|
|
|
Моногенные мутации — это мутации в одном гене.
Физические факторы. К их числу относятся различные виды ионизирующей радиации и ультрафиолетовое излучение. Пороговая доза в этом случае отсутствует, и даже самые небольшие дозы повышают вероятность возникновения мутаций. Радиация может индуцировать мутации, приводящие к наследственным и онкологическим заболеваниям.
Химические факторы. Химизация сельского хозяйства и других областей человеческой деятельности, развитие химической промышленности обусловили синтез огромного потока веществ. К химическим мутагенам относятся самые разнообразные вещества (перекись водорода, альдегиды, кетоны, азотная кислота и её аналоги, соли тяжёлых металлов, вещества ароматического ряда, инсектициды, гербициды, наркотики, алкоголь, никотин, некоторые лекарственные вещества и многие другие). От 5 до 10% этих соединений обладают мутагенной активностью (способны нарушить структуру или функционирование наследственного материала).
В процессе матричных реакций вследствие каких-либо причин (естественных или искусственных) могут происходить изменения — мутации. Это генные мутации на молекулярном уровне — результат различных повреждений в молекулах ДНК. Генные мутации, происходящие на молекулярном уровне, затрагивают, как правило, один или несколько нуклеотидов. Все формы генных мутаций можно разделить на две большие группы.
Первая группа — сдвиг рамки считывания — представляет собой вставки или выпадения одной или нескольких пар нуклеотидов. В зависимости от места нарушения изменяется то или иное количество кодонов. Это наиболее тяжелые повреждения генов, так как в белок будут включены совершенно другие аминокислоты.
На такие делеции и вставки приходится 80% всех спонтанных генных мутаций.
Наиболее повреждающим действием обладают так называемые нонсенс-мутации, которые связаны с появлением кодонов-терминаторов, вызывающих остановку синтеза белка. Это может привести к преждевременному окончанию синтеза белка, который быстро деградирует. Результат — гибель клетки или изменение характера индивидуального развития.
Мутации, связанные с заменой, выпадением или вставкой в кодирующей части гена фенотипически проявляются в виде замены аминокислот в белке. В зависимости от природы аминокислот и функциональной значимости нарушенного участка, наблюдается полная или частичная потеря функциональной активности белка. Как правило, это выражается в снижении жизнеспособности, изменении признаков организмов и т. д.
Вторая группа — это генные мутации с заменой пар оснований нуклеотидов. Существуют два типа замены оснований:
1. Транзиция — замена одного пуринового на пуриновое основание (А на Г или Г на А) или одного пиримидинового на пиримидиновое (Ц на Т или Т на, Ц).
2. Трансверсия — замена одного пуринового основания на пиримидиновое или наоборот (А на Ц, или Г на Т, или А на У).
Ярким примером трансверсии является серповидно-клеточная анемия, возникающая из-за наследственного нарушения структуры гемоглобина. У мутантного гена, кодирующего одну из цепей гемоглобина, нарушен всего один нуклеотид, и в иРНК происходит замена аденина на урацил (ГАА на ГУА).
В результате происходит изменение биохимического фенотипа, в цепи гемоглобина глутаминовая кислота заменена на валин. Эта замена изменяет поверхность гемоглобиновой молекулы: вместо двояковогнутого диска клетки эритроцитов становятся похожи на серпы и либо закупоривают мелкие сосуды, либо быстро удаляются из кровообращения, что быстро приводит к анемии.
Таким образом, значимость генных мутаций для жизнедеятельности организма неодинакова:
- некоторые «молчащие мутации» не оказывают влияния на структуру и функцию белка (например, замена нуклеотида, не приводящая к замене аминокислот);
- некоторые мутации ведут к полной потере функции белка и гибели клеток (например, нонсенс-мутации);
- другие мутации — при качественном изменении иРНК и аминокислот ведут к изменению признаков организма;
- и, наконец, некоторые мутации, изменяющие свойства белковых молекул, оказывают повреждающее действие на жизнедеятельность клеток — такие мутаций обусловливают тяжелое течение болезней (например, трансверсии).
|
|
|