מוטגן
בביולוגיה, מוּטָגֵן (Mutagen; מלטינית: מקור השינוי) הוא גורם/חומר פיזיקלי או כימי הגורם לשינוי במידע הגנטי (בדרך כלל DNA) של אורגניזם ובכך מגדיל את תדירות המוטציות מעל הרמה הטבעית. כיוון שמוטציות רבות גורמות לסרטן, מוטגנים הם לרוב קרצינוגנים. לא כל המוטציות נגרמות על ידי מוטגנים: "מוטציות ספונטניות" מתרחשות עקב טעויות בהכפלת ה-DNA, תיקון ושחלוף של רצפי DNA.
השפעות של מוטציות
השינויים ברצפי חומצות גרעין על ידי מוטציות כוללות החלפה של זוגות בסיסים, החדרות או החסרות של נוקלאוטיד אחד או יותר ברצפי ה-DNA. למרות שרוב המוטציות קטלניות, או גורמות למחלה קשה, לחלקן יש השפעה מינורית, כיוון שהשינויים שהם גורמים לרצפים המקודדים של החלבונים חסרי משמעות. מוטציות רבות כלל לא גורמות אפקטים נראים לעין, אם בגלל שהן מתרחשות באינטרונים, או בגלל שהן לא משנות את רצף חומצות האמינו, עקב ניוון קודונים.
סחף גנטי
השינוי בחומר הגנטי של אוכלוסייה עקב הצטברות מוטציות אקראיות נקרא סחף ומשרת כשעון מולקולארי. באופן כללי, ככל שיש יותר הבדלים ברצף הנוקלאוטידים בין שני אורגניזמים, כך עבר יותר זמן מאז שהם נפרדו מהאב הקדמון המשותף שלהם. למרות שישנו קושי בהערכת מספר המוטציות הממוצע באורגניזמים מורכבים, הערכות לשיעורי מוטציה נעשו הן עבור E.coli והן עבור איקריוטיים. הוערך כי באורגניזמים הללו, בערך אחד מכל 1010 נוקלאוטידים משתנה וממשיך לעבור דרך הרבייה לדורות הבאים של התאים.
גילוי המוטָגֶנֵזה
ב-1920, הרמן מולר גילה כי קרני רנטגן גורמות מוטציות בזבובי פירות (דרוזופילה). הוא השתמש בקרני רנטגן כדי ליצור מוטציות בזבובי הפירות, וביצע מחקרים בהם. הוא גם גילה כי קרני רנטגן גורמות מוטציה לא רק בחומר הגנטי של זבובי פירות, וכי יש להן השפעה על החומר הגנטי של האדם.[1]
טבעם של המוטגנים
מוטגנים הם בדרך כלל תרכובות כימיות או פולטים קרינה מייננת. מוטגנים יכולים להיות מחולקים לקטגוריות שונות על פי השפעתם על הכפלת DNA:
- 1. מוטגנים מסוימים מתפקדים כאנלוגים לבסיסים ונכנסים לגדיל ה-DNA במהלך ההכפלה במקום הסובסטרטים הטבעיים.
- 2. מוטגנים מסוימים מגיבים עם DNA וגורמים שינויים מבניים שמובילים להעתקה שגויה של גדיל התבנית כשה-DNA מוכפל.
- 3. מוטגנים מסוימים עובדים באופן לא-ישיר על ידי כך שהם גורמים לתאים לסנתז כימיקלים בעלי אותו אפקט מוטגני כמו שלהם.
מבחן איימס הוא שיטה אחת לקביעת מידת המוטגניות של גורם/חומר מסוים.
דוגמאות למוטגנים
אנלוג לבסיס
אנלוג לבסיס הוא כימיקל שיכול להחליף נוקלאו-בסיס בחומצות גרעין.
דוגמה נפוצה היא 5-ברומו-אורציל (5BU), הבסיס החריג שנמצא בנוקלאוטיד המוטגני האנלוגי BrdU. כשנוקלאוטיד המכיל 5-ברומו-אורציל מסתפח לתוך ה-DNA, רוב הסיכויים שהוא יזווג עם אדנין; אולם, הוא יכול להפוך באופן ספונטני לאיזומר שמזווג עם נוקלאו-בסיס אחר, גואנין. אם דבר זה קורה במהלך הכפלת DNA, גואנין יוחדר לרצף מול האנלוג לבסיס, ובמהלך הכפלת ה-DNA הבאה, הגואנין הזה יזווג עם ציטוזין. התוצאה של כך היא שינוי בזוג בסיסים אחד שב-DNA, ובמילים אחרות, הדבר יגרום למוטציית החלפה. [2]
דוגמאות נוספות
קישורים חיצוניים
| מיזמי קרן ויקימדיה |
|---|
 ערך מילוני בוויקימילון: מוטגן |