mutageen

mutageen
n., meervoud: mutagenen

definitie: elk agens of stof die genetische mutatie induceert of veroorzaakt

mutageen definitie

Wat is een mutageen? Een mutageen is een stof of agent die DNA-stoornis veroorzaakt die resulteert in de wijziging van de DNA-sequentie. Deze wijziging van de opeenvolging van DNA staat bekend als verandering.

elk agens dat mutatie veroorzaakt wordt mutageen genoemd., Mutagenen kunnen fysische mutagenen, chemische mutagenen of biologische mutagenen zijn. Het vermogen van een stof om veranderingen in de basenparen van DNA of mutatie teweeg te brengen, wordt mutageniciteit genoemd.

DNA is het erfelijke materiaal van de levende cel. DNA is een polynucleotide die uit een aantal nucleotideeenheden wordt samengesteld. Deze eenheden, op hun beurt, zijn samengesteld uit stikstof-bevattende nucleobasen (cytosine , guanine , adenine , of thymine ) die covalent gebonden zijn met suiker (in het bijzonder, deoxyribose), en een fosfaatgroep., Het typische patroon van nucleic zuurbasen codeert alle genetische informatie van een cel. Een mutageen verandert het specifieke patroon en de opeenvolging van de nucleic zuurbasen in het DNA resulterend in de verandering in de proteã ne die van het wordt getranscribeerd. Hoewel deze veranderingen erfelijk of niet-erfelijk kunnen zijn afhankelijk van hun voorkomen in somatische cellen of kiembaancellen.

enkele van de meest voorkomende voorbeelden van mutagenen zijn: UV-licht, röntgenstralen, reactieve zuurstofsoorten, alkylerende stoffen, basisanalogen, transposons, enz.,

Soorten Mutaties

Afhankelijk van de cellen die worden beïnvloed door de mutageen, mutaties kunnen als volgt worden ingedeeld:

Somatische mutaties

Dit zijn mutaties die optreden in de niet-reproductieve cellen (somatische cellen) van het levende wezen., Talrijke types van somatische veranderingen kunnen niet worden gemanifesteerd om een individu toe te schrijven aan de reparative en compensative processen van het lichaam te beà nvloeden. Nochtans, kan een somatische verandering die de patronen van de celdeling van de cel verandert uiteindelijk in de vorming van kankercellen of weefsel resulteren.

Kiemlijnmutaties

deze mutaties komen voor in gameten of in de voortplantingscellen die gameten of geslachtscellen produceren. Deze mutaties zijn erfelijk en worden overgebracht naar het volgende nageslacht in al hun cellen (zowel somatische als kiemlijn)., Verschillende chemische stoffen zijn geclassificeerd afhankelijk van hun Mutageniteit in kiembaancellen, vermeld in de tabel.,ished te veroorzaken kiem-lijn erfelijke mutaties op basis van epidemiologisch bewijs

van mutagenen is bekend dat ze de incidentie van mutaties boven het spontane niveau verhogen. Nochtans, hier is het belangrijk om te begrijpen dat al stoornis of schade in DNA niet als veranderingen kan worden geëtiketteerd. In de meerderheid van de gevallen, wordt het beschadigde of het veranderde deel van DNA verwijderd door de polymerases van DNA tijdens de cel die proces herstellen. Nochtans, neigen de veranderingen die door mutagenen worden veroorzaakt om aan dit proces van cel het herstellen te ontsnappen en zo een status van ‘permanente’ verandering in het DNA te verwerven.,

drie typen DNA-mutaties zijn bekend:

1. Base substituties. Substitutie met één base wordt ‘puntmutatie’ genoemd. Dit zijn de meest voorkomende soorten mutaties die kunnen resulteren in stilte, missense, of onzin.
   • Stille mutaties: substitutie van een base die optreedt op de derde positie van het codon. Aldus is er een positieve mogelijkheid dat een identiek codon zal worden geproduceerd dat voor dezelfde aminozuurvolgorde zal coderen. Dus, geen verandering in de gensequentie resulterend in een stille mutatie.,
   • Missense: een base substitutie die leidt tot het genereren van een gensequentie die codeert voor verschillende aminozuren en uiteindelijk een andere polypeptidesequentie.
   • Nonsense: een basissubstitutie die resulteert in het genereren van een gensequentie die de vertaling of verandering afkapt die leidt tot het genereren van een stopcodon dat uiteindelijk een niet-functioneel eiwit vormt, wordt Nonsense mutatie genoemd.
2. verwijdering. Zoals de naam al doet vermoeden, verwijderen van een of meer basenparen op het DNA., Dit kan resulteren in een frameshift wanneer een of meer basisparen worden verwijderd/verwijderd uit het DNA.
3. inserties. De toevoeging van extra basenparen in DNA kan ook frameshifts zijn. Deze frameverschuiving zal echter afhangen van het al dan niet optellen van basenparen in de veelvouden van drie basenparen.

