Mutasyon Nedir?

Türk Dil Kurumu’na göre dilimize Fransızca’dan (mutation) geçen mutasyon kelimesi “Değişinim” anlamına gelmektedir.

Mutasyon ya da değişinim, bir canlının genomu içindeki DNA ya da RNA diziliminde meydana gelen kalıcı değişmelerdir. Mutasyona sahip bir organizma ise mutant olarak adlandırılır.

Virüsler, diğer mikroorganizmalardan daha fazla genetik varyasyonlara açıktırlar ve maruz kalırlar. Bu değişiklikler, genellikle, genetik yapıda oluşan ve fenotipe de etkileyen mutasyonlar sonucunda ortaya çıkmaktadırlar. Virüsler uygun (permisif) canlı sistemlerde (deneme hayvanları, embriyolu yumurtalar, hücre kültürleri) üreyerek kısa bir süre içinde milyonlarca hatta milyarlarca yeni nesil oluşturabilmektedirler. Gayet doğaldır ki, DNA veya RNA’nın bu kadar fazla replikasyonları sırasında, genetik düzeyde kendiliğinden (doğal veya spontane olarak) bazı değişmeler meydana gelmektedir. Bazen de virüslerin üretildikleri ortama ilave edilen bir kısım mutajenik maddeler, mutasyonlara yol açarak, böyle değişikliklerin oranını daha da artırmaktadır. Spontane mutasyonların oranı, normal koşullar altında, genellikle, çok sınırlı (10-6- 10-8 arası) olmasına karşın, mutajenik maddelerin katılımı ile bu oran çok yükselmektedir (10-3 – 10-4). Mutasyonlar sonucunda, orijinallerine göre değişik genotipte ve buna bağlı olarak fenotipte gözlemlenen ve saptanan yeni nesiller (mutantlar) meydana gelirler. Ancak, mutasyonları tam veya kısmen de olsa önlemek ve düzeltmek için, üredikleri sistemlerde, bazı mekanizmalar da yok değildir. Bu düzeltme sistemleri, virüslerin genomlarından ziyade, hücrelerde bulunmaktadır. Bunlar da çoğu zaman yetersiz kalmaktadırlar. Çünkü, bazı virüslerin replikasyonları ve ekspresyonlarında görevli enzimlerinin böyle bir aktivitesi bulunmamaktadır. Bu olgu, bakterilerde çok daha etkindir.

            Nükleik asitlerin yapılarını oluşturan bazların sırasında ve türlerinde birçok tarzda değişiklikler görülebilmektedir. Bunların arasında başlıca,  

1) Nükleik asitlerin normal baz sıraları arasından bir baz çiftinin çıkması (delesyon) veya baz sıraları arasına bir baz çiftinin girmesi (insersiyon) sonucunda mutasyonlar ortaya çıkabilirler (çift iplikçikli genoma sahip virüslerde).

2) Baz sıraları arasına bir bazın girmesi veya baz sıralarından bir bazın çıkması sonucunda mutasyonlar görülebilir (tek veya çift iplikçikli genomlarda).

3) Bir baz çiftinin yerini yine aynı türden diğer bir baz çiftinin (transisyonel mutasyonlar) veya farklı türden bir baz çiftinin alması (transversiyonal mutasyonlar) mutasyonlara yol açabilir (çift iplikçikli genoma sahip viruslarda) (nokta mutasyonları).

4) Aynı iplikçik üzerinde yan yana bulunan bazlar arasında kovalent bağlar kurularak ortaya çıkan birleşmeler (genellikle, timin dimerleri arasında oluşan dimerizasyon gibi) mutasyonlara neden olabilmektedir (tek veya çift iplikçikli genomlarda).

5) Tek veya çift iplikçikli genomlarda, değişik tarzlarda (baz-şeker bağlarının kopması, bazlar arası karşılıklı hidrojen bağlarının parçalanması, çapraz bağların kurulması, şeker-fosfat molekülleri arasındaki bağların kopması ve diğer nedenler) mutasyonlar (hafif veya önemli) ortaya çıkabilmektedir.

