Mutajen, biyolojide canlı organizmaların DNA veya RNA gibi hücresel bilgi ve yönetim zincirlerinin moleküler yapısını değiştirerek söz konusu organizmanın doğal olarak beklenen seviyenin çok üzerinde mutasyona uğramasına sebep olan fiziksel veya kimyasal etmenlerdir. Başka bir ifade ile; canlıların kalıtsal materyalinde değişiklikler meydana getiren maddeler ve dış etkenlere verilen bir isimdir. Örnek olarak, güneş ışınları, yapay ışıklar ve radyoaktif maddelerden yayılan mor ötesi, gama ve beta ışınları, kimyasal maddeler, sigara dumanı, hava kirliliğini oluşturan gazlar, bazı virüs ve bakteriler örnek olarak verilebilir.
Mutasyon, DNA nükleotid diziliminde bir değişiklik olarak tanımlanabilir. Ya kendiliğinden ya da çevre faktörleri tarafından tetiklenebilir. Bu değişiklikler, gametlerde oluşursa, bir nesilden sonraki nesillere geçer. Mutasyonların, çerçeve kaydırma mutasyonu (nükleotidlerin eklenmesi veya silinmesi), baz çifti ikameleri (bir pürin veya bir pirimidin, bir başka pürin veya pirimidin ile ikame edilir) ve kromozomal yeniden düzenlenme (çoklu genlerin inversiyonu veya translokasyonu) gibi birçok türü vardır.
DNA sekansında bir değişiklik, transkripsiyon ve DNA kopyalama sürecini değiştirebilir. Buna ek olarak, sentezlenen proteinlerin yapısını değiştirebilir ve böylece biyolojik fonksiyonları engelleyebilir. Bazı durumlarda, mutasyona bağlı fenotipik değişiklikler meydana gelmezse, bu değişiklikler sessiz mutasyon olarak bilinir.
Biyolojide Mutajen Nedir?
DNA sekansındaki değişiklikler, spontan DNA hidrolizi, DNA çoğaltmasında hata, rekombinasyon ve hasar görmüş DNA’nın onarımı gibi bazı biyolojik işlemler tarafından genellikle ortaya çıkar. Bu mutasyonların sıklığı genellikle 10-9’dur. Bununla birlikte, bazı ajanlar, mutasyona neden olabilir veya sıklığı arttırabilir. Bu ajan mutajen olarak bilinir. Dolayısıyla bir mutajen, bir organizmanın DNA’sındaki nükleotid diziliminde bir değişiklik meydana getirebilecek bir madde olarak tanımlanabilir. Mutajenler; DNA’da kansere neden olabilecek zararlı değişikliklere neden olurlar ve kanserojen maddeler olarak bilinirler.
Mutajen Türleri Nedir?
Mutajenler DNA’ya doğrudan zarar verebilir. Bazen bazı ajanlar (promuterjanlar) yaşayan hücreler tarafından alınır ve bazı metabolitler üretilir, bu da mutajen gibi davranır. Fiziksel, Kimyasal ve Biyolojik olmak üzere üç çeşit mutajen vardır.
1- Fiziksel Mutajenler
260 nm üzerindeki UV ışınları, pirimidin dimerler olarak bilinen DNA’da belirli moleküler lezyonlara neden olur. İçinde bitişik timin ve sitozin bazları birbirleriyle kovalent bağlar oluşturur. Siklobütan pirimidin dimerleri ve 6,4 fotoprodüktörler oluşan ortak ürünlerdir.
X-ışınları ve gama ışınları gibi iyonlaştırıcı radyasyonlar genellikle DNA ipliğinde kırılmaya neden olur. Bu radyasyona maruz kalma, çoğu hücrenin ciddi hasar görmüş veya öldürülmüş olduğu deterministik etkiye sahip olabilir. Bazen bunlar, kansere yol açan stokastik bir etkiye sahip olabilir ve gamet DNA’sında değişiklikler olabilir. İyonlaştırıcı radyasyona maruz kaldıktan sonra, kanserin kendini göstermesi birkaç yıl sürebilir. Bazen, radyoaktif bozunma, izotop karbon 14C’yi azota değiştirebilir.
2- Kimyasal Mutajenler
Bazı kimyasal maddeler, DNA diziliminde bir değişikliğe neden olmak için çeşitli yollarla DNA ile reaksiyona girer.
Reaktif oksijen türleri (ROS) süperoksitler, hidrojen peroksit ve hidroksil kökleri gibi kimyasaldır. Bu kimyasallar, DNA’da birçok baz ilavesi, çapraz bağlar ve çentikler oluşmasını sağlar.
Bisülfit ve azot gibi kimyasalların deaminasyonuyla sitozin, urasil’e hidrolize edilir ve amonyak serbest bırakılır.
Temel analoglar yapısal olarak nükleotit bazlarına benzer kimyasallardır ve bazen nükleotid bazların yerine ikame edilirler, 2-aminopurin ve bromourasil bu kimyasal ajanların en yaygın örnekleridir.
Metilnitronitrosoguanidin (MNNG), Etilmetan sülfonat (EMS) ve Etil etan sülfonat (DES) gibi belirli alkilleyici ajanlar bazlara veya fosfat gruplarına bir metil veya etil grubu aktararak DNA uyumsuzluğu eşleştirmesi, DNA’nın çapraz bağlanması ve DNA’daki çentikler oluşmasına sebep olur.
Akridin orange, proflavin ve etidyum bromid gibi ara maddeler DNA’daki azotlu bazlar arasına sokulur ve DNA’da çerçeve kayması mutasyonuna neden olur.
3- Biyolojik Mutajenler
Virüsler genellikle konakçı hücrelere enfekte olur ve genetik materyali konakçı genomuna enjekte eder, bu bazen konukçu hücrelerde bir değişikliğe neden olabilir ve onları kanserli hücrelere dönüştürebilir. Bu tür virüslere örnek olarak İnsan papilloma virüsü, Kaposi sarkomu ile ilişkili herpesvirüs, hepatit C virüsü vb.
Helicobacter pylori gibi bakterilerin enfeksiyonu konakçı genomunda bir değişikliğe neden olmakla birlikte gastrik kanser prevalansında artışa neden olmuştur. Dahası, bakteriyel sitotoksin metabolik türevinin DNA’ya doğrudan zarar verebileceğinden şüphelenilmektedir.
Transpozonlar kendilerini genomdan uzaklaştıran veya kendileri yerleştiren DNA sekanslarıdır. Ayrıca atlama genleri olarak da bilinirler. Transposonlar, DNA’nın bir bölümünden diğerine geçtikçe, genomda mutasyona ve genomun değişimine neden olan bazı değişiklikler oluşturma eğilimindedirler.
Mutajenlerin doğada zararlı etkileri olmasına rağmen, cisplatin, doksorubisin ve iyonlaştırıcı radyasyon gibi mutajenler kanser hücrelerinin yok edilmesinde uygulanmıştır.