Lees: genetische mutaties – vrije handleiding over mutaties op genniveau en de schade die deze mutaties kunnen veroorzaken.,

Understanding Mutagen Biology: molecular mechanisms of mutagenesis

So, how do these mutagens cause mutations? Let’s understand the molecular mechanism of action., Mutagenen werken op verschillende manieren op het DNA, enkele van de gemeenschappelijke mechanismen van het uitoefenen van mutagenese zijn:

DNA-schade

de specifieke sequentie van purinebasen (guanine en adenine) en pyrimidinebasen (cytosine en thymine) verbonden door een waterstofbindingen, d.w.z. guanine (G)/cytosine (C) en coderen alle genetische informatie van een levend wezen. Een mutageen dat deze basisopeenvolgingen verandert kan leiden tot DNA-schade.,

Spontane schade

Spontane base deamination, hydrolyse van purines of pyrimidines, en deoxyribose bond resulteert in de vorming van apurinic/apyrimidinic (AP) sites. Dit resulteert uiteindelijk in het blootstellen van de suiker-fosfaat backbone aan de bundelbreuk van DNA. Bovendien, bestaan tautomeric vormen van de basissen die in verscheidene basis mispairing kunnen resulteren.,

chemische adducten

bepaalde chemische mutagenen zijn elektronendeficiënte soorten, d.w.z. zeer reactieve elektrofielen. Deze reactieve mutagenen kunnen covalent gebonden nucleofiele adducten binnen DNA vormen die de alternatieve tautomeric structuren van de purine/pyrimidine basissen kunnen stabiliseren. Dit zal uiteindelijk de basispaar codering veranderen. Dit zal in transcriptie van onjuiste basispaarinformatie en verhoogde gevoeligheid voor hydrolyse van DNA samen met de verhoogde vorming van AP plaatsen resulteren., Bovendien kunnen bepaalde mutagenen inter – en intrastrand cross-linking van DNA ook bevorderen, wat de scheiding van de bundels van DNA afwendt. Aldus, resulterend in complicaties tijdens de replicatie, transcriptie, en reparatieprocessen van DNA.

Oxidatieve schade

Mutagene agentia kan leiden tot oxidatieve stress, wat resulteert in de vorming van vrije radicalen (zuurstof of stikstof)., Deze vrije radicalen zijn zeer reactieve verbindingen met ongepaarde elektronen en kunnen hydroperoxide, hydroxyl, en superoxide deel. Deze vrije radicalen interageren met DNA en resulteren in breuk van de bundels van DNA, hydrolyse van de basissen, of ontwikkelen letsels op de bundel van DNA.

DNA-intercalatie

sommige mutagenen intercaleren zich tussen de twee complementaire DNA-strengen. Dit resulteert in de verstoring van de waterstofbinding tussen de basenparen. Uiteindelijk, resulteert dergelijke intercalatie in verkeerd gelezen of onjuiste replicatie en transcriptie processen.,

Metabole activering

De normale metabolische proces dat plaatsvindt hoofdzakelijk in de lever bestaat uit twee fasen, ik.e, fase I en fase II. Deze metabole processen zijn erop gericht om het elimineren van ongewenste stoffen uit het lichaam door het verhogen van de oplosbaarheid. Stadium I wordt uitgevoerd door het cytochroom P450-enzymsysteem waarin het hydroxylatieproces plaatsvindt., Terwijl in stadium II, wordt het vervoegingsproces om polaire groepen toe te voegen uitgevoerd via glutathione S-transferase, glucuronide transferase, microsomal epoxide hydrase, of acetyltransferase. Tijdens dit stadium II worden de meeste mutagenen over het algemeen geïnactiveerd, maar bepaalde enzymen zoals flavinmonooxygenase en prostaglandine h synthetase blijken de mutagenen te activeren.

