طفرات جينية في تكوينها وأنواعها وعواقبها

ال الطفرات الجينية أو المنضبطة هي تلك التي يتغير فيها أليل الجين ، ويصبح مختلفًا. يحدث هذا التغيير داخل الجينات ، في موضع أو نقطة ، ويمكن أن تكون مترجمة.

على العكس من ذلك ، في طفرات الكروموسومات ، تتأثر عادة مجموعات من الكروموسومات ، كروموسوم كامل أو أجزاء من هذا الكروموسوم. لا تنطوي بالضرورة على طفرات جينية ، على الرغم من أنها يمكن أن تحدث في حالة انكسارات الكروموسوم التي تؤثر على الجين.

مع تطور الأدوات الجزيئية المطبقة على تسلسل الحمض النووي ، أعيد تعريف مصطلح طفرة النقطة. في الوقت الحاضر ، يستخدم هذا المصطلح عادة للإشارة إلى التغييرات في زوج أو بضعة أزواج من القواعد النيتروجينية المجاورة في الحمض النووي.

مؤشر

• 1 ما هي الطفرات?
• 2 أنواع الطفرات الجينية أو تغيرات النقطة
  • 2.1 تغييرات القواعد النيتروجينية
  • 2.2 الإدراج أو الحذف
• 3 عواقب
  • 3.1 - المفاهيم الأساسية
  • 3.2 سيناريوهات الطفرات الجينية
  • 3.3 - النتائج الوظيفية للسيناريو الأول
  • 3.4 - النتائج الوظيفية للسيناريو الثاني
  • 3.5 - حالات نادرة تؤدي إلى أمراض
• 4 المراجع

ما هي الطفرات?

طفرة هي الآلية بامتياز التي تقدم الاختلاف الجيني في السكان. يتكون من التغير المفاجئ في النمط الوراثي (DNA) للكائن الحي ، ليس بسبب إعادة التركيب أو إعادة الترتيب الوراثي ، ولكن بسبب الوراثة أو بسبب العوامل البيئية السلبية (مثل السموم والفيروسات)..

يمكن أن تتجاوز الطفرة ذرية إذا حدثت في الخلايا الجرثومية (البويضات والحيوانات المنوية). يمكن أن تنشأ في الاختلافات الصغيرة الفردية ، اختلافات كبيرة - تسبب حتى الأمراض - أو يمكن أن تكون صامتة ، دون أي تأثير.

يمكن للتغيرات في المادة الوراثية أن تولد تنوعًا ظاهريًا في الطبيعة ، سواء كان ذلك بين أفراد من أنواع مختلفة أو حتى من نفس النوع.

أنواع الطفرات الجينية أو تغيرات النقطة

هناك نوعان من التغييرات الطفرية الجينية:

تغييرات القواعد النيتروجينية

وهي تتكون من استبدال زوج من القواعد النيتروجينية لأخرى. وهي مقسمة بدورها إلى نوعين: التحولات والتحولات.

• التحولات: أنها تنطوي على استبدال قاعدة واحدة لآخر من نفس الفئة الكيميائية. على سبيل المثال: البيورين بواسطة البيورين آخر ، الأدينين بواسطة الجوانين أو الجوانين بواسطة الأدينين (A → G أو G → A). يمكن أن يكون الأمر كذلك في حالة استبدال بيريميدين ببيريميدين آخر ، على سبيل المثال: السيتوزين بالثيمين أو الثيمين بالسيتوزين (C → T أو T → C).
• transversions: هي التغييرات التي تنطوي على فئات كيميائية مختلفة. على سبيل المثال ، حالة تغيير بيريميدين بواسطة البيورين: T → A ، T → G ، C → G ، C → A ؛ أو البيورين بواسطة بيريميدين: G → T ، G → C ، A → C ، A → T.

من خلال الاصطلاح ، يتم وصف هذه التغييرات بالإشارة إلى الحمض النووي المزدوج تقطعت بهم السبل ، وبالتالي ، يجب تفصيل القواعد التي تشكل الزوج. على سبيل المثال: الانتقال سيكون GC → AT ، في حين أن التحويل يمكن أن يكون GC → TA.

الإدراج أو الحذف

وهي تتكون من دخول أو خروج زوج أو أزواج متعددة من النيوكليوتيدات في الجين. على الرغم من أن الوحدة المتأثرة هي النوكليوتيدات ، فإننا عادة ما نشير إلى الزوج أو أزواج القواعد المعنية.

تأثير

-المفاهيم الأساسية

لدراسة عواقب طفرات الجينات ، يجب علينا أولاً مراجعة خاصيتين أساسيتين للشفرة الوراثية.

1. الأول هو أن الشفرة الوراثية تتحلل. هذا يعني أن نفس النوع من الأحماض الأمينية في البروتين يمكن ترميزه بأكثر من ثلاثة أضعاف أو الكودون في الحمض النووي. هذه الخاصية تعني وجود المزيد من ثلاثة توائم أو كودونات في الحمض النووي أكثر من أنواع الأحماض الأمينية.
2. الخاصية الثانية هي أن الجينات لها أكواد من الإنهاء ، وتستخدم لإنهاء الترجمة أثناء تخليق البروتين.

-سيناريوهات الطفرات الجينية

يمكن أن يكون للطفرات القاسية عواقب مختلفة ، حسب المكان المحدد الذي تحدث فيه. لذلك ، يمكننا تصور سيناريوهين محتملين:

1. تحدث الطفرة في جزء من الجين الذي يتم فيه ترميز البروتين.
2. يحدث الطفرة في التسلسل التنظيمي أو أنواع أخرى من التسلسلات غير المشاركة في تحديد البروتين.

