Մուտացիաներ և գենետիկական տարբերակներ

Մուտացիան ԴՆԹ-ի հաջորդականության կամ գենետիկական նյութի կազմակերպման կայուն փոփոխություն է։ Հաճախ նախընտրելի է «գենետիկական տարբերակ» եզրույթը․ փոփոխությունը պարտադիր չէ, որ լինի վնասում կամ հիվանդության պատճառ։ Տարբերակներն առաջանում են ԴՆԹ-ի պատճենման և վերականգնման սխալների, ինչպես նաև մուտագենների՝ օրինակ իոնացնող կամ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման և որոշ քիմիական նյութերի ազդեցությամբ։ Որոշ վիրուսներ նույնպես կարող են փոխել բջջի գենետիկական նյութը։ Մասնագիտացված գործընթացները, օրինակ՝ իմունային բջիջներում սոմատիկ հիպերմուտացիան, ունեն ֆիզիոլոգիական գործառույթ․ մեյոզի ժամանակ սովորական ռեկոմբինացիան ինքնին մուտացիա չէ։

Սեռական բջիջների փոփոխությունները կարող են փոխանցվել սերունդներին։ Սոմատիկ փոփոխություններն առաջանում են այլ բջիջներում և սովորաբար չեն ժառանգվում երեխաներին։ Կլինիկական նշանակությունը կախված է կոնկրետ փոփոխությունից, ախտահարված բջիջներից և գեների ֆունկցիայի վրա ազդեցությունից։

Քրոմոսոմների թվի փոփոխություններ

Քրոմոսոմների ամբողջական հավաքակազմերի թվի փոփոխությունը կոչվում է պոլիպլոիդիա․ օրինակ՝ տրիպլոիդիան համապատասխանում է 3n-ի, տետրապլոիդիան՝ 4n-ի՝ ի տարբերություն սովորական դիպլոիդ 2n հավաքակազմի։ Առանձին քրոմոսոմների կորուստը կամ ավելացումը կոչվում է անեուպլոիդիա։ Սա տարբերվում է ամբողջական հավաքակազմերի թվի փոփոխությունից․ օրինակ՝ տրիսոմիան որոշակի քրոմոսոմի երեք պատճենի առկայությունն է։

Քրոմոսոմների կառուցվածքային փոփոխություններ

Խոշոր վերադասավորումները կարող են ընդգրկել մեկ քրոմոսոմի հատված կամ մի քանի քրոմոսոմ․

• Դելեցիա՝ ԴՆԹ-ի հատվածի կորուստ։
• Դուպլիկացիա՝ հատվածի լրացուցիչ պատճենի առաջացում։
• Ինվերսիա՝ ԴՆԹ-ի հատվածի հակառակ կողմնորոշմամբ շրջում։
• Տրանսլոկացիա՝ հատվածի տեղափոխում, այդ թվում՝ տարբեր քրոմոսոմների միջև։

Հետևանքները կախված են վերադասավորման չափից ու տեղակայումից և գենետիկական նյութի քանակի փոփոխությունից։

Փոփոխություններ գենի սահմաններում

Գենային տարբերակները ներառում են նուկլեոտիդների փոխարինումներ, դելեցիաներ, ինսերցիաներ՝ ներդրումներ, դուպլիկացիաներ և այլ վերադասավորումներ։ Մեկ նուկլեոտիդի փոխարինումը միանուկլեոտիդային փոխարինում է․ այն կարող է տեղակայվել ԴՆԹ-ի կոդավորող, կարգավորիչ և այլ հատվածներում։

Հիմքերի փոխարինումները բաժանվում են տրանզիցիաների՝ պուրինի փոխարինում պուրինով (A↔G) կամ պիրիմիդինի փոխարինում պիրիմիդինով (T↔C), և տրանսվերսիաների՝ պուրինի փոխարինում պիրիմիդինով կամ հակառակը (A/G↔T/C)։

Ըստ կոդավորող հաջորդականության վրա հետևանքի՝ տարբերակում են․

• Հոմանիշ փոխարինում (same-sense)․ գենետիկական կոդի ավելցուկայնության շնորհիվ նոր կոդոնը կոդավորում է նույն ամինաթթուն։ Սա միշտ չէ, որ նշանակում է կենսաբանական ազդեցության բացակայություն․ երբեմն փոխվում է սպլայսինգը կամ էքսպրեսիայի կարգավորումը։
• Միսսենս տարբերակ․ կոդոնը սկսում է կոդավորել այլ ամինաթթու։ Սա կարող է փոխել սպիտակուցի ֆունկցիան, սակայն պարտադիր չէ, որ այն դարձնի ոչ ֆունկցիոնալ կամ առաջացնի հիվանդություն։
• Նոնսենս տարբերակ․ առաջանում է վաղաժամ ստոպ կոդոն, որը կարող է հանգեցնել սպիտակուցի կարճացման կամ համապատասխան ՌՆԹ-ի քայքայման։ Տեղեկատվական ՌՆԹ-ի երեք ստոպ կոդոններն են UAG (amber), UAA (ochre) և UGA (opal)։

Ուրացիլը (U) ՌՆԹ-ի սովորական հիմք է և կիրառվում է թիմինի (T), ոչ թե ցիտոզինի (C) փոխարեն․ դրա առկայությունը միայն ստոպ կոդոնների առանձնահատկությունը չէ։ ԴՆԹ-ում ցիտոզինի դեզամինացումը կարող է առաջացնել ուրացիլ և U–G անհամապատասխան զույգ։ Եթե վնասումը չի վերականգնվում, այն կրկնապատկումից հետո կարող է ամրապնդվել որպես փոխարինում։

Ընթերցման շրջանակի տեղաշարժ

Կոդավորող հաջորդականության մեջ երեքին ոչ բազմապատիկ թվով նուկլեոտիդների ներդրումը կամ կորուստը սովորաբար տեղաշարժում է ընթերցման շրջանակը (frameshift)։ Քանի որ կոդոնները կարդացվում են եռյակներով, փոխվում է հաջորդ նուկլեոտիդների խմբավորումը և հաճախ առաջանում է վաղաժամ ստոպ կոդոն։ Երեքին բազմապատիկ ներդրումը կամ դելեցիան սովորաբար չի տեղաշարժում շրջանակը, սակայն նույնպես կարող է խանգարել սպիտակուցի ֆունկցիան։ Այս դասակարգումը չի ընդգրկում տարբերակների բոլոր հնարավոր հետևանքները․ նշանակություն կարող են ունենալ նաև կոդավորող հատվածից դուրս փոփոխությունները։