מוטגנים - חומרים שמזרזים את
קצב הופעת המוטציות, עקב כך שהם מכריחים את המערכת להכניס חומצת גרעין שגויה.
נתייחס למספר גורמים היכולים להשפיע על יצירת מוטציות:
1.
חומרים כימיים – עושים
שינויים על גבי הבסיסים וגורמים להכנסת בסיסים שגויים בגנום.
2.
קרינה (אולטרא-סגולה,
גאמא, רנטגן) – גורמת לשבירה ב-DNA, יוצרת קשרים לא רצויים שתיקונם עלול להכניס בסיסים שגויים ועוד.
3.
Intercalators -
אלמנטים ניידים של DNA (Mobile
Genetic Elements) – מוטגנים הנמצאים ב-DNA עצמו.
אנו עושים שימוש יומיומי במוטגנים במעבדה כאשר רוצים ליצור
מוטציה מסוימת. הבעיה בשימוש בהם היא שאנו לא יודעים איפה בדיוק תיווצר המוטציה,
ויש צורך למצוא את הריכוז שיאפשר מוטציה אך לא יהרוג את הפרטים או ייצור מוטציות
רבות מידי. ישנן שיטות משוכללות ומורכבות לבדיקת מספר המוטציות.
חומרים כימיים
נחלק את החומרים הכימיים ל-3 קבוצות:
1.
אנאלוגים של בסיסים -
יכולים ליצור זיווג עם יותר מבסיס אחד (בניגוד לבסיס המקורי).
2.
Base Modifying Agents –
חומרים הגורמים לשינוי על גבי הבסיס, כך שהבסיס שהשתנה יכול לעבור זיווג עם בסיסים
נוספים.
3.
מתקבעים בתוך ה-DNA (ב-Major Group)
וגורמים לתקיעה של מערכת ההכפלה. מערכת התיקון תסיר את המקטע הזה, מה שעלול לגרום
למוטציה.
ישנם עוד מגוון רב מאוד של חומרים סינתטיים וטבעיים היכולים
להשפיע על תדירות המוטציות.
אנאלוגים של
בסיסים
2-AP הוא חומר הדומה במבנהו ל-Adenine וגם הוא נקשר באופן טבעי ל-Thymine.
במידה והוא קולט פרוטון, הוא מסוגל להיקשר ל-Cytosine, ואז
בזמן ההכפלה מתרחש שינוי בסליל המוכפל.
5-BU עובר זיווג עם Adenine, אך במידה והוא מיונן (הפך ליון) הוא יכול
להיקשר ל-Guanine.
Base Modifying Agents
חומרי Alkylating Agents - חומרים התורמים קבוצות אלקליות לבסיס,
וכתוצאה מכך הוא יכול לעבור זיווג עם בסיס אחר:
דוגמאות לחומרים כאלה הם NG (תורם קבוצת מתיל), EMS
(תורם קבוצת אתיל) ו-MMS.
קיבוע ב-Major Group
חומרים הנכנסים ל-Major Group, מתקבעים שם, יוצרים קישור עם השלד של ה-DNA ומונעים את הרפליקציה. במידה ולא מתבצע תיקון של מקטע ה-DNA, התאים ימותו. במידה וכן מתקיים תיקון, כל המקטע מוסר ויהיה שינוי ב-DNA. לרוב החומרים האלה יש תכונות פלואורסנטיות וזהו שימושם העיקרי.
קרינה
נפרט על שני סוגים של קרינות: קרינה אולטרא-סגולה וקרינות
רנטגן/גאמא.
קרינה
אולטרא-סגולה
הקרינה יוצרת דימרים של שני פירימידינים סמוכים, ובדרך כלל
דימרים של C-C
(למרות שיכולים להיווצר דימרים של T-T ודימרים של C-T).
ישנה מערכת תיקון בשם NER הסורקת כל הזמן בעיות ב-DNA
ומתקנת אותם.
מערכת זו מזהה את השינוי המרחבי הנוצר מיצירת הדימר, ומסירה
את המקטע כולו. אז נכנס DNA Polymerase המסנתז את אותו מקטע מחדש ו-DNA Ligase
הסוגר את הסליל.
במקרים אחרים קרינה אולטרא-סגולה יכולה לגרום גם לשבר
חד-גדילי
קרינת
רנטגן/גאמא
קרינה זו גורמת בעיקר לשבירה דו-גדילית של ה-DNA (אך
גם לשבירה חד-גדילית המסוגל להתרחב לשבר דו-גדילי), למודיפיקציה של בסיסים
ולחיבורי חלבונים באופן שגוי.
השבירה הדו-גדילית היא המסוכנת ביותר ויכולה לגרום למספר
תופעות:
1.
Deletion -
איבוד גנים כתוצאה משבירה כפולה בגנום.
1.
רה-קומבינציה בין הכרומוזומים
ההומולוגיים, ובכך להכפלה של גן על אחד המקטעים ולמחיקה של הגן על המקטע השני.
1.
Inversion -
החלפת סדר הגנים, מה שעלול לגרום לשינוי בהתבטאות הגן, לשיווי המשקל בתא ובהמשך
לגידולים סרטניים.
1.
Reciprocal
Translocation
