Mutasyonlar, genetik sekanstaki değişikliklerdir ve organizmalar arasındaki çeşitliliğin ana nedenidir. Mutasyonlar, hücre bölünmesi, iyonlaştırıcı radyasyona maruz kalma, mutajen adı verilen kimyasallara maruz kalma veya virüslerin neden olduğu enfeksiyon sırasında yapılan DNA kopyalama hatalarından kaynaklanabilir.
Mutasyonlar, meydana geldikleri yere göre iki ana kategoriye ayrılabilir : Somatik mutasyonlar ve Germ hattı mutasyonları.
Somatik Mutasyonlar : Üreme hücreleri dışında meydana gelir. Gelecek nesillere aktarılmaz. Genetik olarak normal vücut hücreleri mutasyona uğramış hücreleri telafi edebildiğinden, birçok somatik mutasyon türünün bir organizma üzerinde belirgin bir etkisi yoktur. Bununla birlikte, bazı diğer mutasyonlar bir organizmanın yaşamını ve işlevini büyük ölçüde etkileyebilir. Örneğin, hücre bölünmesini etkileyen somatik mutasyonlar (özellikle hücrelerin kontrolsüz bir şekilde bölünmesine izin verenler) birçok kanser türünün temelini oluşturur.
Germ hattı mutasyonları : Gametlerde veya sonunda gamet üreten hücrelerde, yumurta ve spermde, meydana gelir. Somatik mutasyonların aksine, germ hattı mutasyonları bir organizmanın soyuna aktarılır. Sonuç olarak, gelecek nesil organizmalar mutasyonu tüm hücrelerinde (hem somatik hem de germ hattı) taşıyacaktır.
Mutasyon Çeşitleri :
1- Gen Mutasyonları (Nokta Mutasyonlar) : Sadece DNA’nın etkilendiği mutasyonlardır.
- Delesyon : DNA diziliminde bulunan tek bazın çıkarılmasıdır.
- İnsersiyon : DNA dizilimine fazladan 1 baz eklenmesidir.
- Sub-station : DNA dizilimindeki 2 bazın yer değiştirmesidir.
– Transisyon : Pürin-Pürin ya da Pirimidin-Pirimidin yer değiştirmesidir.
– Transversiyon : Pürin-Pirimidin yer değiştirmesidir.
* Replikasyon sırasında bir veya daha fazla nükleotidin eklenmesi (insersiyon) veya silinmesi (delesyon), çerçeve kayması mutasyonu olarak bilinen başka bir tür mutasyona da yol açabilir . Çerçeve kayması mutasyonunun sonucu, bir proteinin amino asit dizisinin tamamen değişmesidir. Bu değişiklik, çeviri sırasında meydana gelir çünkü ribozomlar, mRNA zincirini kodonlar veya üç nükleotidlik gruplar açısından okur. Bu gruplara okuma çerçevesi denir. Bu nedenle, bir DNA segmentinden çıkarılan veya içine sokulan bazların sayısı üçün katı değilse, mRNA’ya kopyalanan okuma çerçevesi tamamen değişecektir. Sonuç olarak, mutasyonla karşılaştığında, ribozom mRNA dizisini farklı şekilde okuyacaktır, bu da büyüyen polipeptit zincirinde tamamen farklı bir amino asit dizisinin üretilmesine neden olabilir.
2- Kromozomal Mutasyonlar : Hem DNA hem de Proteinler etkilenir.
2.1- Yapısal Kromozomal Mutasyonlar :
- Delesyon (deletion-defiency) : Kromozomun bir kısmının çıkması, eksilmesidir. Eğer eksilme ortadaysa bu interkalar, uçlardaysa terminal eksilmedir.
- Dublikasyon : Kromozonun bir kısmının kopyalanması, çoğalması durumudur.
- İnversiyon : Kromozomun yeniden düzenlenmesidir. Kromozomun bir bölgesinin uçtan uca yer değiştirmesidir.
– Parasentrik İnversiyon : Değişen bölgeye sentromer dahil değilse bu parasentrik inversiyon olarak adlandırılır.
– Perisentrik İnversiyon : Değişen bölgeye sentromer dahilse bu perisentrik inversiyon olarak adlandırılır.
- Translokasyon : Kromozomun yeniden düzenlenmesidir. Homolog olmayan kromozomlar veya homolog kromozomların homolog olmayan kısımlarında gerçekleşen mutasyonlardır.
- Ring : Halka kromozom oluşumudur.
- İzokromozom : Herhangi bir kromozomun metafaz bölünmesi sırasındaki bir hata sonucu sentromerinden asimetrik biçimde bölünmesiyle oluşan anomalidir.
*Delesyon ve Dublikasyon, eşit olmayan crossing-over ile oluşurlar. İkisinde de genomic stabilitiy (genomik kararlılık) bozulur.
*İnversiyon ve Translokasyon, delesyon ve dublikasyonlu kromozomlar oluşturabilirler.
2.2- Sayısal Kromozomal Mutasyonlar
Her organizmanın genomunda belirli sayıda kromozom seti vardır. Ploidi , bir organizmanın genomundaki bu tür kümelerin sayısını ifade eder. İnsanlar diploid türler olarak adlandırılır çünkü her biri 23 kromozomlu (n=23) iki kromozom seti (2n) taşır , biri babadan, diğeri anneden türetilmiştir. İnsanlardaki bazı hücreler, özellikle gametler , yalnızca bir kromozom setine (n) sahiptir ve bu nedenle haploid olarak adlandırılır . İki haploid gamet, bir diploid zigot yapmak için döllenme sırasında bir araya gelir. Bazı hücrelerde ikiden fazla kromozom seti bulunabilir. Bu tür hücrelere poliploid hücreler denir. Triploid, tetraploid, pentaploid ve benzeri olabilirler.
- Anöploidi (Aneuploidy) : Anöploidi, kromozom sayısının anormal olduğu ikinci ana kromozom mutasyonları kategorisidir. Anöploid hücreler haploid kromozom sayısının katlarını içermez. Bir anöploid , kromozom sayısı bir kromozom setinin bir parçası olarak doğal tipten farklı olan bireysel bir organizmadır. Genel olarak, anöploid kromozom seti, yabani tipten yalnızca bir veya az sayıda kromozomla farklılık gösterir. Anöploidler, yabani tipten daha büyük veya daha küçük bir kromozom numarasına sahip olabilir. Anöploid isimlendirme, anöploid durumdaki belirli kromozomun kopya sayısına dayanır. Örneğin, 2n-1 anöploid koşulu monozomi olarak adlandırılır.(monozmomi “bir kromozom” anlamına gelir) çünkü diploid progenitöründe bulunan normal iki kromozom yerine belirli bir kromozomun yalnızca bir kopyası mevcuttur. Anöploid 2n+1 olarak adlandırılan trizomi, 2n- 2 nuklizomi ve n+1 dizomi şeklinde devam eder. Örneğin; Down Sendromu
- Öploidi (Euploidy): Temel bir setteki kromozomların sayısına monoploid sayı (n) denir. Monoploid kromozom sayısının katlarına sahip organizmalar öploid olarak adlandırılır. Haploidler ve diploidlerin her ikisi de normal öploidi vakalarıdır. İkiden fazla kromozom setine sahip olan euploid türlerine poliploid denir. Poliploid türleri ; Triploid (3n), tetraploid (4n), pentaploid (5n), heksaploid (6n) ve benzeri. Poliploidler, kendiliğinden kromozomal mutasyonlar şeklinde doğal olarak ortaya çıkar ve bu nedenle, önceki normdan farklı oldukları için sapmalar olarak kabul edilmelidirler. Bununla birlikte, birçok bitki ve hayvan türü açıkça poliploidi yoluyla ortaya çıkmıştır, bu nedenle evrim ortaya çıktığında poliploididen yararlanabileceği açıktır. Bir kromozom setine sahip organizmaların bazen diploidlerin varyantları olarak ortaya çıktığını belirtmek gerekir; bu tür varyantlara monoploid (1n) denir.
Bitkilerde Öploidi;
– Otopoliploid – ebeveyn türlerle aynı olan ek bir kromozom setine sahip bir birey; bir ototriploid , AAA’nın kromozomal bileşimine sahip olacaktır ve bir ototetraploid , AAAA olacaktır ; bunların her ikisi de diploid ile AA’nın kromozom bileşimi ile karşılaştırılmıştır.
– Allopoliploid – başka bir türden türetilmiş ek bir kromozom setine sahip bir birey; bunlar tipik olarak kromozomal ikiye katlamadan sonra meydana gelir ve kromozomal bileşimleri AABB olacaktır; Her iki tür de aynı sayıda kromozoma sahipse, türetilen tür bir allotetraploid olacaktır.
– Endopoliploid – Bir organizmanın belirli gelişim aşamalarındaki hücrelerin, germ hattından daha fazla kromatid setine veya daha seyrek olarak daha fazla kromozom setine sahip olma özelliğidir. Karyokinez (çekirdek bölünmesi) engellendiğinde dev kromozomlar, Sitokinez (stoplazma bölünmesi) engellendiğinde 2 çekirdekli hücreler oluşur.
Spontan Mutasyonlar : Tamir mekanizması hataları, DNA’nın replikasyon sırasında uğradığı mutasyonlar, DNA polimeraz enziminin yol açtığı hatalar.
Nokta Mutasyonlar : DNA diziliminde bulunan tek bazın değişmesidir.
- Sessiz (silent) Mutasyonlar : DNA’da organizmanın fenotipi üzerinde gözlemlenebilir
bir etkisi olmayan nokta mutasyonlarıdır.
- Yanlış Anlamlı (missense) Mutasyonlar : Tripletlerin anlamlarının değişmesine ve protein yapısına farklı bir amino asit katılmasına neden olan nokta mutasyonlarıdır.
- Anlamsız (non-sense) Mutasyonlar : Gen mutasyonlarının bir tripletin hiçbir amino asitini şifrelemeyip, STOP kodonlara (UAA,UAG,UGA) dönüşmesine neden olan nokta mutasyonlarıdır.
Makromutasyon : Büyük fenotipik etkiye sahiptir. Popülasyonda önceden var olan varyasyon aralığının çok dışında bir fenotip üretir.
Uyarılmış Mutasyonlar : Dış etkenlerle oluşan mutasyonlar. (X ışını..)
Adaptif Mutasyonlar : Adaptif mutasyon, mutasyonların ve evrimin rastgele olmalarından ziyade, belirli streslere yanıt olarak olduklarını belirtir. Başka bir deyişle, meydana gelen mutasyonlar,rastgele değil, daha faydalı ve verilen strese özgüdür.
DNA’ya hasar veren biyolojik etkenler : Virüsler, Mikotoksinler