Mutasyonlar kısaca bir DNA dizisindeki değişikliklerdir. DNA’daki bilgiler bir dizi cümle olarak düşünülürse, mutasyonlar bu cümleleri oluşturan kelimelerin yazılmasındaki hatalardır. Bazen mutasyonlar önemsizdir, tıpkı yanlış yalızmış ve anlamı hala oldukça açık olan bir kelime gibi. Diğer zamanlarda mutasyonların, anlamı tamamen değişen bir cümle gibi daha güçlü sonuçları vardır.
Mutasyonun Nedeni, Gen’deki Değişimler
En küçük bakterilerden bitkilere ve insanlara kadar tüm canlı organizmalar, mikroskobik hücrelerden oluşur (bakteri söz konusu olduğunda, tüm organizma tek bir hücredir). Bu hücrelerin tam merkezinde DNA veya deoksiribonükleik asit bulunur. Bu varoluşun hemen hemen her yönü için moleküler bir yapı taşıdır.
DNA’nın yapısını yakınlaştırmaya başlarsanız, ilk büyütme seviyesi, çift sarmal şeklinde iç içe geçmiş iki zincirden oluşur. Her zincir bir dizi nükleotidden oluşur. Sırasıyla, her nükleotid üç varlıktan oluşan bir komplekstir: deoksiriboz adı verilen bir şeker, fosfat grupları ve nitrojen içeren bir baz (yani, bir hidrojen iyonunu kabul etmeye hazır bir bileşik). DNA nükleotidleri şu bazlara sahip olabilir: adenin (A), guanin (G), sitozin (C) ve timin (T). Nükleotidler genellikle içerdikleri baz ile anılır.
Çeşitli nükleotidlerin şekerleri ve fosfatları çift sarmalın zincir kısmında bulunurken, nükleotid bazları diğer taraftaki bazlara kilitlenmek için boşluklar boyunca uzanır. Sonuç olarak, DNA gerçekten de basamaklar olarak bazları olan çift sarmal bir merdivene benziyor, bu ortak bir benzetme. Bazlar birbirine çok özel bir şekilde bağlanır: adenin (A) ‘dan timine (T) ve sitozinden (C)’ ye guanine (G). Bu, tamamlayıcı baz eşleşmesi olarak bilinir.
DNA hakkında daha fazlasını öğrenmek için: DNA Nedir? Tanım, Yapı, Keşfi Ve Testi
Mutasyon ve Modifikasyon Ne Demek, Nasıl Oluşur
Kısaca mutasyon ve modifikasyon arasındaki farkları da hatırlayalım; Mutasyonda genin yapısı değişir, modifikasyonda ise genin işleyiş şekli değişir.
Mutasyonlar, DNA’nın nükleotid dizisinde meydana gelen değişikliklerdir. Wisconsin-Madison Üniversitesi’nde rejeneratif biyoloji doçenti olan Grace Boekhoff-Falk, “Hücre bölünmesi sırasında DNA kopyalanırken kendiliğinden meydana gelebilir, ancak kimyasallar veya iyonlaştırıcı radyasyon [UV ışınları gibi] gibi çevresel faktörlerle de indüklenebilir” dedi.
Utah Üniversitesi Genetik Bilim Öğrenme Merkezi tarafından yayınlanan materyale göre insan hücrelerindeki replikasyon hataları her 100.000 nükleotidde meydana gelir ve bu da bir hücre her bölündüğünde yaklaşık 120.000 hata anlamına gelir. Ancak iyi haber, çoğu durumda hücrelerin bu tür hataları onarma kapasitesine sahip olmasıdır. Eğer tamir edilemezse de vücut tamir edilemeyen hücreleri yok eder, böylece anormal hücre popülasyonunun genişlemesini engeller.
Konu daha derine inmeden önce hatırlamamız gereken son bir şey daha kaldı; homozigot mutasyon nedir, heterozigot mutasyon nedir, farkları nedir? Aslında basit, bir normal bir mutant genin taşınımı anında mutasyon “heterozigot”; mutant genin her ikisinden birden taşınmasına ise mutasyon “homozigot” olarak adlandırılır.