-النتائج الوظيفية للسيناريو الأول

الطفرات الجينية في السيناريو الأول تولد النتائج التالية:

طفرة صامتة

يحدث ذلك عندما يتغير كودون لآخر يقوم بتدوين الحمض الأميني نفسه (وهذا نتيجة لانحطاط الشفرة). وتسمى هذه الطفرات الصامتة ، لأنه في الواقع لا يغير تسلسل الأحماض الأمينية الناتجة.

تغيير طفرة الاتجاه

يحدث عندما يحدد تغيير كودون تغيير حمض أميني. قد يكون لهذه الطفرة تأثيرات مختلفة حسب طبيعة الحمض الأميني الجديد الذي تم إدخاله.

إذا كان الشيء نفسه ذا طبيعة كيميائية شبيهة بالتغيير الأصلي (مرادف) ، فمن المحتمل أن يكون التأثير على وظيفة البروتين الناتج ضئيلًا (يُسمى هذا النوع من التغيير في كثير من الأحيان بالتغيير المحافظ).

على العكس من ذلك ، فإن الطبيعة الكيميائية للحمض الأميني الناتج تختلف تمامًا عن الأصل ، يمكن أن يكون التأثير متغيرًا ، بحيث يكون قادرًا على جعل البروتين الناتج غير صالح للاستعمال (تغيير غير متحفظ).

الموقع المحدد لطفرة من هذا النوع داخل الجين يمكن أن يولد تأثيرات متغيرة. على سبيل المثال ، عندما تحدث الطفرة في جزء من التسلسل الذي سيؤدي إلى المركز النشط للبروتين ، فمن المتوقع أن يكون الضرر أكبر مما لو كان يحدث في المناطق الأقل خطورة..

طفرة بلا معنى

يحدث ذلك عندما ينشئ التغيير رمز توقف للترجمة. عادةً ما ينتج هذا النوع من الطفرات بروتينات مختلفة (بروتين مقطوع).

الإدراج أو الحذف

لديهم تأثير مكافئ للطفرة بدون معنى ، وإن لم يكن متطابقًا. يحدث التأثير عند تغيير إطار القراءة للحمض النووي (الظاهرة المعروفة بإزاحة إطار القراءة أو انزياح الإطار).

ينتج هذا الاختلاف عن الحمض النووي الريبي messenger RNA (mRNA) مع تأخر من المكان الذي حدثت فيه الطفرة (الإدراج أو الحذف) ، وبالتالي حدوث تغيير في تسلسل الحمض الأميني للبروتين. ستكون منتجات البروتين التي تم الحصول عليها من الجينات مع هذا النوع من الطفرات مختلة تمامًا.

استثناءات

قد يحدث استثناء عندما يكون هناك عمليات الإدراج أو الحذف من ثلاثة النيوكليوتيدات بالضبط (أو مضاعفات ثلاثة).

في هذه الحالة ، على الرغم من التغيير ، يبقى إطار القراءة بدون تغيير. ومع ذلك ، لا يمكن استبعاد أن البروتين الناتج مختل وظيفيًا ، إما عن طريق دمج الأحماض الأمينية (في حالة الإدراج) أو عن طريق فقدها (في حالة الحذف)..

-النتائج الوظيفية للسيناريو الثاني

يمكن أن تحدث الطفرات في تسلسل من النوع التنظيمي أو في تسلسلات أخرى غير متورطة في تحديد البروتينات.

في هذه الحالات ، يكون تأثير الطفرات أكثر صعوبة في التنبؤ. سوف يعتمد ، إذن ، على كيفية تأثير طفرة النقطة على تفاعل جزء الحمض النووي مع منظمات التعبير الجيني المتعددة الموجودة.

مرة أخرى ، يمكن لكسر إطار القراءة أو فقدان بسيط لشظية ضرورية لاتحاد منظم ، أن يسبب تأثيرات تتراوح من خلل في منتجات البروتين ، إلى عدم التحكم في الكميات منه..

-الحالات غير الشائعة التي تؤدي إلى الأمراض

مثال على طفرة النقطة النادرة جدًا ما يسمى طفرة كسب الإحساس.

يتكون هذا في تحويل كودون الإنهاء إلى تشفير الكودون. هذه هي حالة من الهيموغلوبين يسمى الهيموغلوبين ثابت الربيع (متغير أليلي HBA2 * 0001) ، ناتج عن تغيير كود إنهاء UAA إلى كود CAA.

في هذه الحالة ، ينتج عن طفرة النقطة هيموغلوبين α-2 غير مستقر ممتد بنسبة 30 من الأحماض الأمينية ، مما يسبب مرض دم يسمى ألفا ثلاسيميا.

مراجع

1. آير ووكر ، أ. (2006). توزيع تأثيرات اللياقة على طفرات الأحماض الأمينية الضارة في البشر. علم الوراثة ، 173 (2) ، 891-900. دوى: 10.1534 / علم الوراثة .106.057570
2. هارتويل ، إل. وآخرون. (2018). علم الوراثة من الجينات إلى الجينوم. الطبعة السادسة ، ماكجرو هيل للتعليم. pp.849
3. Novo-Villaverde، F. J. (2008). علم الوراثة البشرية: مفاهيم وآليات وتطبيقات علم الوراثة في مجال الطب الحيوي. بيرسون إديوكيشن ، إس. ص. 289
4. نوسباوم ، ر. وآخرون. (2008). علم الوراثة في الطب. الطبعة السابعة. سوندرز ، ص. 578.
5. Stoltzfus، A.، and Cable، K. (2014). Mendelian - Mutationism: المنسي التطوري التجميعي. مجلة تاريخ الأحياء ، 47 (4) ، 501-546. Doi: 10.1007 / s10739-014-9383-2