Inducirane mutacije
Mutageni
Tvari iz okoliša (kemijske i fizikalne) koje izazivaju mutacije su mutageni
Muller je 1927. g. ustanovio da X-zrake povećavaju stopu mutacija kod vinske mušice, a Stadler je 1928. potvrdio da X-zrake induciraju mutacije kod kukuruza.
Ionizirajuća zračenja: X-zračenje, svemirsko zračenje i zračenja iz različitih radioaktivnih izvora. Uzrokuju lomove u molekuli DNA ili u drugim molekulama (npr. molekule vode) koje postaju reaktivne (slobodni radikali) i oštećuju DNA. To su zračenja kraće valne duljine pa su stoga i prodornija.
Neionizirajuća zračenja – npr. UV-zračenje koje je manje prodorno od ionizirajućeg i najčešće ne pogađa stanice germinativne linije. UV-zračenje uzrokuje pirimidinske dimere u lancu DNA na mjestima gdje su dva pirimidina jedan do drugoga. Pirimidinski dimeri narušavaju helikalnu strukturu molekule te narušavaju vezu s komplementarnim bazama.
Otkriveni su za vrijeme I svjetskog rata. Prvi kemijski mutagen korišten kao oružje bio je Iperit (engl. Yperite; mustard gas) (slika 13.8.). To je alkilirajući agens koji djeluje na bazu gvanin. Ima zakašnjeli učinak jer mutacija ne nastaje u stanici izloženoj mutagenu već u stanicama kćerima.
Alkilirajući agensi (N-metil-N-nitrozourea, etilmetansulfonat, etiletansulfonat, nitrozogvanidin) mogu promijeniti specifičnost sparivanja baza. Alkilirajući agensi uklanjaju purinske i pirimidinske prstene što uzrokuje gubitak baza (tzv. AP-mjesta: apurinska i apirimidinska mjesta). AP-mjesto se može popuniti bilo kojoj bazom što nakon replikacije najčešće uzrokuje mutaciju (slika 13.9.).
Analozi baza su spojevi čije su strukture slične bazama u DNA pa se tijekom replikacije ugrađuju umjesto njih. Najčešće uzrokuju tranziciju. To su 5-bromouracil – analog pirimidina ili 2-aminopurin – analog purina (slika 13.10.).
Nitritna kiselina (HNO2) uzrokuje deaminaciju baza G, C i A (slika 13.11.).
Akridinske boje ugrađuju se između dvije baze u lancu DNA.
Slika 13.8. U molekuli Yperita dolazi do eliminacije iona klora intramolekularnom nukleofilnom supstitucijom pri čemu nastaje ciklički sulfonijev ion. Ovaj reaktivni intermedijar veže se za bazu gvanin u molekuli DNA (izvor: “The original uploader was Vuo at English Wikipedia. – Transferred from en.wikipedia to Commons by Michał Sobkowski using CommonsHelper, Public Domain”, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=7091511).
Slika 13.9. “Mustard gas” – alkilirajući agens; uzrokuje eliminaciju baze gvanin; prazno mjesto može ispuniti bilo koja od 4 baze; nakon replikacije dolazi do tranzicije ili transverzije (crtež: Renata Horvat).
Slika 13.10. Analog purina: 2-aminopurin; pari se s timinom (izvor: “Squidonius (talk) – Own work (Original text: self-made), Public Domain”, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=14893374).
Slika 13.11. Nitritna kiselina kao mutagen: uklanja slobodne amino skupine; adenin — hipoksantin; citozin — uracil.