Agenti mutageni cosa è, come agiscono, tipi, esempi

IL Agenti mutageni, Chiamati anche mutani, sono molecole di natura diversa che causano cambiamenti nelle basi che fanno parte delle catene del DNA. In questo modo, la presenza di questi agenti amplifica il tasso di mutazione nel materiale genetico. Sono classificati come mutageni fisici, chimici e biologici.

La mutagenesi è un evento onnipresente nelle entità biologiche e non si traduce necessariamente in cambiamenti negativi. In effetti, è la fonte di variazione che consente un cambiamento evolutivo.

Generalmente, le mutazioni influenzano la funzione di un gene e questo può perdere o modificare la sua funzione. Come cambiamento nella sequenza del DNA, colpisce tutte le copie delle proteine, alcune mutazioni possono essere estremamente tossiche per la cellula o per l'organismo in generale.

Tipi di agenti mutageni

Gli agenti che causano mutazioni nel materiale genetico sono di natura molto diversificati. Innanzitutto, esploreremo la classificazione dei mutageni e daremo esempi di ciascun tipo, quindi spiegheremo i diversi modi in cui il mutagene può produrre cambiamenti nella molecola di DNA.

Mutageni chimici

I mutageni della natura chimica comprendono i seguenti tipi di sostanze chimiche: acridine, nitrosamina, epossidici, tra gli altri. C'è una sottoclassificazione per questi agenti in:

Basi analoghe

Le molecole che hanno una somiglianza strutturale con le basi azotate hanno la capacità di indurre mutazioni; Tra i più comuni ci sono L 5-Bromouracile e 2-aminopurina.

Agenti che reagiscono con materiale genetico

Acido nitroso, idrossilammina e una serie di agenti in affitto reagiscono direttamente nelle basi che formano il DNA e possono cambiare dalla purina a pirimidina e viceversa.

Agenti intercaenti

Esistono un certo numero di molecole come acridine, bromuro di etidio (ampiamente utilizzato nei laboratori di biologia molecolare) e Proflavin, che hanno una struttura molecolare piatta e riescono ad entrare nel filamento del DNA.

Reazioni ossidative

Il metabolismo cellulare normale ha come prodotto secondario una serie di specie reattive dell'ossigeno che danneggiano le strutture cellulari e anche il materiale genetico.

Mutani fisici

Il secondo tipo di agenti mutageni sono fisici. In questa categoria troviamo i diversi tipi di radiazioni che influenzano il DNA.

Mutageni biologici

Infine, abbiamo mutanti biologici. Sono organismi che possono indurre mutazioni (comprese le anomalie ai cromosomi) nei virus e in altri microrganismi.

Tipi di mutazioni di agenti mutageni

La presenza di agenti mutageni causano cambiamenti nelle basi del DNA. Se il risultato prevede il cambiamento di una base politica o pirimidina per una delle stesse natura chimiche, parliamo di una transizione.

Al contrario, se la variazione si verifica tra basi di diversi tipi (una purina da una pirimidina o il contrario) chiamiamo il processo una trasversione. Le transizioni possono verificarsi con i seguenti eventi:

Tautomerizzazione di base

In chimica, il termine isomero viene utilizzato per descrivere la proprietà delle molecole con la stessa formula molecolare di presentazione di diverse strutture chimiche. I tautomeri sono isomeri che differiscono solo dalla loro coppia nella posizione di un gruppo funzionale e tra le due forme c'è un equilibrio chimico.

Un tipo di tautomeía è il keto-enolo, in cui si verifica la migrazione di un idrogeno e si alterna tra le due forme. Ci sono anche cambiamenti tra imino e amino. Grazie alla sua composizione chimica, le basi del DNA sperimentano questo fenomeno.

Ad esempio, normalmente l'adenina si trova come amino e sembra normalmente - con Timina. Tuttavia, quando si trova nel suo isomero imino (molto insolito) sembra con una base errata: la citosina.

Incorporazione di basi analoghe

L'incorporazione di molecole che assomigliano alle basi può ostacolare il modello di accoppiamento di base. Ad esempio, l'incorporazione di 5-bromouracile (anziché Timina) si comporta come una citosina e trasporta la sostituzione di una coppia con una coppia CG.

Azione diretta sulle basi

L'azione diretta di alcuni mutagene può influenzare direttamente le basi del DNA. Ad esempio, l'acido nitroso trasforma l'adenina in una molecola simile, ipossantina, per mezzo di una reazione di disinvoltura ossidativa. Questa nuova molecola guarda con la citosina (e non con Timina, come farebbe normalmente l'adenina).

Il cambiamento può verificarsi anche sulla citosina e come prodotto di crepacuore, si ottiene Uracile. La sostituzione di una singola base nel DNA ha conseguenze dirette sui processi di trascrizione e traduzione della sequenza peptidica.

Un codone di terminazione può apparire in anticipo e la traduzione si interrompe prematuramente, influenzando le proteine.

Aggiunta o cancellazione di basi

Alcuni mutageni come agenti intercalanti (acridina, tra gli altri) e le radiazioni ultraviolette hanno la capacità di modificare la catena nucleotidica.

Mediante agenti intercalanti

Come accennato, gli agenti di intercaping sono molecole piatte e hanno la capacità di intercalare (Da qui il suo nome) tra le basi del filo, distorcendolo.

Al momento della replica, questa deformazione nella molecola porta alla delezione (cioè a una perdita) o all'inserimento di base. Quando il DNA perde basi o il nuovo telaio di lettura è interessato.

Ricordiamo che il codice genetico prevede la lettura di tre nucleotidi che codificano per un aminoacido. Se aggiungiamo o rimuoviamo i nucleotidi (in un numero non 3) tutta la lettura del DNA sarà influenzata e la proteina sarà totalmente diversa.

Questo tipo di mutazioni sono chiamati SHOIFFURD FRAPHE o Cambiamenti nella composizione delle terzine.

Radiazioni ultraviolette

La radiazione ultravioletta è un agente mutageno ed è un normale componente non ionizzante della normale luce solare. Tuttavia, il componente con la velocità mutagenica più alta è intrappolata dallo strato di ozono dell'atmosfera terrestre.

La molecola di DNA assorbe le radiazioni e si verifica la formazione di diametri della pirimidina. Cioè, le basi di pirimidina si legano attraverso legami covalenti.

Le timinas adiacenti nella catena del DNA possono unirsi ai dimeri di Timinas. Queste strutture influenzano anche il processo di replica.

In alcuni organismi, come i batteri, questi dimeri possono essere riparati grazie alla presenza di un enzima di riparazione chiamato fotoliasasi. Questo enzima utilizza la luce visibile per convertire i dimeri in due basi separate.

Tuttavia, la riparazione divisa nucleotidica non è limitata agli errori causati dalla luce. Il meccanismo di riparazione è ampio e può riparare i danni causati da vari fattori.

Quando gli umani ci espongono eccessivamente al sole, le nostre cellule ricevono quantità eccessive di radiazioni ultraviolette. La conseguenza è la generazione di Timina Dímeros e può causare il cancro della pelle.

Riferimenti

1. Alberts, b., Bray, d., Hopkin, k., Johnson, a. D., Lewis, J., Raff, m.,... e Walter, P. (2015). Biologia cellulare essenziale. Scienze della ghirlanda.
2. Cooper, g. M., & Hausman, R. E. (2000). La cellula: avvicinamento molecolare. Sinauer Associates.