Pengertian Mutagen – jenis dan dampak

Mutagen adalah agen fisik atau kimia yang menginduksi mutasi dengan mengubah materi genetik, yang mungkin mengakibatkan kondisi penyakit.

Dalam bahasa yang sederhana, kita dapat mengatakan, mutagen adalah agen yang merusak materi genetik kita dan menghasilkan kelainan genetik – baik yang diturunkan maupun tidak.

Perubahan yang dibuat agen disebut mutasi yang mengubah urutan DNA dengan memasukkan, menghapus, translokasi, atau membalik urutan basa.

Topik saat ini sangat penting, untuk memahami mekanisme bagaimana mutasi genetik berasal di alam.

“Perubahan genotipe yang memengaruhi atau mengubah fenotip terkait disebut mutasi.”

Penyisipan, delesi, duplikasi, translokasi, inversi adalah beberapa jenis mutasi gen yang umum terjadi di alam sementara trisomi, monosomi dan kelainan kromosom numerik adalah beberapa kelainan kromosom.

Namun, tidak semua mutagen menyebabkan mutasi, beberapa mutasi muncul secara spontan karena kesalahan dalam replikasi, hidrolisis atau kesalahan rekombinasi.

Dalam artikel ini, kami akan membahas semua informasi tentang mutagen dan perannya dalam pengembangan penyakit.

Apa itu mutagen?

Saya pikir lebih baik memulai dari awal, Jadi mari kita mulai dari DNA, DNA adalah bahan genetik-rantai polinukleotida yang terbuat dari rantai panjang A, T, G, dan C. Bagian fungsional dari DNA-gen mengkode protein spesifik.

Jika urutan nukleotida dalam gen diubah, protein tidak dapat dibentuk atau protein yang diubah terbentuk darinya.

“Mutagen adalah agen yang diketahui baik secara fisik, kimia atau biologis menyebabkan mutasi dengan mengubah genotipe atau ekspresi gen yang menghasilkan kelainan genetik.”

Dengan kata lain, kita dapat mengatakan,

“Penyebab mutasi oleh agen apa pun dikenal sebagai mutagen.”

atau

“Agen alami atau buatan yang mengubah struktur atau urutan gen atau DNA dikenal sebagai mutagen.”

Jenis mutagen:

Tiga jenis mutagen yang berbeda diamati pada agen alami-fisik, agen kimia dan agen biologis.

Agen fisik:

  • Panas dan radiasi
  • Agen kimia
  • Agen interkalasi
  • Zat alkilasi
  • Agen deaminasi
  • Ion logam

Agen biologis

  • Virus
  • Bakteri
  • transposon

Radiasi:

Radiasi adalah agen mutagenik pertama yang dilaporkan pada tahun 1920.

Sinar UV, sinar-X, sinar alfa, neutron dan radiasi ionisasi dan non-ionisasi lainnya bersifat mutagenik.

Efek radiasi pada tingkat molekuler dengan merusak struktur DNA atau nukleotida. Kerusakan bisa mematikan atau sub-mematikan.

Radiasi elektromagnetik juga merupakan salah satu dari mutagen yang dikenal yang menyebabkan mutasi yang mematikan atau yang mematikan.

Salah satu jenis umum dari radion – radiasi iodisasi menghasilkan radikal bebas yang merusak, tidak hanya DNA tetapi juga protein dan lipid yang ada dalam sel.

Jenis sel yang membelah dengan cepat adalah salah satu jenis target untuk radiasi pengion seperti sinar-X, namun, tingkat keparahan kerusakan tergantung pada dosis radiasi.

Radiasi itu menyebabkan ikatan silang antara DNA atau protein, kerusakan kromosom, putusnya untai, atau hilangnya kromosom, juga, pada tingkat molekuler, hal itu menyebabkan penghapusan basa atau kerusakan untai DNA.

Radiasi sinar-X:

Sinar-X adalah salah satu jenis radiasi pengion yang paling umum digunakan dalam banyak praktik medis untuk berbagai keperluan. Namun, dosis untuk itu sangat rendah. Ia bahkan digunakan dalam praktik sterilisasi untuk menghancurkan mikroorganisme.

Pada tingkat molekuler, dosis mematikan sinar-X (350-500 rem) memecah ikatan fosfodiester antara DNA dan dengan demikian menghasilkan kerusakan pada untai.

