Mutagenesi e mutazioni

Gli xenobiotici, e non solo, possono provocare all'interno del nostro corpo dei gravi danni al genoma. Il termine utilizzato dagli esperti per descrivere questo processo è MUTAGENESI.

La mutagenesi è la modificazione del codice genetico, con conseguente modifica delle triplette e del prodotto genico (proteina). L'alterazione indotta da una mutazione genica può avere 3 principali destini:

1. sospensione del prodotto genico indotta dall'introduzione del codone di STOP;
2. perdita di funzionalità del prodotto genico;
3. diminuzione o aumento dell'attività del prodotto genico.

Queste alterazioni del codice genetico possono riguardare sia le cellule germinali che quelle somatiche. Se le mutazioni colpiscono le cellule germinali (gameti maschili e femminili) vanno a provocare delle malattie geniche. Durante la meiosi, ad esempio, può avvenire una distribuzione errata dei cromosomi, con conseguenze che si ripercuotono nei nascituri, come ad esempio la sindrome di Down, nota come trisomia del cromosoma 21.
Se le mutazioni colpiscono le cellule somatiche, queste ultime possono andare incontro o meno alla formazione di neoplasie.
L'entità del danno mutageno dipende da numerosi fattori:

• concentrazione dell'agente mutageno nell'ambiente;
• distribuzione dell'agente mutageno nell'organismo umano;
• metabolizzazione dell'agente mutageno;
• reattività chimica dell'agente mutageno;
• capacità di riparazione del danno da parte delle cellule;
• capacità del tessuto bersaglio di riconoscere e sopprimere la moltiplicazione di cellule con proprietà aberranti.

Mutazione puntiforme

La mutazione puntiforme prevede un cambiamento di una base azotata. Questa sostituzione può essere una transizione od una transversione.

La transizione consiste nella sostituzione di una base della stessa classe, quindi una purina con una purina od una pirimidina con una pirimidina. L'adenina può quindi essere sostituita dalla Guanina e viceversa, mentre la Timina può essere sostituita dalla Citosina e viceversa.

La transversione consiste in uno scambio tra diversi base azotate, quindi una purina con una pirimidina.
Il risultato genico sarà un aminoacido sbagliato al posto di quello corretto, con delle potenziali conseguenze assai diverse tra loro.

ESEMPIO DI MUTAZIONE PUNTIFORME     

 
CTC = Leucina        se la Timina è stata sostituita con una Citosina      CCC = Prolina

Come si può notare, con la sostituzione di una sola base abbiamo una codificazione diversa di aminoacidi, quindi messaggi diversi.

Mutazione per spostamento del modulo di lettura

Questo tipo di mutazione consiste in una delezione o in un'addizione di coppie di nucleotidi. Avendo due triplette, GCC e CGG, che codificano per due aminoacidi, la prima per l'Alanina e la seconda per l'aminoacido Arginina, se interviene una mutazione per spostamento del modulo di lettura si dà origine a sequenze aminoacidiche diverse.

Mutazione silente

La mutazione silente è un'alterazione della tripletta codificante per un aminoacido, che in seguito a questa mutazione codifica sempre lo stesso aminoacido pur cambiando la sequenza genica.

Mutazione dissenso

La tripletta subisce una mutazione andando a codificare per un diverso aminoacido, quindi la sequenza genica viene alterata con modificazione del prodotto proteico finale. In questo caso la proteina può essere ancora funzionante se la mutazione è avvenuta in un punto della catena polipeptidica che influenza poco l'attività della proteina, ma se invece la mutazione è avvenuta in un punto importante della catena polipeptidica, l'attività della proteina può essere pesantemente o modificata.

Mutazione non senso

La mutazione non senso porta alla formazione di un codone di stop, quindi la proteina è nettamente più corta.

In che modo una sostanza mutagena provoca queste mutazioni? Esistono principalmente tre modi con cui le sostanze mutagene possono provocare gravi danni al DNA.

Il primo modo consiste nella sostituzione delle basi azotate. Alcune sostanze che inducono mutazioni hanno una struttura chimica molto simile alle basi puriniche e pirimidiniche, per cui vengono classificate come analoghi delle basi. Questi analoghi si sostituiscono quindi alle basi originali. Il problema sorge quando la DNA-polimerasi si troverà a replicare il DNA incontrando delle basi diverse; di conseguenza vi saranno degli errori a livello della replicazione dell'acido nucleico.
Il secondo  modo consiste in un'alchilazione delle basi da parte di agenti alchilanti. Questi agenti possono essere monoalchilanti, ed in tal caso si legano in un solo punto della base azotata, oppure bialchilanti, come le nitrosammine e l'aflatossina, che vanno a legarsi in più punti delle basi azotate.
Infine, il terzo modo consiste nell'introduzione di molecole planari che spostano il modulo di lettura, con conseguente modifica del risultato.

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