تعريف الطفرة من حيث علم الوراثة الجزيئية

تشير الطفرة على المستوى الجزيئي إلى أي إضافة أو حذف أو استبدال لقواعد النوكليوتيدات في الحمض النووي. يتكون الحمض النووي من أربعة قواعد نيوكليوتيد مختلفة ، ويشكل ترتيب هذه القواعد رمزًا للأحماض الأمينية ، والتي تعد اللبنات الأساسية للبروتين. يجب الحفاظ على ترتيب القواعد في الحمض النووي لضمان صنع البروتين المناسب. لكن يمكن أن تحدث عدة أنواع مختلفة من الطفرات في الحمض النووي. تتراوح هذه من تأثير ضئيل أو معدوم على منتج البروتين إلى منع تصنيع البروتين المناسب.

تشير الطفرة الصامتة ، أو الطفرة النقطية ، إلى تغيير قاعدة نوكليوتيد واحدة. عندما يحدث هذا ، فإن قاعدة مختلفة تحل محل قاعدة نيوكليوتيد ومع ذلك لا تزال ترمز لنفس الحمض الأميني. يرمز قواعد النيوكليوتيدات للأحماض الأمينية في مجموعات من ثلاث قواعد ، تُعرف باسم الكودونات. يتم ترميز بعض الأحماض الأمينية من خلال أكواد متعددة ، مما يعني أنه يمكن أن يكون هناك أكثر من مجموعة واحدة من ثلاث قواعد والتي ترمز لهذا الحمض الأميني. في الطفرة الصامتة ، ينتج عن القاعدة المستبدلة كودون لا يزال يرمز لنفس الحمض الأميني. نظرًا لأنه تم ترميز نفس الحمض الأميني ، فلا يوجد تأثير على البروتين النهائي المصنوع من الجين.

الطفرة الخاطئة هي نوع آخر من الطفرات النقطية ، مع استبدال قاعدة نوكليوتيد واحدة. ومع ذلك ، في الطفرة المغلوطة ، الرموز الأساسية المستبدلة لحمض أميني مختلف. يؤدي التغيير في الأحماض الأمينية إلى تغيير البروتين النهائي الذي يتم تصنيعه. تعتمد شدة التغيير في البروتين على نوع استبدال الأحماض الأمينية الذي يحدث. تتشابه بعض الأحماض الأمينية مع بعضها البعض في حجمها وشحنها. إذا تم استبدال الحمض الأميني بحمض أميني له خصائص مماثلة ، فمن المحتمل أن يكون هناك تأثير ضئيل على بنية أو وظيفة البروتين الناتج ؛ ومع ذلك ، إذا كانت رموز الاستبدال لحمض أميني بخصائص مختلفة جدًا ، فقد يؤثر ذلك سلبًا على ينتج البروتين ويمكن أن يؤدي إلى إنتاج بروتين إما غير وظيفي أو له بروتين مختلف وظيفة. غالبًا ما تؤدي هذه الأنواع من الطفرات إلى الإصابة بالسرطان.

تؤدي الطفرة غير المنطقية إلى تأثيرات خطيرة. إنه نوع آخر من الطفرات النقطية ، لأنه ناتج عن استبدال قاعدة نوكليوتيد واحدة. في هذه الحالة ، ومع ذلك ، فإن رموز الكودون الناتجة لكودون التوقف ، بدلاً من الحمض الأميني. في الثدييات ، تتوقف ثلاثة رموز لترجمة البروتين. إذا كانت رموز الاستبدال الأساسية لكودون التوقف بدلاً من الأحماض الأمينية ، فإن إنتاج البروتين سيتوقف قبل الأوان ، مما يتسبب في تكوين بروتين مبتور. عادةً ما تكون البروتينات المقطوعة غير وظيفية لأنها تفتقد جزءًا من البروتين. هذه الأنواع من الطفرات شديدة الخطورة ويمكن أن تؤدي إلى العديد من الأمراض ، بما في ذلك السرطان.

يؤدي إدخال أو حذف قواعد النوكليوتيدات في مضاعفات بخلاف ثلاثة إلى حدوث طفرة في الإطارات. نظرًا لأن الكودونات تُقرأ في مجموعات من ثلاث قواعد ، فإن إدخال أو حذف قاعدة أو قاعدتين يؤدي إلى حدوث تحول في إطار قراءة الكودونات. يؤدي هذا إلى ترميز أحماض أمينية مختلفة تمامًا ويؤدي إلى إنتاج بروتين مختلف تمامًا. يمكن أن يتسبب هذا الترميز العشوائي الناتج أيضًا في تشفير كودون التوقف في منتصف الجين ، مما يؤدي ليس فقط إلى بروتين مختلف تمامًا ولكن أيضًا مبتور.