժինը 10 անգամ գերազանցում է նորման, ավելացել է Դաունի համախտանիշով (21-րդ քրոմոսոմի տրիզոմիա) երեխաների ծնվելու հաճախականությունը։ Չինական Յանցզյան թաղամասում հողի մեջ մեծ քանակությամբ ռադիոակտիվ մոնազիտ է հայտնաբերվել։ Նրա բաղադրության անկայուն տարրերը (ցերիում, թորիում, ուրան) քայքայվում են գամմա քվանտաների արտազատմամբ։ Վարչաշրջանում կարճ ալիքների ճառագայթման ազդեցությունը հանգեցրել է լացող կատվի համախտանիշով երեխաների ծնունդների մեծ թվի (8-րդ քրոմոսոմի մեծ հատվածի ջնջում), ինչպես նաև քաղցկեղի դեպքերի աճ: Մեկ այլ օրինակ՝ 1987 թվականի հունվարին Ուկրաինայում գրանցվել է Դաունի համախտանիշով երեխաների ծնունդների ռեկորդային քանակ՝ կապված Չեռնոբիլի վթարի հետ։ Հղիության առաջին եռամսյակում պտուղը առավել զգայուն է ֆիզիկական և քիմիական մուտագենների ազդեցության նկատմամբ, ուստի ճառագայթման հսկայական չափաբաժինը հանգեցրել է քրոմոսոմային անոմալիաների հաճախականության աճին։
Պատմության մեջ ամենատխրահռչակ քիմիական մուտագեններից մեկը հանգստացնող Thalidomide-ն է, որն արտադրվել է Գերմանիայում 1950-ականներին: Այս դեղամիջոցի ընդունումը հանգեցրել է բազմաթիվ գենետիկական անոմալիաներով բազմաթիվ երեխաների ծնվելու:
Ինդուկցված մուտացիայի մեթոդը սովորաբար օգտագործվում է գիտնականների կողմից՝ գտնելու լավագույն միջոցը՝ պայքարելու աուտոիմուն հիվանդությունների և գենետիկական անոմալիաների դեմ, որոնք կապված են սպիտակուցի հիպերսեկրեցիայի հետ:
