ما هي المطفرات؟

مفهوم المطفرات:

المطفرات هي عوامل تتلف الحمض النووي، ويمكن أن تؤدي اعتمادًا على قدرة الكائن الحي على إصلاح الضرر إلى تغييرات دائمة طفرات في تسلسل الحمض النووي، لكن العوامل التي تلحق الضرر بالحمض النووي يمكنها أيضًا إتلاف ثلاثي فوسفات ديوكسينوكليوزيد (dNTPs) والذي تستخدمه بوليميرات الحمض النووي لتكرار الحمض النووي.

يتم إنتاج الطفرات إذا تم دمج النيوكليوتيدات التالفة في (DNA) بشكل غير صحيح بدلاً من ذلك، قد تمنع المطفرات إصلاح الحمض النووي، كما لوحظ لعمل الكادميوم على مسار إصلاح عدم التطابق، ومعظم المطفرات هي عوامل داخلية المنشأ موجودة في الخلية في ظل الظروف الفسيولوجية العادية، وتشمل أنواع الأكسجين التفاعلية وعوامل الألكلة.

توجد المطفرات أيضًا في البيئة، وتشمل ضوء الشمس والعديد من المواد الكيميائية التي قد يتم تناولها في الأطعمة التي يأكلها الفرد أو في الهواء الذي يتنفسه، وتسمى المطفرات التي تعزز تطور السرطان المواد المسرطنة.

تأثير المطفرات:

قدمت تجارب مرور الطفرات دليلًا على فقدان اللياقة من الإفراط في الطفرات، ونظرًا لمعدلات الخطأ المرتفعة، فإن فيروسات الحمض النووي الريبي شديدة التأثر بالمطفرات التي تقضي على السكان من خلال كارثة الخطأ، وفي الواقع يرجع التأثير الكامل المضاد للفيروسات لعقار النوكليوزيد التناظري ريبافيرين على الأقل بالنسبة لفيروس شلل الأطفال، إلى الطفرات المعززة في الجينوم الفيروسي.

فيروسات أخرى مثل فيروس التهاب الفم الحويصلي وفيروس نقص المناعة البشرية وفيروس مرض الحمى القلاعية (FMDV) وفيروس التهاب السحايا المشيمية الليمفاوية تخضع أيضًا لطفرات قاتلة عند علاج الطفرات، إذ يعد انقراض فيروسات الحمض النووي الريبي المدفوع بالطفرات استراتيجية واعدة لمكافحة الفيروسات ومع ذلك، يمكن أن تظهر عزلات مقاومة للطفرات.

يطور فيروس شلل الأطفال الذي يمر بوجود الريبافيرين مقاومة للريبافيرين والمطفرات الأخرى عن طريق تغيير حمض أميني واحد، في البوليميراز الذي يزيد من دقة تكرار الحمض النووي الريبي، حيث كشفت البنية البلورية الكاملة لفيروس شلل الأطفال (RdRp) عن رؤى ميكانيكية في الدقة المعززة لهذا البوليميراز، وقد تغير الطفرة تشكيل الموقع النشط، مما يتيح مزيدًا من الوقت للتمييز الصحيح للنيوكليوزيد ثلاثي الفوسفات.

خصائص مضادة للطفرات:

تتشكل المطفرات الغذائية في ظل ظروف طهي ومعالجة معينة، ويمكن تعديل هذه المنتجات الضارة من خلال وجود مضادات الفطريات في توابل الطعام التي لها خصائص مضادة للأكسدة، ويمكن أن تعمل كمضادات للفطريات، حيث نظرًا لأن الطفرة هي إحدى الآليات التي يتسبب بها السرطان، فمن المرجح أن تمنع المادة المضادة للطفرات حدوث السرطان.

من بين المواد الكيميائية النباتية ثبت أن الكركمين مضاد للطفرات في العديد من الأنظمة التجريبية، وتمارس مركبات التوابل النشطة بيولوجيًا تأثيرها المضاد للسرطان بواحدة أو أكثر من الآليات التالية: بحكم خصائصها المضادة للأكسدة، أو عن طريق تعطيل المواد المسرطنة أو عن طريق تعزيز مستويات أنزيمات الحماية في الجسم.

تعديلات قاعدة غير مفيدة:

يمكن لبعض المطفرات إنتاج قواعد (DNA) معدلة تبدو غير مفيدة للبوليميراز، وقد يتم تجاوز هذه بطريقة عرضة للخطأ مع اختيار عشوائي لقاعدة مقابل القاعدة المعدلة، والمثال النهائي لهذه الفئة هو موقع بسيط، حيث تمت إزالة قاعدة القالب بالكامل.

يمكن أن يصنع البوليميراز فوق مثل هذه الآفات وإن كان ذلك غير فعال، إذ في الإشريكية القولونية يبدو أن هناك تفضيلًا لإدخال الأدينين مقابل الآفة غير المفيدة، لكن هذا ليس مطلقًا بينما في خلايا الثدييات مثل هذا التفضيل غير واضح، وبالتالي قد تؤدي آفة معينة غير مفيدة إلى مجموعة متنوعة من البدائل الأساسية.

حساسية البويضات لمطفرات الخلايا الجرثومية:

تم اختبار العديد من العوامل المدمرة للحمض النووي للتأثيرات في الخلايا الجرثومية، على الرغم من أن قاعدة البيانات الخاصة بالتأثيرات على الخلايا الجرثومية الذكرية أكبر بكثير من تلك الخاصة بالبويضات، ويمكن تطبيق الاختبار المميت السائد لطفرات الخلايا الجرثومية على الذكور أو الإناث.

في هذا الاختبار يتم إعطاء الحيوانات تعرضًا حادًا على فترات زمنية محددة قبل التزاوج مع شركاء غير معالجين، وبعد ذلك يتم فحص الإناث الحوامل الناتجة في وقت متأخر من الحمل بحثًا عن أعداد الأجنة الحية أو الميتة أو مواقع زرع الأجنة التي ماتت بعد وقت قصير من الزرع، بالإضافة إلى عدد الأجسام الصفراء لاستخدامها كمقياس لعدد الأجنة محتملة البويضات للتبويض.

يمكن بعد ذلك حساب الخسارة قبل وبعد الزرع، على الرغم من أن هذا الاختبار لا يمكن أن يميز بين وفيات الأجنة بسبب التأثيرات الجينية في البويضة وفقدان الحمل بسبب سمية الأم، أو التسمم غير الناجم عن البويضات أو حتى فشل الإخصاب إلا أنه يمكن استخدامه بالاقتران مع مقاييس أخرى لوظيفة البويضة مثل تحليل الكروموسوم، مورفولوجيا اللاقحة والانقسام أو تكوين الكيسة الأريمية لتوصيف التأثيرات الحادة للمواد الكيميائية على البويضة وإمكاناتها التنموية.