Dalam bahasa yang sederhana, kita dapat mengatakan bahwa mutagen adalah agen yang merusak materi genetik kita, biasanya DNA dan menghasilkan kelainan genetik – baik yang diturunkan atau tidak. Atau:
Apa pun yang menyebabkan mutasi disebut sebagai mutagen.
Selanjutnya, kita akan memahami bagaimana bahan kimia, fisik, atau biologis yang berbeda memengaruhi DNA atau materi genetik kita dengan mengubah urutan basa atau ekspresi gen tertentu.
Penyebab umum dari mutagen apa pun adalah pertumbuhan sel yang tidak terkontrol oleh kanker.
“Perubahan genotipe yang memengaruhi atau mengubah fenotip terkait dikenal sebagai mutasi.”
Penyisipan, penghapusan, 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 mutasi muncul karena mutagen, beberapa mutasi muncul secara spontan oleh kesalahan dalam replikasi, hidrolisis atau kesalahan rekombinasi. Dalam artikel ini, kami akan membahas semua informasi tentang mutagen dan perannya dalam pengembangan penyakit.
Pengertian
Mutagen adalah agen fisik, kimia atau biologis yang menyebabkan mutasi dengan mengubah bahan genetik yang mungkin mengakibatkan kondisi penyakit. Ini adalah zat yang meningkatkan frekuensi mutasi pada populasi tumbuhan atau hewan, yang dapat menyebabkan berbagai konsekuensi. Beberapa bahan kimia memiliki sifat mutagenik, dan radiasi seperti sinar ultraviolet dan sinar-x adalah sumber umum lainnya dari mutasi.
Karena mutagen dapat menyebabkan mutasi genetik, beberapa dari mereka dapat berkontribusi terhadap perkembangan kanker, membuat mutagen ini karsinogenik selain mutagenik.
Ada sejumlah cara di mana mutagen dapat bekerja dalam organisme hidup. Sebagian besar menyerang DNA, mempengaruhi kode genetik organisme.
Beberapa berhasil memasukkan diri ke dalam DNA secara langsung, menyebabkan hewan untuk mulai bereproduksi mutagen karena berpikir bahwa itu termasuk dalam DNA. Lainnya menyebabkan kerusakan struktural, yang menyebabkan kesalahan genetik yang dapat menjadi bencana karena sel-sel mulai bereplikasi, dan lain-lain memanipulasi DNA, memaksanya untuk menghasilkan sesuatu yang berbahaya.
Janin sangat rentan terhadap mutagen karena mereka tumbuh dan berkembang begitu pesat, yang mengapa wanita hamil diperingatkan untuk ekstra hati-hati di sekitar radiasi dan bahan kimia.
Orang pertama mulai memahami bagaimana mutagen bekerja di tahun 1920-an, ketika para peneliti dalam proses mengeksplorasi radiasi mencatat berbagai mutasi pada organisme terkena radiasi tingkat tinggi.
Seiring waktu, hubungan antara mutagenik banyak bentuk radiasi dan bahan kimia dibuat, menggambarkan kebutuhan untuk mengamati tindakan pencegahan di laboratorium penelitian, dan untuk menguji produk dengan seksama sebelum melepaskan mereka kepada masyarakat umum.
Sementara para dokter belajar mereka kecewa pada 1950-an dengan thalidomid, mutagen tidak selalu konsisten atau diprediksi. Meskipun banyak organisme hidup memiliki kode genetik sangat mirip, mutagen dapat menyebabkan masalah dalam satu organisme, tetapi tidak di negara lain. Dalam kasus thalidomid, obat menyebabkan cacat lahir pada manusia, itu tetapi tidak pada hewan diuji.
Mutagen adalah zat yang meningkatkan frekuensi mutasi pada populasi tanaman atau hewan, yang dapat menyebabkan berbagai konsekuensi
Selain menyebabkan mutasi pada organisme hidup, seperti misalnya ketika paparan mutagen mengarah ke perkembangan tumor kanker, mutagen juga dapat menyebabkan cacat lahir.
Selanjutnya, paparan mutagen dapat mengakibatkan transmisi semacam bom waktu genetik, gen yang bermutasi atau urutan yang mungkin menjadi masalah di generasi mendatang. Mutagen tersebut dapat menyebabkan perkembangan sifat resesif yang dibawa keluar ketika dua keturunan orang yang terkena substansi memiliki anak.
