Мутациялар цитогенетиктер мен биохимиктер үшін маңызды зерттеу нысаны болып табылады. Тұқым қуалайтын аурулардың себебі көбінесе гендік немесе хромосомалық мутациялар болып табылады. Табиғи жағдайда хромосомалық қайта құрулар өте сирек кездеседі. Химиялық заттардан, биологиялық мутагендерден немесе иондаушы сәулелену сияқты физикалық факторлардан туындаған мутациялар көбінесе туа біткен ақаулар мен қатерлі ісіктердің себебі болып табылады.
Мутациялар туралы жалпы ақпарат
Хью де Врис мутацияны тұқым қуалайтын белгінің кенеттен өзгеруі деп анықтады. Бұл құбылыс бактериядан адамға дейін барлық тірі ағзалардың геномында кездеседі. Қалыпты жағдайда нуклеин қышқылдарының мутациялары өте сирек кездеседі, жиілігі шамамен 1 10–4 – 1 10–10.
Өзгерістер әсер еткен генетикалық материалдың мөлшеріне байланысты мутациялар геномдық, хромосомалық және гендік болып бөлінеді. Геномдылар хромосома санының өзгеруімен байланысты (моносомия, трисомия, тетрасомия); хромосомалық индивид құрылымының өзгеруімен байланыстыхромосомалар (делециялар, дупликациялар, транслокациялар); гендік мутациялар бір генге әсер етеді. Егер мутация тек бір жұп нуклеотидке әсер етсе, бұл нүктелік мутация.
Оларды тудырған себептерге байланысты спонтанды және индукциялық мутациялар ажыратылады.
Спонтанды мутациялар
Ағзада ішкі факторлардың әсерінен спонтанды мутациялар пайда болады. Спонтанды мутациялар қалыпты деп саналады, олар сирек дене үшін ауыр зардаптарға әкеледі. Көбінесе мұндай қайта құрулар бір геннің ішінде, негіздердің – пуриннің басқа пуринге (өту) немесе пуриннің пиримидинге (трансверсия) ауыстырылуымен байланысты болады.
Хромосомаларда спонтанды мутациялар айтарлықтай сирек кездеседі. Хромосомалық стихиялық мутациялар әдетте транслокациялармен (бір немесе бірнеше гендердің бір хромосомадан екіншісіне ауысуы) және инверсиялармен (хромосомадағы гендер тізбегінің өзгеруі) көрсетіледі.
Индукцияланған қайта реттеулер
Индукцияланған мутациялар химиялық заттардың, радиацияның немесе вирустардың репликациялық материалының әсерінен дене жасушаларында пайда болады. Мұндай мутациялар өздігінен пайда болғанға қарағанда жиі пайда болады және одан да ауыр зардаптарға әкеледі. Олар жеке гендер мен гендер топтарына әсер етіп, жеке белоктардың синтезін тежейді. Индукцияланған мутациялар көбінесе геномға ғаламдық әсер етеді, мутагендердің әсерінен жасушада қалыптан тыс хромосомалар пайда болады: изохромосомалар, сақиналы хромосомалар, дицентриктер.
Мутагендер хромосомалық қайта түзілуден басқа ДНҚ-ның зақымдалуын тудырады: қос тізбекті үзу,ДНҚ айқас байланыстарының түзілуі.
Химиялық мутагендер мысалдары
Химиялық мутагендерге нитраттар, нитриттер, азот негізіндегі аналогтар, азот қышқылы, пестицидтер, гидроксиламин, кейбір тағамдық қоспалар жатады.
Азот қышқылы амин тобының азотты негіздерден бөлініп, басқа топпен ауыстырылуына себепші болады. Бұл нүктелік мутацияға әкеледі. Гидроксиламин сонымен қатар химиялық индукцияланған мутацияларды тудырады.
Жоғары дозадағы нитраттар мен нитриттер қатерлі ісік қаупін арттырады. Кейбір тағамдық қоспалар нуклеин қышқылдарының арилизация реакцияларын тудырады, бұл транскрипция және трансляция процестерінің бұзылуына әкеледі.
Химиялық мутагендер өте алуан түрлі. Көбінесе дәл осы заттар хромосомаларда индукцияланған мутацияларды тудырады.
Физикалық мутагендер
Физикалық мутагендерге иондаушы сәулелер, ең алдымен қысқа толқындар және ультракүлгін сәулелер жатады. Ультракүлгін сәулелер мембраналардағы липидтердің асқын тотығу процесін бастайды, ДНҚ-да әртүрлі ақаулардың пайда болуын тудырады.
Рентген және гамма-сәулелену хромосома деңгейінде мутация тудырады. Мұндай жасушалар бөлінуге қабілетсіз, олар апоптоз кезінде өледі. Индукцияланған мутациялар жеке гендерге де әсер етуі мүмкін. Мысалы, ісік супрессор гендерін блоктау ісікке әкеледі.
Индукцияланған қайта реттеу мысалдары
Индукцияланған мутациялардың мысалдары әртүрлі генетикалық аурулар болып табылады, олар көбінесе бейім аймақтарда көрінеді.физикалық немесе химиялық мутагендік фактордың әсері. Атап айтқанда, иондаушы сәулеленудің жылдық тиімді дозасы нормадан 10 есе асатын Үндістанның Керала штатында Даун синдромымен (21-ші хромосомадағы трисомия) балалардың туылу жиілігі жоғарылағаны белгілі. Қытайдың Янцзян ауданында топырақтан көп мөлшерде радиоактивті монацит табылды. Құрамындағы тұрақсыз элементтер (церий, торий, уран) гамма кванттардың бөлінуімен ыдырайды. Округте қысқа толқынды сәулеленудің әсері жылау мысық синдромы (8-ші хромосоманың үлкен бөлігінің жойылуы) бар балалардың көп туылуына, сондай-ақ қатерлі ісік ауруларының жоғарылауына әкелді. Тағы бір мысал: 1987 жылдың қаңтарында Украинада Чернобыль апатына байланысты Даун синдромы бар балалардың тууының рекордтық саны тіркелді. Жүктіліктің бірінші триместрінде ұрық физикалық және химиялық мутагендердің әсеріне барынша сезімтал, сондықтан сәулеленудің үлкен дозасы хромосома аномалияларының жиілігінің артуына әкелді.
Тарихтағы ең атақты химиялық мутагендердің бірі 1950 жылдары Германияда жасалған седативті талидомид болып табылады. Бұл препаратты қабылдау генетикалық ауытқулары бар көптеген балалардың туылуына әкелді.
Индукцияланған мутация әдісін ғалымдар аутоиммунды аурулармен және ақуыздың гиперсекрециясымен байланысты генетикалық ауытқулармен күресудің ең жақсы әдісін табу үшін жиі пайдаланады.