İnsanlarda Mutasyon Çeşitleri
Genel olarak, mutasyonlar iki kategoriye ayrılır; somatik mutasyonlar ve germ hattı (germ line) mutasyonları. Somatik mutasyonlar, adaşı somatik hücrelerde meydana gelir; bu, kişinin vücudundaki üremeyle ilgili olmayan çeşitli hücreleri ifade eder. Örneğin, cilt hücreleri. Somatik mutasyona sahip bir hücrenin replikasyonu durdurulmazsa, anormal hücrelerin popülasyonu genişleyecektir. Bununla birlikte, somatik mutasyonlar bir organizmanın yavrularına aktarılamaz.
Öte yandan, germ hattı mutasyonları, germ hücreleri veya çok hücreli organizmaların üreme hücreleri; örneğin sperm veya yumurta hücrelerinde meydana gelir. Bu tür mutasyonlar, bir organizmanın yavrularına aktarılabilir. Dahası, Genetik Ana Referans El Kitabına göre, bu tür mutasyonlar bir yavrunun vücudunun hemen hemen her hücresine taşınacaktır.
Bununla birlikte, bir DNA dizisinin nasıl değiştirildiğine bağlı olarak (nerede değil), birçok farklı tipte mutasyon meydana gelebilir. Örneğin, bazen DNA replikasyonundaki bir hata, tek bir nükleotidi değiştirip bir başkasıyla değiştirebilir, böylece yalnızca bir kodonun nükleotid dizisini değiştirebilir. Nature Education dergisinde yayınlanan SciTable’a göre, temel ikame olarak da bilinen bu tür bir hata, aşağıdaki mutasyonlara yol açabilir:
Nokta mutasyonlar : DNA dizisinde oluşan ve aynı zamanda ileri nesillere aktarılacak değişiklikler olarak isimlendirilir. Nokta mutasyonlar, genellikle bir veya daha fazla nükleotitte ortaya çıkan mutasyonlardır.
Yanlış mutasyon : Bu tür mutasyonda, değiştirilmiş kodon artık farklı bir amino aside karşılık gelir. Sonuç olarak, sentezlenen proteine yanlış bir amino asit eklenir.
Anlamsız mutasyon(missense): Bu tür bir mutasyonda değiştirilmiş kodon bir amino asidi etiketlemek yerine, transkripsiyonun durması için sinyal verir. Böylece daha kısa bir mRNA ipliği üretilir ve elde edilen protein kesilir veya işlevsiz bırakılır.
Sessiz mutasyon: Birkaç farklı kodon aynı amino aside karşılık gelebileceğinden, bazen bir baz ikamesi hangi amino asidin seçileceğini etkilemez. Örneğin, ATT, ATC ve ATA’nın tümü izolösin’e karşılık gelir. ATT kodonunda son nükleotidi (T) bir C veya A olarak değiştiren bir baz ikamesi meydana gelirse, ortaya çıkan proteinde her şey aynı kalacaktır. Mutasyon fark edilmeyecek veya sessiz kalacaktır.
Bazen replikasyon sırasında DNA dizisinden bir nükleotid eklenir veya silinir. Ya da küçük bir DNA parçası kopyalanır. Böyle bir hata, çerçeve kayması mutasyonuyla (frameshift) sonuçlanır. Üç nükleotitten oluşan sürekli bir grup bir kodon oluşturduğundan, üç nükleotidin birlikte gruplandığı ve bir kodon olarak okunduğu bir ekleme, silme veya kopyalama değişir. Özetle okuma çerçevesini kaydırır. Çerçeve kayması, mutasyonları hatalı amino asitlerin artmasına neden olabilir ve böylece ortaya çıkan protein düzgün çalışmayacaktır.