Mutasyonun Etkileri

Mutasyonun genler üzerinde etkileri farklı olur. Bazısı biraz etkili olurken, bazısı tamamen etkisiz olur. Bazısı faydalı sonuçlar oluştururken bazısı genlerin fonksiyonlarını yitirmesine neden olur. Mutasyonlar genelde proteinleri değiştirerek canlıların farklı koşullara adaptasyonlarına imkân sağlar. Genetik materyal doğal olaylarla veya yapay yollarlar değiştirilebilir. Oluşan genetik değişiklikler organizmayı etkileyebileceği gibi etkilemeyebilir de. Bazı mutasyonlar tek bir organizmayı etkileyebilirken bazen tüm türü etkileyebilir hatta bazen tüm ekosisteme etkisi olabilir. Birçok mutasyon genetik süreçteki hatalar nedeniyle oluşturabilir. Örneğin bazı nokta mutasyonları DNA replikasyonundaki hatalar nedeniyle oluşur. DNA replikasonunu gerçekleştiren DNA polimeraz enzimi replikasyon esnasında her 10 milyon bazda bir hatalı nükleotid ekler. Bu ufak değişiklikler zamanla birikir. Çevresel stres koşulları arttığında bakterilerdeki mutasyon hızı artabilir. Bu aslında organizma için faydalı sonuçlar doğurur. Böylece bakteride yeni karakterler oluşabilir ve yeni karakterler bakterinin zor çevre koşullarının üstesinden gelmesine yardım edebilir.

Mutajenler Nelerdir?

Bazı mutasyonlar çevrede bulunan kimyasal veya fiziksel mutajenik maddelerden kaynaklanabilir.

Kimsayasal mutajenler: böcek ilaçları, tarım ilaçları, bazı bitki alkoloidleri, sigara dumanı ve çevresel kirlilik.

Fiziksel mutajenler: X-ray ve UV (ultraviolet ışık) gibi elektromanyetik radyasyonlar.

Eğer bu mutajenler DNA ile temas ederlerse, DNA’da yüksek oranda mutasyon oluşturabilirler. Bazıları kromozomal mutasyonlarda oluşturabilir. Hücre çoğu kez mutasyonları tamir eder. Fakat bazen mutasyonlar kalıcı olur.

Zararlı ve Faydalı Mutasyonlar

Mutasyonun genler üzerinde etkileri farklı olur. Bazısı biraz bazısı tamamen etkisiz olur. Bazısı faydalı sonuçlar oluştururken bazısı genlerin fonksiyonlarını yitirmesine neden olur. Mutasyonun faydalı mı zararlı mı olduğu organizmanın içinde bulunduğu duruma göre değişir. Mutasyonlar çoğu kez negatif etkide bulunurlar çünkü genlerin normal fonksiyonlarını yitirmesine neden olurlar. Fakat mutasyonsuz organizmalar asla değişemez çünkü mutasyonlar türlerdeki genetik varyasyonun kaynağıdır. Örneğin kanser, mutasyonların negatif etkisine iyi bir örnektir. Orak hücre anemisinde kırmızı kan hücresinin şekli değişmiştir. Orak hücre anemisi, kanın oksijen taşıyan proteini hemoglobinde bir nokta mutasyonu sonucu oluşmaktadır. Orak hücre anemisi olan kişilerde şiddetli ağrılar, sık enfeksiyonlar ve büyüme anormallikleri görülür. Bazı mutasyonlar organizmalar veya türler için oldukça faydalı olabilir. Örneğin mutasyonlar birçok böceğin kimyasal pestisitlere direnç kazanmasını sağlamıştır. Bazı mutasyonlar mikroorganizmaların çevrelerindeki kimyasallara adaptasyon sağlamalarına imkân sağlamıştır. Özellikle bitkilerde mayoz bölünme sırasında iki genom seti bölünmeyerek triploid (3n) veya tetraploid (4n) yavrular oluşur. Böylelikle yeni organizmalar ekstra kromozom setine sahip olurlar. Bu tip kromozom setine poliploidi denir. Polipoidler genelde diploidlerden daha iri ve güçlü olurlar.

Özlem Yıldırım