typen en voorbeelden van mutagenen

in het algemeen zijn er drie belangrijke categorieën mutagenen. Zie figuur hieronder.,

Physical agents

• Radiation. Radiations were the first agents reported to be mutagenic., Ioniserende en niet-ioniserende straling, zoals UV-stralen, X-stralen, alfa-stralen en neutronen, zijn gevonden om Mutagene effecten uit te oefenen. De meeste van deze radiaties oefenen een letale (d.w.z., het doden van de cel) of sub-letale (d.w.z., het wijzigen van de werking van de cel) effect door direct beschadiging van het DNA of de nucleotiden door:
  • het induceren van cross-linking van het DNA of eiwit
  • het breken van chromosomen
  • het breken van strengen of chromosomale verlies
  • moleculair verwijdering van bases/DNA-breuken

  De ioniserende straling of de hoge energie van de straling, zoals X-en γ-stralen, majorly wet op de delende cellen en niet alleen van invloed op het DNA. De lipiden en de proteã nen worden ook veranderd door hun effect. Deze stralen produceren vrije radicalenmoleculen die de DNA-of chromosoombreuk veroorzaken.,

  X-ray bij een dosis van 350-500 rems wordt als dodelijk beschouwd, omdat bij deze dosis ze breuk van fosfodiësterbindingen veroorzaken, wat resulteert in breuk van DNA-strengen. UV-stralen zijn niet-ioniserende straling omdat ze minder energie hebben in vergelijking met röntgenstralen. Deze worden vaak gebruikt voor sterilisatie en ontsmetting procedures.

  base deletie, breuk van strengen, cross-linking en vorming van nucleotide dimeren zijn enkele van de mechanismen waardoor UV-straling hun mutagene werking uitoefent.

  UV-straling bestaat uit drie typen: UV A, UV B en UV C., UV-A is de UVstralen met een golflengte van 320nm (dichtbij-zichtbare waaier) en is gekend om in dimerisatie van pyrimidines te resulteren. Dit soort pyrimidine dimerisatie resulteert in Wijziging van de structuur van DNA die de vorming van de replicatievork tijdens het proces van replicatie afwendt. Dergelijke dimerisatie kan leiden tot gezondheidsproblemen. UV-B heeft een golflengte van 290-320nm en hoogst dodelijk aan DNA. UV-C-straling heeft een golflengte van 180-290nm en is zowel dodelijk als kankerverwekkend. UV – C-straling wordt grotendeels geabsorbeerd door de ozonlaag.,

  

• warmte. DNA is gevoelig voor temperaturen boven 95 C. C. boven 95◦C, breekt de fosfodiësterbindingen in DNA resulterend in breuk van de bundel van DNA. Aldus, resulteert hitte in breuk van DNA.

chemische agentia

• Basisanalogen. Deze agenten bezitten structurele gelijkenissen met de basissen d.w.z., purines en pyrimidines. De meest voorkomende basisanalogen die worden beschouwd als een chemisch mutageen zijn – 5-Bromouracil en aminopurine. Wegens structurele gelijkenissen worden deze agenten met de basissen van DNA, basisanalogen opgenomen in de structuur van DNA tijdens het proces van replicatie. Aminopurine is gelijkaardig aan adenine en kan een basispaar met C of T vormen (hoewel het basispaar met C zeldzaam is).
  

  

  5-Bromouracil vertoont tautomere vormen. Elk van de tautomeric combineert met verschillende basenparen. Keto-vorm van de 5-bromouracil vervangt thymine in het DNA en vormt een paar met adenine in het DNA terwijl Enol tautomeric een complementair basispaar met guanine vormt. 5-Bromo uracil resulteert daardoor in een puntmutatie. Dus, afhankelijk van de tautomere vorm, na replicatie, verandert dergelijk DNA dat 5-Bromouracil bevat basispaar van A – T naar G-C of Van Een G-C naar een A-T.,

  

• Intercalatiemiddelen. Intercalating agenten zijn de molecules die een hydrophobic heterocyclic ringstructuur hebben en de ringstructuur van basisparen lijken. Deze agenten plaatsen zich in de helix van DNA, die uiteindelijk in de replicatie, de vertaling, en de transcriptie resulteert in verandering, meestal frameshift-verandering interfereert., Ethidiumbromide, proflavine, acridine oranje, actinomycine D, of daunorubicin, enz.zijn enkele gemeenschappelijke intercalating agenten. Onder deze, Daunorubicin samen met Epirubicin, Epirubicin, en mitoxantron zijn enkele van de gemeenschappelijke anti-kanker of antineoplastic drugs.
• metaalionen. Minerale ionen zoals nikkel, chroom, kobalt, cadmium, arseen, chroom en ijzer, produceren reactieve zuurstofspecies (ROS) die DNA-hypermethylatie veroorzaken, waardoor DNA-schade wordt bevorderd en het DNA-reparatieproces wordt belemmerd.
• alkylerende stoffen., Deze agenten veroorzaken alkylgroepen in DNA resulterend in DNA-schade. De introductie van de alkylgroepen verhoogt ionisatie die in basis-het in paren rangschikken fouten en uiteindelijk veroorzakend hiaten in de bundel van DNA resulteert. Enkele van de gemeenschappelijke alkylerende agenten zijn ethylnitrosourea, mosterdgas, vinylchloride, Methylhydrazine, Busulfan, Carmustine, lomustine, Dimethylsulfaat, Temozolomide, Dacarbazine, Ethylethaansulfaat, en Thio-Tepa. Hoewel tijdens het proces van DNA het herstellen, kunnen deze agenten van DNA door het proces van depurination worden verwijderd. Depurinatie is een niet-mutageen proces.,

Biologische agentia

• Transposons en Insertie-sequenties (IS). Zij zijn eenheden van DNA die zelf-geleide verplaatsing/vermenigvuldiging van het fragment van DNA ondernemen. Het eenvoudigste type transposons (~10-50 basispaar lang) staan bekend als insertiesequenties of IS. Zowel is als transposon zijn ook genoemd geworden springende genen aangezien zij van door DNA bewegen., De toevoeging van transposons in chromosomaal DNA onderbreekt de functionaliteit van de genen. Zowel IS als transposons coderen de informatie voor de enzymtransposases die helpt om de nieuwe plaats van omzetting in het DNA te creëren. Meestal worden drie typen transposons gevonden:
  1. replicatieve transposons: de transposons die de oorspronkelijke locus behouden en de kopie ervan transloceren.
  2. conservatieve transposons: in deze transposons transloceert de oorspronkelijke transposon zichzelf.,
  3. Retrotransposons transponeren: deze transposons transloceren via RNA-intermediaten
• virussen. De verstoring van genetische functie zou het resultaat van de toevoeging van virale DNA in het genoom kunnen zijn. Van bepaalde virussen, zoals het Rous sarcoomvirus, is gemeld dat ze kanker veroorzaken. Zo kan gezegd worden dat virussen mutageen kunnen zijn.
• bacteriën. Bepaalde ontstekings-veroorzakende bacteriën zoals Helicobacter pylori produceren reactieve zuurstofspecies die in DNA-schade en verminderde DNA-reparatie resulteren. Dit verhoogt de kans op de mutatie.,

mutageen vs carcinogeen

in dit stadium is het belangrijk het verschil tussen mutagenen en carcinogenen te begrijpen. Deze twee termen zijn nauw verwant en worden vaak als synoniem beschouwd. Dit zijn echter twee verschillende termen.mutagenen zijn de stoffen die veranderingen in het DNA veroorzaken die erfelijk of niet-erfelijk kunnen zijn., Carcinogenen zijn de stof die oncontroleerbare celdeling veroorzaakt die resulteert in de ontwikkeling van tumor die al dan niet kanker kan zijn. Hoewel deze termen zijn gecorreleerd aangezien vaak de mutagene agentia veranderingen in het genetische materiaal van de cel kunnen veroorzaken die tot carcinogenese kunnen leiden. Carcinogenese kan dus een gevolg zijn van mutagene veranderingen die door mutagenen worden veroorzaakt. Het is ook bekend dat mutagenen de frequentie van carcinogene voorvallen verhogen.,

Het is ook belangrijk om te begrijpen dat niet alle mutaties levensbedreigend kunnen zijn, terwijl carcinogenese leidt tot levensbedreigende resultaten.