Şimdiye kadar bahsedilen mutasyonlar oldukça kararlıdır. Yani, bu mutasyonlardan herhangi birine sahip bir anormal hücre popülasyonu çoğalacak ve genişleyecek olsa bile, mutasyonun doğası ortaya çıkan her hücrede aynı kalacaktır. Bununla birlikte, dinamik mutasyonlar adı verilen bir mutasyon sınıfı da var. Bu durumda, kısa bir nükleotid dizisi ilk mutasyonda kendini tekrar eder. Bununla birlikte, anormal hücre bölündüğünde nükleotid tekrarlarının sayısı artabilir. Bu fenomen, tekrar genişleme olarak bilinir.
Mutasyon Örnekleri
Çoğu zaman, çeşitli hastalıkların nedeni olarak mutasyonlar akla gelmektedir. Genetik Ana Referans El Kitabına göre, bu tür birkaç örnek (bazıları aşağıda listelenmiştir) olmasına rağmen, hastalığa neden olan mutasyonlar genellikle popülasyonda çok yaygın değildir ve adaptasyon olamamıştır.
Kırılgan X sendromuna dinamik bir mutasyon neden olur ve 4,000 erkekten 1’inde ve 8,000 kadından 1’inde görülür. Dinamik mutasyonlar oldukça sinsidir çünkü nükleotid tekrarlarının sayısı arttıkça hastalığın şiddeti artabilir. Frajil X sendromu olanlarda, nükleotid dizisi CGG, FMR1 adlı bir gen içinde 200 defadan fazla tekrar eder (normal sayı 5 ila 40 tekrar arasında herhangi bir yerdedir). Bu yüksek sayıdaki CGG tekrarı, konuşma ve dil becerilerinin gecikmesine, bir miktar zihinsel engelliliğe, kaygıya ve hiperaktif davranışa yol açar. Bununla birlikte, daha az sayıda tekrar (55-200 tekrar) olanlarda, çoğunun normal zekaya sahip olduğu kabul edilir. Yana FMR1 gen X kromozomu üzerinde, bu mutasyon da kalıtsal olduğunu.
Hemoglobin S olarak bilinen bir yetişkin hemoglobinin varyantı , amino asit valinin glutamik asidin yerini almasına neden olan yanlış bir mutasyon nedeniyle ortaya çıkabilir. Her iki ebeveynden de anormal geni miras alırsa, orak hücre hastalığı olarak bilinen bir duruma yol açar. Hastalık adını, genellikle disk şeklinde olan kırmızı kan hücrelerinin kasılması ve orağa benzemesinden alır. Durumu olanlar anemi, düzenli enfeksiyonlar ve ağrıdan muzdariptir. Tahminler, durumun 500 Afrikalı Amerikalıdan 1’inde ve yaklaşık 1.000 ila 1.400 Hispanik Amerikalıdan 1’inde meydana geldiğini göstermektedir.
Çevresel faktörlerden dolayı da mutasyonlar meydana gelebilir. Örneğin Journal Biomedicine and Biotechnology’de yayınlanan 2001 tarihli bir makaleye göre, güneşten gelen UV ışınları ve özellikle UV-B dalgaları, p53 adlı bir tümör baskılayıcı genin mutasyonlarına neden olmaktan sorumludur. Mutasyona uğramış p53 geni cilt kanserinde rol oynar.
Mutasyonların başka önemli çıkarımları da vardır. Bir popülasyondaki genler içinde varyasyon yaratırlar. Bir popülasyonun yüzde 1’inden fazlasında görülen genetik mutasyon varyantlara polimorfizm denir. Farklı göz ve saç renkleri ve oluşabilecek çeşitli kan gruplarının tümü polimorfizmlerden kaynaklanmaktadır.
Kalıtsal mıdır? California Üniversitesi Paleontoloji Müzesi tarafından yayınlanan Evrimi Anlama kaynağına göre kalıtsal oldukları için yalnızca germ hattı mutasyonları evrimde rol oynar. Mutasyonların rastgele olduğunu, yani belirli bir popülasyon için herhangi bir gerekliliği yerine getirmek için meydana gelmediklerini not olarak eklemek de önemlidir.