Penyebab munculnya cacat lahir mungkin sulit untuk dijabarkan jika paparan terjadi beberapa generasi lalu, menyebabkan kebingungan bagi orang tua dan dokter pengawas.
Jenis mutagen:
Tiga jenis mutagen yang berbeda diamati pada agen alami-fisik, agen kimia dan agen biologis.
Agen fisik:
- Panas dan radiasi
Agen kimia:
- Basa Analog
- Agen interkalasi
- Zat alkilasi
- Agen deaminasi
- Ion logam
Agen biologis:
- Virus
- Bakteri
- transposon
Agen fisik:
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.
Biasanya, radiasi secara langsung merusak struktur DNA atau nukleotida yang bisa mematikan atau sub-mematikan. Radiasi elektromagnetik juga merupakan salah satu mutagen yang dikenal yang menyebabkan mutasi mematikan atau sub-mematikan (Membunuh organisme / sel atau mengubah fungsi sel atau protein atau gen).
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.
Sel-sel yang membelah dengan cepat adalah target utama untuk radiasi pengion seperti sinar-X, namun, tingkat keparahan kerusakan tergantung pada dosis radiasi.
Radiasi menyebabkan ikatan silang DNA atau protein, kerusakan kromosom, putus untai atau hilangnya kromosom, juga, pada tingkat molekuler, hal itu mendorong 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 moderat. 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 menciptakan kerusakan untai ganda 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 mikrobiologis. DNA dan protein menyerap sinar UV masing-masing 260 dan 280nm.
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) dipancarkan oleh sinar matahari. Sinar UV ini sangat mematikan bagi DNA kita.
- UV-C: (180-290nm) salah satu bentuk UV yang paling banyak memakan energi dan sangat mematikan.
Mutasi imbas UV adalah pembentukan dimer seperti dimer timin-timin dan dimer timin-sitosin. Dimer juga memblokir replikasi dan translasi. Jika tetap tidak diperbaiki, dapat menyebabkan masalah kesehatan yang serius.
Pembentukan dimerisasi pirimidin menyebabkan distorsi dalam struktur DNA dan mencegah pembentukan garpu replikasi selama replikasi.
Panas:
Panas adalah mutagen lain yang memicu mutasi pada DNA kita. ketika kita memanaskan DNA, pada tingkat tertentu (> 95 ° C), DNA menjadi terdenaturasi- dua DNA beruntai tunggal 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.
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 analog basa umum yang dimasukkan ke dalam DNA-bukan basa normal, selama proses replikasi.
5-bromouracil adalah molekul buatan yang disintesis – analog basa yang digunakan dalam penelitian genetik yang tergabung dalam DNA sebagai pengganti timin. Alih-alih kelompok metil timin, bromourasil mengandung Br-kelompok yang sangat mirip dengan timin.
Ini berpasangan dengan adenin seperti timin dan menghasilkan mutasi.
Dengan demikian pasangan basa TA digantikan oleh pasangan basa GC pada akhir replikasi dan ini terjadi karena pergeseran tautomerik 5-BU dari bentuk ‘enol’ ke ‘keto’.
Aminopurin:
Analog basa lain adalah AP atau amino purin yang mirip dengan adenin dan dapat berpasangan dengan T atau C, meskipun berpasangan dengan C lebih jarang. Hal ini juga dapat menyebabkan transisi AT ke GC atau GC ke AT selama replikasi.
Zat alkilasi:
Etilnitrosourea, gas mustard, dan vinil klorida adalah zat alkilasi umum yang menambahkan gugus alkil pada DNA dan merusaknya. Agen menginduksi 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 oleh jalur perbaikan DNA.
Agen alkilasi umum:
- Monometilhidrazin
- Temozolomid
- Dakarbazin
- Busulfan
- Thio-TEPA
- Karmustin
- Lomustin
- Dimetil sulfat
- Etil etana sulfat
“Ketika nitrit (pengawet makanan) ditambahkan ke daging asap, ia membentuk nitrosamin seperti mutagen yang dapat menghancurkan DNA atau menciptakan ikatan DNA.”
Agen interkalasi:
Apakah ada sesuatu yang muncul di benak Anda?
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.
Agen interkalasi menyebabkan penghapusan atau penyisipan dan mengganggu struktur DNA.
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 menghasilkan ROS (spesies oksigen reaktif), menghambat jalur perbaikan DNA, menyebabkan hipermetilasi DNA atau secara langsung dapat merusak DNA.