een andere nauw verwante en vaak synoniem gebruikte term is de ‘teratogenen’. Teratogenen zijn de agenten die abnormaliteit of defecten in de foetus of geboorteafwijkingen kunnen veroorzaken terwijl het tonen van geen effect op de moeder. Ethanol, kwikverbindingen, fenol, loodverbindingen, koolstofdisulfide, xyleen en tolueen zijn enkele van de teratogene verbindingen., Thalidomide is de meest goed beschreven teratogene drug die aanvankelijk werd voorgeschreven voor ochtendmisselijkheid bij zwangere vrouwen in de vroege jaren 1950. Thalidomide veroorzaakte wijdverspreide geboorteafwijkingen zoals ontbrekende benen, armen, oren, enz. Deze wijdverspreide incidenten leidden tot de terugtrekking van de drug uit zijn gebruik.

Later, in de vroege jaren 2000, werd thalidomide opnieuw geïntroduceerd voor de behandeling van myeloom en lepra. De andere bekende teratogene geneesmiddelen zijn fenobarbital, valproïnezuur, tretinoïne, Tetracyclines, fluoroquinolonen, warfarine, Propylthiouracil (PTU), methimazol (MMI), carbimazol, grote doses vitamine A, Diethylstilbestrol, enz. Van Diethylstilbestrol is bekend dat het zowel kankerverwekkend als teratogeen is.

Effect van mutagenen

mutaties zijn de veranderingen in het genetische materiaal van een cel. Deze veranderingen kunnen dodelijk of niet-dodelijk zijn en ook, kunnen deze zowel erfelijk als niet-erfelijk zijn. Hoe dan ook, mutaties veranderen de genetische samenstelling.

vele mutaties kunnen tot verschillende ziekten leiden. Bepaalde mutatieziekten zijn erfelijk en komen voor als gevolg van mutatie in de kiemcel., Een dergelijke ziekte is sikkelcelanemie, die optreedt als gevolg van een enkele missense mutatie bij codon 6 van het β-globine gen in geslachtscellen. Deze mutatie resulteert in de vervanging van het glutaminezuur op positie 6 in het normale eiwit door valine. Deze wijziging heeft ernstige invloed op de zuurstof-dragende eiwit, dat wil zeggen, hemoglobine. De gemuteerde hemoglobine heeft een sterk verminderde zuurstof-dragende eigenschap en erytrocyten worden stijf resulterend in de pijnlijke passage van de bloedcellen en zelfs blokkade in de haarvaten en weefselschade., Interessant is dat de defecte erytrocyten resistent zijn tegen malaria en dus is deze mutatie gehandhaafd in de Afrikaanse bevolking. Enkele ziekten die het resultaat van verandering zijn zijn retinoblastoom of retinale tumoren bij kinderen, de ziekte van Tay-Sachs, fenylketonurie, kleurenblindheid en cystische fibrose.

Het is echter ook belangrijk om te begrijpen dat mutaties niet noodzakelijk dodelijk of schadelijk zijn. De meerderheid van de mutaties die optreden zijn helemaal niet schadelijk. In feite zijn mutaties verantwoordelijk voor de variaties in de genenpoel die uiteindelijk hebben geleid tot de evolutie van het leven door de jaren heen op aarde. De populaties met diverse veranderingen zijn in staat geweest om het natuurlijke selectieproces te overleven en zijn vanaf de vereiste geëvolueerd., De populaties die niet in staat zijn geweest om te evolueren of veranderingen te ondergaan volgens de veranderingen in hun omgeving zijn uiteindelijk omgekomen. In feite is mutatie de eerste stap naar evolutie. Het ontwikkelen van vachtkleur door insecten en dieren voor camouflage is een dergelijke evolutionaire genetische stap. Een interessante gunstige mutatie is gevonden in een kleine Italiaanse gemeenschap die gemuteerd eiwit apolipoproteïne bekend als apolipoproteïne A1-Milano (of Apo A1M). Normaal apolipoproteïne is het eiwit dat verantwoordelijk is voor het transport van cholesterol. De gemuteerde versie van Apolipoprotein d.w.z., Apo a1m verwijdert niet alleen cholesterol, maar lost ook plaques op en heeft ook antioxiderende eigenschappen. Zo is de Italiaanse gemeenschap die deze gemuteerde Apo A1M heeft beschermd tegen hartziekten.