جهش چیست؟

جهش، تغییر در توالی DNA است. جَهش ها می توانند ناشی از اشتباهات کپی DNA در حین تقسیم سلولی، قرار گرفتن در معرض اشعه یونیزان، قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی موسوم به جهش زا یا عفونت توسط ویروس‌ها باشد.

رشد و عملکرد یک ارگانیسم تا حد زیادی توسط ژن ها کنترل می شود. جهش‌ها می توانند منجر به تغییر در ساختار پروتئین کد شده یا کاهش یا از بین رفتن کامل بیان آن شوند. از آنجا که تغییر در توالی DNA بر تمام نسخه‌های پروتئین کد شده تأثیر می‌گذارد، جهش‌ها می‌توانند به طور خاص برای سلول یا ارگانیسم مضر باشند. در مقابل، هرگونه تغییر در توالی RNA یا مولکول‌های پروتئینی که در طول سنتز آنها رخ می‌دهد، جدی‌ نیست زیرا نسخه‌های زیادی از هر RNA و پروتئین سنتز می‌شود.

متخصصان ژنتیک اغلب بین ژنوتیپ و فنوتیپ یک موجود زنده تمایز قائل می‌شوند. به طور دقیق، مجموعه‌ای از ژن‌های منتقل شده توسط یک فرد ژنوتیپ آن است، در حالی که عملکرد و ظاهر فیزیکی یک فرد فنوتیپ آن نامیده می‌شود. با این حال، این دو اصطلاح معمولاً به معنای محدودتری استفاده می‌شوند: ژنوتیپ معمولاً نشان می‌دهد که آیا یک فرد جهش در یک ژن واحد (یا تعداد کمی ژن) را حمل می‌کند و فنوتیپ پیامدهای فیزیکی و عملکردی آن ژنوتیپ را نشان می‌دهد.

جهش‌ها مغلوب یا غالب هستند!

تفاوت ژنتیکی اساسی بین موجودات زنده این است که آیا سلول‌های آنها یک مجموعه کروموزوم واحد دارند یا دو کپی از هر کروموزوم. اولین مورد هاپلوئید و دومی، به عنوان دیپلوئید نامیده میشود. بسیاری از موجودات ساده تک سلولی هاپلوئید هستند، در حالی که موجودات پیچیده چند سلولی (به عنوان مثال، مگس میوه، موش، انسان) دیپلوئید هستند. به اشکال مختلف یک ژن (به عنوان مثال، طبیعی و جهش یافته) آلل گفته می‌شود. از آنجا که موجودات دیپلوئید دو نسخه از هر ژن را حمل می‌کنند، ممکن است آللهای یکسانی را حمل کنند، یعنی برای یک ژن هموزیگوت باشند، یا آللهای مختلف را حمل کنند، یعنی برای یک ژن هتروزیگوت باشند. جهش مغلوب جهشی است که در آن هر دو آلل باید جهش یافته باشند تا فنوتیپ جهش یافته مشاهده شود. یعنی فرد باید هموزیگوت باشد تا آلل جهش یافته فنوتیپ جهش یافته را نشان دهد. در مقابل، پیامدهای فنوتیپی یک جهش غالب در یک فرد هتروزیگوت حامل یک آلل جهش یافته و یک آلل معمولی مشاهده می‌شود.

جهش‌های مکرر ژن آسیب دیده را غیرفعال کرده و منجر به از دست دادن عملکرد می‌شود. به عنوان مثال، جهش‌های مغلوب ممکن است یک بخش یا تمام ژن را از کروموزوم حذف کرده، بیان ژن را مختل کرده یا ساختار پروتئین کد شده را تغییر داده و در نتیجه عملکرد آن را تغییر دهند. برعکس، جهش‌های غالب منجر به افزایش عملکرد می‌شوند. به عنوان مثال، جهش‌های غالب ممکن است فعالیت یک محصول ژنی معین را افزایش دهند، فعالیت جدیدی به محصول ژنی منتقل کنند یا منجر به بیان فضایی و زمانی نامناسب آن شوند. جهش‌های غالب، با این حال، ممکن است با از دست دادن عملکرد هم همراه باشد. در برخی موارد، دو نسخه از یک ژن برای عملکرد طبیعی مورد نیاز است، به طوری که حذف یک نسخه واحد منجر به فنوتیپ جهش یافته می‌شود. چنین ژن‌هایی به عنوان هاپلو ناکافی نامیده می‌شوند. در موارد دیگر، جهش در یک آلل ممکن است منجر به تغییر ساختاری در پروتئین شود که عملکرد پروتئین کد شده توسط آلل دیگر را مختل می‌کند. از این جهش‌ها به عنوان جهش منفی غالب یاد می‌شود. برخی از آلل‌ها می‌توانند با یک فنوتیپ مغلوب و غالب مرتبط باشند. برای مثال، مگس‌های میوه هتروزیگوت برای آلل جهش یافته Stubble (Sb) دارای موهای کوتاه و سفت بدن هستند تا موهای بلند و باریک معمولی. آلل جهش یافته در این مورد غالب است. در مقابل، مگس‌های هموزیگوت برای این آلل در طول رشد می‌میرند. بنابراین فنوتیپ مغلوب مرتبط با این آلل کشنده است، در حالی که فنوتیپ غالب نیست.

