Biologia per Majors I

Riconoscere l’impatto delle mutazioni del DNA

In questo risultato, impareremo solo ciò che le mutazioni sono e come sono spesso collegati al nostro DNA.

Le mutazioni contribuiscono alla variazione genetica all’interno delle specie. Le mutazioni possono anche essere ereditate, specialmente se hanno un effetto positivo. Ad esempio, il disturbo anemia falciforme è causato da una mutazione nel gene che istruisce la costruzione di una proteina chiamata emoglobina. Questo fa sì che i globuli rossi a diventare un anormale, rigida, forma a falce. Tuttavia, nelle popolazioni africane, avere questa mutazione protegge anche dalla malaria.

Tuttavia, la mutazione può anche interrompere la normale attività genica e causare malattie, come il cancro., Il cancro è la più comune malattia genetica umana; è causata da mutazioni che si verificano in un certo numero di geni che controllano la crescita. A volte i geni difettosi e cancerogeni possono esistere dalla nascita, aumentando la possibilità di una persona di ammalarsi di cancro.

Figura 1. Un’illustrazione per mostrare un esempio di una mutazione del DNA. Immagine di credito: Genome Research Limited

Mutazioni nelle cellule somatiche e nei gameti

Cominciamo con una domanda: Che cosa è una mutazione del gene e come si verificano le mutazioni?,

Una mutazione genetica è un’alterazione permanente nella sequenza del DNA che costituisce un gene, tale che la sequenza differisce da ciò che si trova nella maggior parte delle persone. Le mutazioni variano di dimensioni; possono influenzare ovunque da un singolo blocco di DNA (coppia di basi) a un ampio segmento di un cromosoma che include più geni.

Le mutazioni genetiche possono essere classificate in due modi principali:

• Le mutazioni ereditarie sono ereditate da un genitore e sono presenti per tutta la vita di una persona praticamente in ogni cellula del corpo., Queste mutazioni sono anche chiamate mutazioni germinali perché sono presenti nell’uovo o negli spermatozoi del genitore, che sono anche chiamati cellule germinali. Quando un uovo e una cellula spermatica si uniscono, la cellula uovo fecondata risultante riceve il DNA da entrambi i genitori. Se questo DNA ha una mutazione, il bambino che cresce dall’uovo fecondato avrà la mutazione in ciascuna delle sue cellule.
• Le mutazioni acquisite (o somatiche) si verificano in qualche momento durante la vita di una persona e sono presenti solo in alcune cellule, non in tutte le cellule del corpo., Questi cambiamenti possono essere causati da fattori ambientali come la radiazione ultravioletta dal sole o possono verificarsi se viene commesso un errore mentre il DNA si copia durante la divisione cellulare. Le mutazioni acquisite nelle cellule somatiche (cellule diverse dagli spermatozoi e dalle cellule uovo) non possono essere trasmesse alla generazione successiva.

I cambiamenti genetici descritti come mutazioni de novo (nuove) possono essere ereditari o somatici. In alcuni casi, la mutazione si verifica nell’uovo o nello spermatozoo di una persona, ma non è presente in nessuna delle altre cellule della persona., In altri casi, la mutazione si verifica nell’uovo fecondato poco dopo che l’uovo e gli spermatozoi si uniscono. (Spesso è impossibile dire esattamente quando è avvenuta una mutazione de novo.) Mentre l’uovo fecondato si divide, ogni cellula risultante nell’embrione in crescita avrà la mutazione. Mutazioni De novo possono spiegare disturbi genetici in cui un bambino affetto ha una mutazione in ogni cellula del corpo, ma i genitori non lo fanno, e non c’è storia familiare del disturbo.

Le mutazioni somatiche che avvengono in una singola cellula all’inizio dello sviluppo embrionale possono portare a una situazione chiamata mosaicismo., Questi cambiamenti genetici non sono presenti nell’uovo o nello sperma di un genitore, o nell’uovo fecondato, ma accadono un po ‘ più tardi quando l’embrione include diverse cellule. Poiché tutte le cellule si dividono durante la crescita e lo sviluppo, le cellule che derivano dalla cellula con il gene alterato avranno la mutazione, mentre altre cellule non lo faranno. A seconda della mutazione e di quante cellule sono colpite, il mosaicismo può o non può causare problemi di salute.

La maggior parte delle mutazioni genetiche che causano malattie sono rare nella popolazione generale. Tuttavia, altri cambiamenti genetici si verificano più frequentemente., Le alterazioni genetiche che si verificano in più dell ‘ 1% della popolazione sono chiamate polimorfismi. Sono abbastanza comuni da essere considerati una normale variazione nel DNA. I polimorfismi sono responsabili di molte delle normali differenze tra persone come il colore degli occhi, il colore dei capelli e il gruppo sanguigno. Sebbene molti polimorfismi non abbiano effetti negativi sulla salute di una persona, alcune di queste variazioni possono influenzare il rischio di sviluppare determinati disturbi.

Principali tipi di mutazioni

Figura 2., Xeroderma pigmentosa è una condizione in cui la dimerizzazione della timina dovuta all’esposizione ai raggi UV non viene riparata. L’esposizione alla luce solare provoca lesioni cutanee. (credito: James Halpern et al.)

Un esempio ben studiato di una mutazione è visto in persone che soffrono di xeroderma pigmentosa (Figura 2). Gli individui affetti hanno la pelle che è altamente sensibile ai raggi UV dal sole.

Quando gli individui sono esposti ai raggi UV, si formano dimeri pirimidinici, in particolare quelli della timina; le persone con xeroderma pigmentosa non sono in grado di riparare il danno., Questi non sono riparati a causa di un difetto negli enzimi della riparazione dell’escissione del nucleotide, mentre negli individui normali, i dimeri della timina sono asportati ed il difetto è corretto. I dimeri della timina distorcono la struttura della doppia elica del DNA e questo può causare problemi durante la replicazione del DNA. Le persone con xeroderma pigmentosa possono avere un rischio più elevato di contrarre il cancro della pelle rispetto a quelli che non hanno la condizione.

Gli errori durante la replicazione del DNA non sono l’unica ragione per cui sorgono mutazioni nel DNA., Mutazioni, variazioni nella sequenza nucleotidica di un genoma, possono verificarsi anche a causa di danni al DNA. Tali mutazioni possono essere di due tipi: indotte o spontanee. Le mutazioni indotte sono quelle che derivano da un’esposizione a sostanze chimiche, raggi UV, raggi X o qualche altro agente ambientale. Mutazioni spontanee si verificano senza alcuna esposizione a qualsiasi agente ambientale; sono il risultato di reazioni naturali che avvengono all’interno del corpo.

Le mutazioni possono avere una vasta gamma di effetti. Alcune mutazioni non sono espresse; queste sono note come mutazioni silenziose., Le mutazioni puntiformi sono quelle mutazioni che colpiscono una singola coppia di basi. Le mutazioni nucleotidiche più comuni sono le sostituzioni, in cui una base viene sostituita da un’altra. Questi possono essere di due tipi, transizioni o transversioni. Sostituzione transizione si riferisce ad una purina o pirimidina essere sostituito da una base dello stesso tipo; per esempio, una purina come adenina può essere sostituito dalla guanina purina. La sostituzione di transversion si riferisce a una purina che viene sostituita da una pirimidina, o viceversa; ad esempio, la citosina, una pirimidina, è sostituita dall’adenina, una purina., Le mutazioni possono anche essere il risultato dell’aggiunta di una base, nota come inserzione, o della rimozione di una base, nota anche come delezione. A volte un pezzo di DNA da un cromosoma può essere spostato in un altro cromosoma o in un’altra regione dello stesso cromosoma; questo è anche noto come traslocazione.

Mutazioni nei geni di riparazione sono note per causare il cancro. Molti geni di riparazione mutati sono stati implicati in alcune forme di cancro al pancreas, cancro del colon e cancro del colon-retto. Le mutazioni possono colpire le cellule somatiche o le cellule germinali., Se molte mutazioni si accumulano in una cellula somatica, possono portare a problemi come la divisione cellulare incontrollata osservata nel cancro. Se una mutazione avviene nelle cellule germinali, la mutazione verrà trasmessa alla generazione successiva, come nel caso dell’emofilia e della xeroderma pigmentosa.

Le cause delle mutazioni genetiche

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