Mutagen kimia lainnya:
Spesies oksigen ROS-reaktif, benzena, karet sintetis dan produk-produk karet, natrium azida, amina aromatik, alkaloid, agen deaminasi dan PAH (Polycyclic aromatic hydrocarbon) adalah mutagen lain yang membuat mutasi berbeda.
Agen biologis:
Virus: Kita semua tahu tentang HIV, benar! Agen penyebab AIDS. Virus adalah mutagen umum yang dikenal oleh kita dan menciptakan 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 protein virus, bukan protein kita sendiri. Partikel virus yang matang terbentuk dalam sel.
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. Kami telah membahas seluruh seri tentang transposon dan elemen transposabel. Silakan baca di sini.
Dampak mutagen:
Mutagens bersifat genotoksik-berbahaya bagi DNA kita dalam banyak hal, beberapa secara langsung mempengaruhi 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 dihasilkan oleh mutagen.
Mutagen juga mempengaruhi atau menghilangkan proses dogma sentral molekuler – replikasi, transkripsi dan translasi. Pada tingkat molekuler, mutagen menciptakan mutasi gen yang berbeda menghasilkan hilangnya fungsi, fungsi yang berubah atau protein non-fungsional.
Mutagen juga mengubah kodon, menghapus basa, mengubah basa, memutus ikatan hidrogen atau ikatan fosfodiester dan 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 umum berdasarkan efeknya tercantum di sini:
- Teratogen: teratogen adalah kelas dari mutagen yang menyebabkan kelainan bawaan. Sinar-X, valproate, dan toksoplasma masing-masing adalah fisik, kimia, dan teratogen biologis.
- Karsinogen: Karsinogen adalah kelas mutagen yang menginduksi pembentukan tumor dan menyebabkan kanker. Berbagai macam agen dikategorikan sebagai karsinogen. Sinar-X / sinar-UV, Aflatoksin, dan retrovirus adalah karsinogen fisik, kimia, dan biologis yang umum.
- Clastogen: Clastogen adalah kelas mutagen yang bertanggung jawab atas kerusakan kromosom, penghapusan, duplikasi, dan penyusunan ulang. Sinar UV, Bleomycin, dan virus HIV adalah jenis umum dari klastogen fisik, kimia, dan biologis.
Mutagen non-spesifik lainnya: Ini bertanggung jawab atas kerusakan DNA dan tidak berfungsinya jalur perbaikan DNA. Sinar-X / panas, tak terhitung dan toksoplasma adalah beberapa mutagen yang tidak spesifik.
Mutagen bermanfaat …
Sekarang, ini adalah sesuatu yang menarik, para ilmuwan menggunakan berbagai mutagen fisik, kimia atau biologis untuk berbagai keperluan. Misalnya, EtBr digunakan sebagai pewarna interkalasi selama elektroforesis gel agarosa. Memancarkan neon dan pita-pita DNA dapat divisualisasikan pada gel.
Metode panas digunakan selama reaksi berantai polimerase untuk denaturasi DNA. Ini memfasilitasi DNA beruntai tunggal untuk berbagai aplikasi. Sinar UV digunakan untuk proses dekontaminasi atau sterilisasi dalam genetika serta mikrobiologi. Sinar UV menghancurkan semua bakteri atau virus yang ada di ruang kultur atau kap laminar.
Transposon digunakan sebagai sarana untuk mentransfer gen yang diinginkan di lokasi tertentu dalam genom. Dengan demikian digunakan dalam percobaan terapi gen.
Kesimpulan:
Berkat sistem perbaikan DNA kami, hampir semua mutasi DNA abnormal diperbaiki olehnya.
Dengan mengadopsi gaya hidup sehat, kita dapat menyelamatkan DNA kita dari efek berbahaya dari mutagen. Misalnya, gunakan teriakan matahari saat keluar di bawah sinar matahari. Makan makanan sehat dan jauhi radiasi yang tidak perlu.
Mutagen berbahaya, tetapi tidak selalu. Beberapa mutasi juga bermanfaat bagi kita, tetapi itu jarang terjadi. Faktanya, fenotip yang berbeda untuk kelangsungan hidup kita berasal karena mutasi yang berbeda tetapi mungkin bukan berasal dari mutagen.
Sumber gini.com
EmoticonEmoticon