الگوهای وراثت جهش‌های مغلوب و غالب متفاوت است.

جهش‌های مغلوب و غالب را می‌توان از هم متمایز کرد زیرا الگوهای متفاوتی از وراثت را نشان می‌دهند. برای درک علت، ما باید نوع تقسیم سلولی که باعث ایجاد گامت‌ها (سلول‌های اسپرم و تخمک در گیاهان و حیوانات بالاتر) می‌شود را مرور کنیم. سلولهای بدن (جسمانی) اکثر موجودات چند سلولی با میتوز تقسیم می‌شوند، در حالی که سلول‌های زایا که باعث ایجاد گامت می‌شوند دچار میوز می‌شوند. از آنجا که دو عضو هر یک از این جفت کروموزوم‌های همولوگ از والدین مختلف هستند ، ژن‌های آنها مشابه است اما معمولاً یکسان نیستند.

نیمی از گامت‌های یک هتروزیگوت فردی برای جهش غالب در یک ژن خاص دارای آلل از نوع غیر جهش یافته و نیمی از آنها دارای آلل جهش یافته خواهند بود. در مقابل، تمام گامت‌های تولید شده توسط یک هموسیگوت جهش یافته برای جهش مغلوب، آلل جهش یافته را حمل خواهند کرد.

جهش‌ها شامل تغییرات بزرگ یا کوچک DNA می‌شوند.

یک جهش شامل تغییر در یک جفت باز واحد، اغلب جهش نقطه‌ای نامیده می‌شود، حذف چند جفت پایه به طور کلی بر عملکرد یک ژن واحد تأثیر می‌گذارد. تغییرات در یک جفت پایه ممکن است یکی از سه نوع جهش را ایجاد کند:

• جهش Missense ، که در آن یک اسید آمینه جایگزین اسید آمینه دیگر می‌شود.
• جهش بی معنی، که در آن کدون توقف جایگزین کدون آمینو اسید می شود و منجر به خاتمه زودهنگام ترجمه می‌شود.
• جهش Frame shift ، که باعث تغییر در چارچوب خواندن می‌شود، منجر به ورود آمینو اسیدهای غیر مرتبط به پروتئین می‌شود، که عموماً توسط کدون توقف دنبال می‌شود.

حذفهای کوچک دارای اثراتی مشابه جهش‌های تغییر فریم هستند، اگرچه یک سوم این موارد منجر به حذف تعداد کمی آمینو اسیدهای مجاور می‌شود. دومین نوع اصلی جهش شامل تغییرات وسیع در ساختار کروموزوم است و می‌تواند بر عملکرد ژن‌های متعدد تأثیر بگذارد و منجر به پیامدهای فنوتیپی عمده شود. چنین جهش‌های کروموزومی (یا ناهنجاری ها) می تواند شامل حذف یا درج چندین ژن مجاور، وارونگی ژنها بر روی کروموزوم یا مبادله بخش‌های بزرگی از DNA بین کروموزوم‌های غیر همولوگ شود.

جهش‌ها خود به خود اتفاق می افتند و می توانند القا شوند.

جهش‌ها به دلیل ناپایداری شیمیایی بازهای پورین و پیریمیدین و اشتباهات در هنگام تکثیر DNA ، خود به خود در فرکانس پایین ایجاد می‌شوند. یکی از علل شایع جهش‌های نقطه‌ای خود به خود، تخریب سیتوزین به اوراسیل در مارپیچ دوگانه DNA است.

به منظور افزایش فراوانی جهش در موجودات، محققان اغلب آنها را با دوزهای بالای جهش زا شیمیایی درمان می‌کنند یا آنها را در معرض تابش یونیزان قرار می‌دهند. جهش‌هایی که در پاسخ به چنین درمان‌هایی ایجاد می‌شوند، جهش‌های القایی نامیده می‌شوند. به طور کلی، جهش‌زا‌های شیمیایی باعث ایجاد جهش‌های نقطه‌ای می‌شوند، در حالی که تابش یونیزه کننده منجر به ناهنجاری‌های کروموزومی بزرگی می‌شود.

برگرفته از : https://www.geniranlab.ir