Рубрики

» » Індуковані мутації: загальні відомості, причини, приклади

Індуковані мутації: загальні відомості, причини, приклади

Мутації є важливим об'єктом дослідження цитогенетиків і біохіміків. Саме мутації, генні, або хромосомні, найчастіше є причиною спадкових захворювань. У природних умовах хромосомні перебудови відбуваються дуже рідко. Мутації, викликані хімічними реактивами, біологічними мутагенами або фізичними факторами, такими як іонізуюче випромінювання, часто є причиною вроджених патологій розвитку і злоякісних новоутворень.
Індуковані мутації: загальні відомості, причини, приклади

Загальні відомості про мутації

Мутацію Гуго де Фріз визначив як раптова зміна спадкового ознаки. Це явище зустрічаються в геномі всіх живих організмів-від бактерій до людини. При нормальних умовах мутації в нуклеїнових кислотах відбуваються дуже рідко, з частотою приблизно 1·10 -4 – 1·10 -10 .


В залежно від кількості порушеного змінами генетичного матеріалу, мутації поділяють на геномні, хромосомні і генні. Геномні пов'язані зі зміною кількості хромосом (моносомия, трисомія, тетрасомия); хромосомні пов'язані зі зміною структури окремих хромосом (делеції, дублікації, транслокації); генні мутації зачіпають окремий ген. Якщо мутація торкнулася тільки одну пару нуклеотидів, то вона - точкова. В залежності від причин, що викликали їх, виділяють спонтанні та індуковані мутації.

Спонтанні мутації

Спонтанні мутації виникають в організмі під впливом внутрішніх факторів. Спонтанні мутації вважаються нормальним явищем, вони рідко призводять до серйозних наслідків для організму. Найчастіше такі перебудови, що відбуваються в межах одного гена, пов'язані з заміною підстав - пурину на інший пурин (транзиции), або пурину на піримідин (трансверсии).


Значно рідше спонтанні мутації відбуваються в хромосомах. Зазвичай хромосомні спонтанні мутації представлені транслокаціями (переходом одного або декількох генів однієї хромосоми на іншу) і инверсиями (зміною послідовності генів у хромосомі).
Індуковані мутації: загальні відомості, причини, приклади

Індуковані перебудови

Індуковані мутації виникають в клітинах організму під впливом хімікатів, радіації або репликационного матеріалу вірусів. Такі мутації виявляються частіше, ніж спонтанні, мають більш серйозні наслідки. Вони впливають на окремі гени і групи генів, блокуючи синтез окремих білків. Індуковані мутації часто глобально впливають на геном, саме під впливом мутагенів у клітці з'являються аномальні хромосоми: изохромосомы, кільцеві хромосоми, дицентрики. Мутагени, крім хромосомних перебудов, що викликають пошкодження ДНК: двунитевые розриви, утворення ДНК-зшивок.
Індуковані мутації: загальні відомості, причини, приклади

Приклади хімічних мутагенів

До хімічних мутагенам відносяться нітрати, нітрити, аналоги азотистих основ, азотиста кислота, пестициди, гідроксиламін, деякі харчові добавки. Азотиста кислота викликає відщеплення аміногрупи від азотистих основ і заміну їх іншою групою. Це призводить до точковым мутацій. Хімічно індуковані мутації також викликає гідроксиламін. Нітрати і нітрити у великих дозах підвищують ризик виникнення раку. Деякі харчові добавки викликають реакції арілірованія нуклеїнових кислот, що призводить до порушення процесів транскрипції і трансляції.
Хімічні мутагени дуже різноманітні. Часто саме ці речовини викликають індуковані мутації в хромосомах.

Фізичні мутагени

До фізичних мутагенам відносяться іонізуюче випромінювання, насамперед короткохвильове, і ультрафіолет. Ультрафіолет запускає процес перекисного окислення ліпідів в мембранах, провокує утворення різних дефектів в ДНК. Рентгенівське і гамма-випромінювання провокують мутації на рівні хромосом. Такі клітини не здатні до поділу, вони гинуть в ході апоптозу. Індуковані мутації можуть зачіпати і окремі гени. Наприклад, блокування генів пухлинних супресорів призводить до появи пухлин.
Індуковані мутації: загальні відомості, причини, приклади

Приклади індукованих перебудов

Прикладами індукованих мутацій можуть служити різні генетичні захворювання, частіше проявляються в зонах, схильних до впливу фізичного або хімічного мутагенного фактора. Відомо, зокрема, що в індійському штаті Керала, де річна ефективна доза іонізуючого випромінювання перевищує норму в 10 разів, підвищена частота народження дітей з синдромом Дауна (трисомія по 21-ій хромосомі). У китайському окрузі Янцзян в ґрунті виявлено велику кількість радіоактивного монацита. Нестабільні елементи в його складі (церій, торій, уран) розпадаються з виділенням гамма-квантів. Вплив короткохвильового випромінювання на мешканців округи призвело до великої кількості народжень дітей з синдромом котячого крику (делеція великої ділянки 8-ї хромосоми), а також підвищеної захворюваності на рак. Ще один приклад: у січні 1987 року на Україні було зареєстровано рекордну кількість народжень дітей з синдромом Дауна, пов'язане з аварією на ЧАЕС. На першому триместрі вагітності плід найбільш чутливий до впливу фізичних і хімічних мутагенів, тому колосальна доза радіації призвела до підвищення частоти аномалій хромосомного набору.
Індуковані мутації: загальні відомості, причини, приклади
Один з найбільш сумно відомих хімічних мутагенів в історії - седативний засіб "Талідомід", що випускається в ФРН у 50-х роках минулого століття. Прийом цього препарату привів до народження великої кількості дітей з різними генетичними відхиленнями. Метод індукованих мутацій зазвичай застосовується науковцями для пошуку оптимальних способів боротьби з аутоімунними захворюваннями і генетичними відхиленнями, пов'язаними з гіперсекрецією білків.
11