Ini menyebabkan kerusakan untai multipel dan menghasilkan penghapusan bagian DNA. Jika kerusakan untai terjadi di kedua helai, itu akan menjadi mematikan bagi sel.

Sinar UV:

Sinar-UV adalah jenis radiasi non-ionisasi yang memiliki lebih sedikit energi di dalamnya, digunakan dalam proses sterilisasi dan dekontaminasi selama kultur sel dan percobaan mikrobiologi.

Lampu UV diserap oleh basa DNA serta protein pada 260nm dan 280nm, masing-masing.

Penyebab utama radiasi UV adalah penghapusan basa, kerusakan untai, ikatan silang dan pembentukan dimer nukleotida.

Sinar UV dapat diklasifikasikan ke dalam tiga kategori berbeda:

  • UV-A: rentang hampir terlihat (320nm) menyebabkan dimer pirimidin.
  • UV-B: (290-320nm) yang dipancarkan oleh sinar matahari dan salah satu mutagen utama menyebabkan perubahan DNA yang sangat mematikan.
  • UV-C: (180-290nm) salah satu bentuk UV yang paling banyak memakan energi dan sangat mematikan.

Mutasi yang diinduksi oleh UV adalah pembentukan dimer, dimer timin-timim dan dimer timin-sitosin umumnya terbentuk karena lesi ini menghambat replikasi dan transkripsi.

Jika tidak diperbaiki, dapat menyebabkan efek kesehatan yang serius.

Pembentukan dimerisasi pirimidin menyebabkan distorsi dalam struktur DNA dan mencegah pembentukan garpu replikasi selama replikasi.

Panas:

Panas adalah mutagen lain yang menyebabkan mutasi pada DNA kita. ketika kita memanaskan DNA, pada tingkat tertentu (> 95 ° C), DNA menjadi terdenaturasi – dua untai tunggal yang dihasilkan dari dsDNA.

Selain itu, panas ekstrem juga merusak DNA dan memutus ikatan fosfodiester juga.

Mutagen kimia:

Bahan kimia sebenarnya berbahaya bagi seluruh dunia. Efek mutagenik pertama dari mustard nitrogen dilaporkan oleh charlotte Auerbach pada tahun 1942.

(nitrogen mustard adalah gas beracun yang digunakan selama perang dunia 1 dan 2).

Basa analog

Basa analog adalah bahan kimia yang mirip dengan basa DNA-purin dan pirimidin atau secara struktural menyerupai basa DNA.

Bromouracil dan aminopurine adalah dua basa analog umum yang dimasukkan ke dalam DNA-bukan basa normal, selama proses replikasi.

5-bromouracil adalah molekul yang disintesis secara artifisial yang digunakan dalam penelitian genetik, yang tergabung dalam DNA sebagai pengganti timin.

Alih-alih kelompok metil timin, bromourasil mengandung Br kelompok-sangat menyerupai timin.

Ini berpasangan dengan adenin seperti timin dan menyebabkan mutasi.

Zat alkilasi:

Etilnitrosourea, gas mustard, dan vinil klorida adalah zat alkilasi umum yang menambah gugus alkil pada DNA dan merusaknya.

Agen menyebabkan kesalahan pasangan-basa dengan meningkatkan ionisasi dan menghasilkan celah pada untai DNA.

Basa purin teralkilasi dihilangkan oleh fenomena yang disebut depurinasi, meskipun depurinasi tidak bersifat mutagenik dan dapat diperbaiki dengan jalur perbaikan DNA.

Agen alkilasi umum:

  • Monometilhidrazin
  • Temozolomid
  • Dakarbazin
  • Busulfan
  • Thio-TEPA
  • Karmustin
  • lomustin
  • Dimetil sulfat
  • Etil etana sulfat

“Ketika nitriti (pengawet makanan) ditambahkan ke daging asap, ia membentuk nitrosamine seperti mutagen yang dapat menghancurkan DNA atau menciptakan ikatan DNA.”

Agen interkalasi:

EtBr-Etidium bromida yang digunakan selama elektroforesis gel agarosa adalah salah satu agen interkalasi.

Zat interkalasi lainnya seperti proflavin, jeruk asridin atau daunorubisin yang dioperasikan oleh mekanisme yang sama seperti EtBr.

