Mutaties in het erfelijk materiaal

Mutaties zijn veranderingen in de DNA-structuur die bij celdeling aan de volgende generaties worden doorgegeven. Er zijn drie belangrijke soorten mutaties: genmutaties, chromosoommutaties en genoommutaties. Factoren die zulke structuurveranderingen veroorzaken, noemt men mutagene factoren.

Mutagene factoren

Zoals eerder vermeld, zijn mutagene factoren de oorzaken van veranderingen in de DNA-structuur en zijn ze vaak ook cancerogeen, oftewel kankerveroorzakend. Er is echter een verschil tussen kankerveroorzakende en mutagene factoren. Bij kanker treedt er een mutatie op in gewone cellen terwijl mutagene stoffen in gameten (geslachtscellen) kunnen voorkomen. Er zijn een aantal potentiële mutagene factoren gekend:

• Hoogenergetische straling die vrijkomt uit radioactieve stoffen en röntgenstralen kan een verandering in het DNA veroorzaken. Bijvoorbeeld: huidkanker door overmatige blootstelling aan UV-stralen.
• Chemische stoffen, zoals: herbiciden, peroxiden en stikstofverbindingen zijn mutagene stoffen omdat hun chemische verbindingen erg lijken op die van de stikstofbasen van het DNA of omdat ze er makkelijk mee kunnen reageren.
• Bepaalde virussen kunnen hun eigen DNA inbouwen in dat van de gastheer en daarmee de structuur van het DNA van de gastheer veranderen. Een bekend voorbeeld is het HIV-virus.
• Toevallige fouten bij replicatie van het DNA gebeuren zelden, maar zijn niet onmogelijk. Zo kan er bijvoorbeeld een basenpaar verkeerd gekopieerd worden.

Genmutaties

Bij genmutaties situeert de afwijking zich in één enkele gen, dit noemt men ook een monogene aandoening. Meestal is er dan een basenpaar veranderd en brengt zo'n mutatie geen gevolgen met zich mee, omdat ze in een niet- voor-eiwitten-coderend DNA voorkomt. Uiteraard zijn er ook gevallen waarbij de wijziging van slechts één basenpaar negatieve gevolgen kan hebben. Als er één basenpaar wegvalt, verliezen alle tripletten hun oorspronkelijke betekenis.

Bijvoorbeeld:

• EEN KAT EET WAT UIT HET VAT

Neem K uit KAT weg:

• EEN ATE ETW ATU ITH ETV AT

Deze verandering heeft als gevolg dat er voor een stuk verkeerde aminozuren worden aangemaakt.

Sikkelcelanemie

Een bekende ziekte die veroorzaakt wordt door één foute base is sikkelcelanemie. Hierbij treedt er verandering op in het gen dat zorgt voor de aanmaak van hemoglobine. Triplet GAG verandert in GTG, waardoor er bij verzuring hemoglobinemoleculen klonteren tot lange, stijve ketens die de rode bloedcellen vervormen. Een mens kan een homozygote of heterozygote drager zijn van de gemuteerde gen die voor sikkelcelanemie codeert.

Bij homozygote dragers van sikkelcelanemie komen er in het bloed alleen sikkelvormige rode bloedcellen voor. Rode bloedcellen zijn levensbelangrijk, omdat zij zuurstof transporteren door het lichaam. Bij een inspanning moeten deze rode bloedcellen zuurstof naar alle weefsels van het lichaam vervoeren, maar aangezien deze rode bloedcellen cikkelvormig zijn, kunnen ze niet makkelijk buigen om in kleine haarvaatjes te geraken. Hierdoor verstoppen de haarvaten en geraakt er geen bloed bij de nodige weefsels. Bovendien kunnen de sikkelvormige rode bloedcellen minder zuurstof opnemen en haken ze in mekaar. Dit zorgt voor extreme bloedarmoede.

Heterozygote dragers van het gemuteerde gen bezitten zowel normale als gemuteerde hemoglobine in de rode bloedcellen. Deze mensen ondervinden onder normale omstandigheden geen last van bloedanemie en zijn zelfs beter bestand tegen malaria. De malariaparasiet vermenigvuldigt zich in de rode bloedcellen, waardoor er bij een heterozygote drager de rode bloedcellen een sikkelvorm aannemen. De parasiet kan een sikkelvormige rode bloedcel moeilijker gebruiken voor zijn eigen levenscyclus.
Als twee heterozygoten nakomelingen krijgen, heeft elk van hun kinderen één kans op vier op een sikkelcelanemie.

Chromosoommutaties

Een mens bezit 23 chromosomenparen. Chromosomen bevatten het erfelijk materiaal en kunnen gemakkelijk breken. Meestal wordt de breuk terug hersteld, maar er kan van alles fout lopen. Zo worden er een aantal soorten chromosoommutaties onderscheiden: deletie, inversie en translocatie.

Deletie

Deletie ontstaat als een chromosoom breekt en er een stukje verloren gaat. Dit veroorzaakt een CRI-DU-CHAT-syndroom, waarbij er een stukje van het vijfde chromosoom ontbreekt. Kinderen met dit syndroom hebben moeite met eten, zijn achter in hun ontwikkeling en maken een specifiek geluid als ze wenen.

Inversie

Bij inversie breekt er een stukje van het chromosoom af en wordt omgekeerd teruggeplaatst. Inversie heeft in de meeste gevallen geen tot beperkt effect. Als er bij het terugplaatsen van het stukje chromosoom geen informatie verloren gaat, zullen er geen afwijkingen optreden.

Translocatie

Translocatie ontstaat als een stukje van het ene chromosoom zich aan een ander chromosoom hecht. Mocht er daarbij geen erfelijke informatie verloren gaan, dan heeft het geen ernstige gevolgen. Dit noemt men gebalanceerde translocatie. Als er tijdens het proces erfelijke informatie verloren gaat, zal dit negatieve gevolgen met zich meebrengen. Dit is een ongebalanceerde translocatie en kan leiden tot gezondheidsproblemen, leermoeilijkheden en ontwikkelingsachterstand.

Genoommutaties

Genoommutaties ontstaan als er bij meiose hommologe chromosomenparen niet van elkaar scheiden. Hierdoor ontstaan er gameten -en na de bevruchting- zygotes met een chromosoom te veel of te weinig. Een bekend voorbeeld van een genoommutatie is trisomie-21, ook wel het syndroom van Down. Kinderen met dit syndroom hebben een extra chromosomenpaar van chromosoom 21. Echter, het syndroom van Down wordt niet als erfelijk beschouwd. Een ander voorbeeld van een genoommutatie is het syndroom van Turner. Hierbij is er een gehele of gedeeltelijke afwezigheid van de X-chromosoom. Meisjes hebben XX- chromosoom terwijl jongens XY- chromosoom bezitten.