الطفرة الوراثية Genetic Mutation

تعرف الطفرة الوراثية على أنها التغير الحاصل في المادة الوراثية وتكون على مستوى الجين او الكروموسوم.

فعلى مستوى الجين تعرف الطفرة على أنها أي تغيير في القواعد النتروجينيه للدنا والتي بدورها تؤدي الى نتائج مؤذية (او في بعض الأحيان مفيدة) للصفة الوراثية. وتسمى العملية التي تؤدي الى حدوث الطفره بالتطفير Mutagenesis   والتي تكون :

1- طبيعية Natural : بفعل العوامل المطفره في الطبيعة ومن اهم أسبابها او عواملها:

• الصنوانية Tautomerism: تغيير قاعدة عن طريق إعادة تموضع ذرة هيدروجين، وذلك بتعديل نمط ترابط الهيدروجين لتلك القاعدة، مما يؤدي لازدواج نوكليوتيدات خاطئ أثناء التضاعف وكما موضح في الشكل ادناه:

• نزع البيورينات  Depurination: فقدان قاعدة بيورين لتشكيل موقع منزوع البورينApurinic Site (AP site) والذي يحدث نتيجة لازالة قاعده بيورينيه اثناء عمليات اصلاح الدنا.
• نزع الأمينات Deamination: نزع مجموعة أمين والتي تؤدي لتبدل قاعدة عادية الى اخرى مثلا تبديل السايتوسين الى يوراسيل كما موضح ادناه:

2- مستحثة Induced : والتي تحصل بشكل مقصود كما في بعض التجارب المختبرية التي تختبر القدرة التطفيرية لبعض المركبات او المؤثرات ومن العوامل التي تسبب الطفره المستحثة هي (تسمى العوامل  المطفره بـ Mutagen) :

اولا: العوامل الفيزياوية: وأهمها الأشعة والتي تنقسم الى:

• الأشعة المؤينة Ionizing Radiation : وأهمها الأشعة السينية X-ray  وأشعة كاما γ-ray حيث تعمل على عطب الدنا من خلال مايلي:

1- القطع في احد الشريطين Single Strand Breaks  من خلال تحطيم الاصره بين السكر والقاعده النتروجينيه او الاصره ثنائية الفوسفات (Phosphodiaster bond) . ويتم ذلك من خلال تكوين الجذور الحره للاوكسجين.

2- القطع في كلا الشريطين Double Strand Breaks  من خلال تحطيم الاصره بين السكر والقاعده النتروجينيه او الاصره ثنائية الفوسفات (Phosphodiaster bond) . . ويتم ذلك من خلال تكوين الجذور الحره للاوكسجين.

3- Base Damage

• الأشعة الغير مؤينة non-ionizing Radiation: وأهمها الأشعة فوق البنفسجية UV-light : حسب منظمة الغذاء والدواء الأمريكية ووكالة ناسا هنالك ثلاثة انواع من الأشعة :

UV-A 400 nm - 320 nm
UV-B 320 nm - 290 nm
UV-C 290 nm - 100 nm

ان اخطر هذه الأنواع هي UV-B حيث تعمل على عطب الدنا من خلال :

1- تكوين مركبات ضوئية photoproducts حيث تمتص الفوتونات المتأتية من الـ UV-B من قبل الدنا وتؤدي الى حالة من عدم الاستقرار وإعادة ترتيب الالكترونات مكونة هذه المركبات الضوئية وأهمها:

e.g. Thymine Dimer Cyclobutane pyrimidine dimer (CPD)

     6-4 pyrimidine –pyrimidone

2- استبدال قاعدة منفره او زوج قاعدي single-base or Double-base substitutions كما  في استبدال السايتوسين بالثايمين.

ثانيا: العوامل الكيمياوية: والتي تنقسم الى

1- مشابهات القواعد Base analogue mutagens : وهي مواد كيمياويه تشبه الى حد كبير القواعد النتروجينيه الاعتيادية(البيورينات والبرميدينات) وتمتاز بأنها ممكن ان ترتبط مع اكثر من نوع من القواعد النتروجينيه مسببة الطفره ومن هذه المواد:

• 5-برومويوراسيل 5-BU : لديه شكل كيتوني يشبه الثايمين وبذلك ممكن ان يرتبط مع ِ الأدنين وشكل اينولي يشابه الستيتوسين يمكنه من الارتباط مع الكوانين.

• 2-امينوبيورين 2-AP : على العكس من 5-BU لديه شكل كيتوني يشبه الادنين وبذلك ممكن ان يرتبط مع ِ الثايمين وشكل اينولي يشابه الكوانين يمكنه من الارتباط مع السايتوسين.

2- عوامل الالكلة Alkylator : هذه العوامل تتفاعل مباشرتا مع القاعدة النتروجينية وتتسبب في تغييرها الى قاعدة اخرى مسببة خطا في الارتباط mispairing  ومن هذه المواد:

Ethyl methane sulfonate (EMS)

حيث تعمل على تحويل الكوانين الى 6-اثيل كوانين (تشابه الادنين) والتي ترتبط بدورها مع الثايمين اي ان هذه الماده تحول الارتباط G:C الى A:T

Methyl methane sulfonate (MMS)

Diethylsulfate (DES)

Nitrosoguanidine (NTG, NG, MNNG)

Mastard gas

3- عوامل اخرى: وتشمل

• الهيدروكسيل امين الذي يحول مجموعه الامين في السايتوسين الى هيدروكسيل امين وبذلك يحول السايتوسين الى هيدروكسي يوراسيل الذي يرتبط بالادنين بدلا من الكوانين اي ان هذه الماده تحول الارتباط G:C الى A:T
• حامض النتروز الذي يعمل على سحب مجموعة الأمين من القواعد حيث يؤدي الى:

تحويل الادنين الى هايبوزانثين الذي يرتبط بالسايتوسيناي ان هذه الماده تحول الارتباط A:T الى G:C

تحويل السايتوسين الى اليوراسيل الذي يرتبط بالادنيناي ان هذه الماده تحول الارتباط G:C الى A:T

ثالثا: العوامل البايولوجيه: والتي تنقسم الى:

1- سلاسل الدمج IS insertion sequence)) التي يمكن ان تكون وحيدة أو مركبة تحتوي على مورثة أو عدة مورثات كتلك الخاصة بمقاومة المضادات الحيوية ومثالها IS10   و  IS1.

2- العوامل المتوضعه (الترانسبوزون) Transposones : ومثالها Tn3.

3- العاثيات البكتيرية الاندماجية Lysogenic bacteriophage .