Molekul-molekul menginterkalasi antara basa DNA dan mengganggu strukturnya. Jika dimasukkan selama replikasi, itu dapat menyebabkan mutasi frameshift. Itu juga dapat memblokir transkripsi.

Ion logam:

Ion logam juga berbahaya bagi DNA kita karena bertindak dalam varietas dengan cara yang berbeda. Nikel, kromium, kobalt, kadmium, arsenik, kromium, dan besi adalah beberapa ion logam umum yang menyebabkan mutasi.

Ion logam bekerja dengan memproduksi ROS, menghambat jalur perbaikan DNA, menyebabkan hipermetilasi DNA atau dapat secara langsung merusak DNA.

Agen biologis:

Virus, bakteri, dan transposon (non-coding DNA sequence) adalah mutagen biologis.

Virus: Kita semua tahu tentang HIV, benar! Agen penyebab AIDS. Virus adalah mutagen umum yang dikenal baik oleh kita dan menyebabkan masalah kesehatan yang mematikan.

Virus memasukkan DNA mereka ke dalam genom kita dan mengganggu fungsi normal DNA atau gen. Setelah memasukkan DNA, DNA direplikasi, ditranskripsi, dan diterjemahkan sebagai protein virus, bukan protein kita sendiri.

Bakteri: Beberapa bakteri juga berbahaya bagi peradangan penyebab DNA kita. Ini memicu kerusakan DNA dan kerusakan DNA.

Transposon: Mutagen biologis yang kurang dikenal adalah transposon. Transposon adalah sekuens DNA non-coding, melompat dari satu tempat ke tempat lain dalam genom dan mempengaruhi fungsi gen.

Berbeda dengan DNA virus, transposon adalah DNA kita sendiri yang diyakini berasal dari retrovirus.

Dampak mutagen:

Mutagen bersifat genotoksik-berbahaya bagi DNA kita dalam banyak hal, beberapa secara langsung memengaruhi DNA beberapa secara tidak langsung. Dan oleh karena itu, efek pasti dari masing-masing mutagen masih belum diketahui oleh kita.

Pada tingkat kromosom, mutagen dapat mengubah struktur atau jumlah kromosom. Seperti penghapusan, duplikasi, penyisipan, translokasi, monosomi dan nondisjunction adalah beberapa kelainan kromosom yang disebabkan oleh mutagen.

Mutagen juga mempengaruhi atau mengurai regulasi proses dogma sentral molekuler – replikasi, transkripsi dan terjemahan.

Pada tingkat molekuler, mutagen menciptakan mutasi gen yang berbeda mengakibatkan hilangnya fungsi, fungsi yang berubah atau protein non-fungsional.

Ini juga mengubah kodon, menghapus basa, mengubah basa, memutus ikatan hidrogen atau ikatan fosfodiester atau mengubah ekspresi gen.

Beberapa mutagen merusak proliferasi sel dan proses kematian sel sehingga menyebabkan kanker, mereka disebut karsinogen.

Mutagen biologis memperlambat perbaikan DNA atau proses sintesis DNA.

Beberapa jenis mutagen yang umum berdasarkan efeknya tercantum di sini:

  • Teratogen: teratogen adalah kelas mutagen yang menyebabkan kelainan bawaan.
  • Sinar-X, valproate, dan toksoplasma masing-masing merupakan teratogen fisik, kimia, dan biologis yang umum.
  • Karsinogen: Karsinogen adalah kelas mutagen yang menginduksi pembentukan tumor dan dengan demikian menyebabkan kanker. Berbagai macam agen dikategorikan sebagai karsinogen. Sinar-X / sinar-UV, Aflatoksin, dan retrovirus adalah karsinogen fisik, kimia, dan biologis yang umum, masing-masing.
  • Clastogen: klastogen adalah kelas mutagen yang bertanggung jawab atas kerusakan kromosom, penghapusan, duplikasi, dan penyusunan ulang. Sinar UV, Bleomycins, dan virus HIV adalah jenis umum dari klastogen fisik, kimia dan biologis.
  • Mutagen non-spesifik lainnya: mutagen lainnya bertanggung jawab atas kerusakan DNA dan tidak berfungsinya jalur perbaikan DNA. Sinar-X / panas, tak terhitung dan toksoplasma adalah beberapa mutagen non-spesifik.
Loading...