2. Индуцированные мутации

Индуцированные мутации — наследуемые изменения генома, возникающие в результате тех или иных мутагенных воздействий в искусственных (экспериментальных) условиях или при неблагоприятных воздействиях окружающей среды. 

Причины индуцированных мутаций:

Физические факторы. К ним относят ионизирующее излучение, ультрафиолетовое излучение, повышенную температуру. Под их воздействием происходит повреждение молекул ДНК, что приводит к появлению мутаций. 

Химические факторы. Это вещества, под действием которых изменяется наследственный материал. Мутагенное действие обнаружено у формальдегида, колхицина, соединений свинца и ртути, некоторых ядохимикатов, компонентов табачного дыма и т. д.. 

Биологические факторы. Установлено, что мутагенным действием обладают вирусы, а также токсины плесневых грибов. 1

Классификация индуцированных мутаций:

І класс. Замена одной пары оснований с другой, например вместо AT может быть GC или наоборот. 

ІІ класс. Включение дополнительной пары оснований в нуклеотидную последовательность или утрата одной из существовавших пар. 

ІІІ класс. Утрата группы оснований или генов (делеция), их перемещение в пределах хромосомы (транспозиция) или «разрыв» путём вставки посторонней ДНК (инсерция). 

3. Механизмы индуцирования мутаций

Мишенный путь. Прямые взаимодействия мутагенных факторов с ДНК, ведущие к химической модификации оснований, к разрыву фосфодиэфирных связей и т. д.. 

Немишенный путь. Связан с химической модификацией пула нуклеотидов в клетке, модификацией ферментов репликации ДНК, снижающих их специфичность и т. д.. 

Включение аналогов оснований. Аналоги настолько сходны с нормальными пиримидиновыми и пуриновыми основаниями, что поглощаются клетками и включаются в ДНК. Они в значительной степени выполняют функцию нормальных оснований, но в отличие от них обнаруживают большую тенденцию связывать «ложного» (неподходящего) партнёра при репликации ДНК. 

Химическое изменение оснований. Например, гидроксиламин вступает в реакцию главным образом с цитозином и изменяет его так, что тот спаривается с аденином. 

Включение или утрата отдельных пар оснований. Например, профлавин и другие акридиновые красители действуют так: молекула акридина внедряется между соседними основаниями цепи ДНК и увеличивает расстояние между ними (интеркаляция). 

Физические факторы. Практически все виды излучений (в том числе ионизирующая радиация всех видов, УФ-лучи, инфракрасные лучи) вызывают мутации. Основные механизмы их действия: нарушение структуры генов и хромосом за счёт прямого действия на молекулы ДНК и белков, образование свободных радикалов, которые вступают в химическое взаимодействие с ДНК, разрывы нитей веретена деления, образование димеров (тиминовых).

4. Примеры индуцированных мутаций

Некоторые примеры индуцированных мутаций:

• Болезнь Тея-Сакса (ранняя детская идиотия). Наследственное заболевание центральной нервной системы, причиной которого стала вставка 4 нуклеотидов в гене HEXA, который кодирует α-субъединицу фермента гексозоаминидазы А (разрушает ганглиозиды — липиды, которые входят в состав мембран клеток.  При отсутствии фермента ганглиозиды накапливаются в нейронах мозга, нарушая их работу, а впоследствии разрушая их). 

• Мутация гена LRP5. Этот ген отвечает за плотность костей. Его мутация может привести к снижению плотности костной ткани или, наоборот, сделать кости практически неразрушимыми. Например, у семьи из Коннектикута (США) мутации LRP5 дают костям такую плотность, что они практически неразрушимы. 

• Мутация гена DEC2. Этот ген отвечает за регулирование количества сна, необходимого человеку каждую ночь, чтобы правильно функционировать. Около 5% населения имеют «мутантную» версию гена, которая позволяет спать всего 4–6 часов каждую ночь. 

• Иммунитет к ядам. Например, мутантный ген AS3MT позволяет телу обрабатывать мышьяк, не позволяя ему накапливаться в опасных концентрациях. 

• Полиплоидные формы растений. Использование селекционерами химических мутагенов позволило получить их, они отличаются устойчивостью к неблагоприятным условиям и большей продуктивностью.