Đột biến gen là một sự thay đổi vĩnh viễn trong chuỗi DNA tạo nên một gen, làm cho trình tự khác với những gì được tìm thấy ở hầu hết mọi người. Mức độ đột biến có thể ảnh hưởng đến bất cứ nơi nào từ một khối xây dựng duy nhất của DNA (cặp cơ sở) đến một đoạn lớn của nhiễm sắc thể bao gồm nhiều gen.
1. Đột biến gen là gì và đột biến xảy ra như thế nào?
Đột biến gen là một sự thay đổi vĩnh viễn trong chuỗi DNA tạo nên một gen, làm cho trình tự khác với những gì được tìm thấy ở hầu hết mọi người. Mức độ đột biến có thể ảnh hưởng đến bất cứ nơi nào từ một khối xây dựng duy nhất của DNA (cặp cơ sở) đến một đoạn lớn của nhiễm sắc thể bao gồm nhiều gen.
Đột biến gen có thể được phân thành hai loại chính:
Đột biến di truyền: Đột biến được thừa hưởng từ cha mẹ và có mặt trong suốt cuộc đời của một người ở hầu hết mọi tế bào trong cơ thể. Những đột biến này còn được gọi là đột biến dòng mầm vì chúng có trong trứng hoặc tế bào tinh trùng của bố mẹ, chúng còn được gọi là tế bào mầm. Khi trứng và tế bào tinh trùng hợp nhất, tế bào trứng được thụ tinh sẽ nhận được DNA từ cả bố và mẹ. Nếu DNA này có đột biến, đứa trẻ lớn lên từ trứng được thụ tinh sẽ có đột biến trong mỗi tế bào của mình.
Đột biến mắc phải (hoặc soma): Xảy ra tại một số thời điểm trong cuộc đời của một người và chỉ có mặt trong một số tế bào nhất định chứ không phải trong mọi tế bào trong cơ thể. Những thay đổi này có thể được gây ra bởi các yếu tố môi trường như bức xạ cực tím từ mặt trời, hoặc có thể xảy ra nếu lỗi xảy ra khi DNA tự sao chép trong quá trình phân chia tế bào. Các đột biến thu được trong các tế bào soma (tế bào khác ngoài tinh trùng và tế bào trứng) không thể truyền sang thế hệ tiếp theo.
Những thay đổi di truyền được mô tả là đột biến de novo (mới) có thể là di truyền hoặc soma. Trong một số trường hợp, đột biến xảy ra trong trứng hoặc tế bào tinh trùng của một người nhưng không xảy ra trong bất kỳ tế bào nào khác của người đó. Trong các trường hợp khác, đột biến xảy ra ở trứng được thụ tinh ngay sau khi tế bào trứng và tinh trùng hợp nhất. Người ta thường không thể biết chính xác khi nào đột biến de novo xảy ra.
Khi trứng đã thụ tinh và phân chia, mỗi tế bào tạo nên phôi đang phát triển sẽ có một đột biến. Đột biến De novo có thể giải thích các rối loạn di truyền trong đó một đứa trẻ bị ảnh hưởng có đột biến ở mọi tế bào trong cơ thể nhưng cha mẹ thì không, và không có tiền sử gia đình mắc chứng rối loạn này. .
Đột biến soma xảy ra trong một tế bào trong quá trình phát triển phôi thai có thể dẫn đến một tình trạng gọi là khảm. Những thay đổi di truyền này không có trong trứng hoặc tế bào tinh trùng của bố mẹ, hoặc trong trứng được thụ tinh, nhưng xảy ra muộn hơn một chút khi phôi đã hình thành, bao gồm một số tế bào.
Khi tất cả các tế bào phân chia trong quá trình tăng trưởng và phát triển, các tế bào phát sinh từ các tế bào có gen bị thay đổi sẽ có đột biến, trong khi các tế bào khác thì không. Tùy thuộc vào loại đột biến và số lượng tế bào bị ảnh hưởng, khảm có thể gây ra các vấn đề sức khỏe hoặc không gây ra vấn đề.
Hầu hết các đột biến gen gây bệnh là không phổ biến trong dân số nói chung. Tuy nhiên, những thay đổi di truyền khác xảy ra thường xuyên hơn. Những thay đổi di truyền xảy ra ở hơn 1 phần trăm dân số được gọi là đa hình. Chúng đủ phổ biến để được coi là một biến thể bình thường trong DNA.
Đa hình là nguyên nhân của nhiều sự khác biệt so với bình thường như màu mắt, màu tóc và nhóm máu. Mặc dù nhiều đa hình không có tác động tiêu cực đến sức khỏe của một người, nhưng một số biến thể này có thể ảnh hưởng đến nguy cơ phát triển một số rối loạn nhất định.
2. Các loại đột biến gen
Trình tự DNA của một gen có thể được thay đổi theo một số cách tạo ra các loại đột biến khác nhau. Đột biến gen có ảnh hưởng sức khỏe khác nhau, tùy thuộc vào nơi chúng xảy ra và liệu chúng có làm thay đổi chức năng của các protein thiết yếu hay không. Các đột biến bao gồm:
Đột biến thay thế: Loại đột biến này là một sự thay đổi trong một cặp cơ sở DNA dẫn đến việc thay thế một axit amin này cho một axit amin khác trong một protein được tạo ra bởi một gen.
Đột biến vô nghĩa: Một đột biến vô nghĩa cũng là một sự thay đổi trong một cặp cơ sở DNA. Tuy nhiên, thay vì thay thế một axit amin này cho một axit amin khác, trình tự DNA bị thay đổi sớm báo hiệu cho tế bào ngừng xây dựng protein. Loại đột biến này dẫn đến một loại protein rút ngắn có thể không hoạt động bình thường hoặc hoàn toàn không.
Đột biến chèn: Đột biến này thay đổi số lượng cơ sở DNA trong gen bằng cách thêm một đoạn DNA. Do đó, protein do gen tạo ra có thể không hoạt động bình thường.
Đột biến xóa: Đột biến này làm thay đổi số lượng cơ sở DNA bằng cách loại bỏ một đoạn DNA. Việc xóa nhỏ có thể loại bỏ một hoặc một vài cặp cơ sở trong một gen, trong khi việc xóa lớn hơn có thể loại bỏ toàn bộ gen hoặc một số gen lân cận. DNA bị xóa có thể làm thay đổi chức năng của (các) protein được tạo thành từ gen đó.
Đột biến nhân bản: Sao chép liên quan đến một đoạn DNA được sao chép bất thường một hoặc nhiều lần. Loại đột biến này có thể làm thay đổi chức năng của protein thu được.
Đột biến Frameshift: Loại đột biến này xảy ra khi việc thêm hoặc mất các cơ sở DNA làm thay đổi khung đọc của gen. Khung đọc bao gồm các nhóm 3 bazơ mà mỗi mã cho một axit amin. Một đột biến frameshift thay đổi nhóm các bazơ này và thay đổi mã cho các axit amin. Protein kết quả thường không hoạt động. Chèn, xóa và sao chép đều có thể là đột biến frameshift.
Đột biến lặp lại mở rộng: Nucleotide là các chuỗi DNA ngắn được lặp lại một số lần liên tiếp. Ví dụ, lặp lại trinucleotide được tạo thành từ chuỗi cặp 3 cơ sở và lặp lại tetranucleotide được tạo thành từ chuỗi cặp 4 cơ sở. Phần mở rộng lặp lại là một đột biến làm tăng số lần các chuỗi DNA ngắn được lặp lại. Loại đột biến này có thể khiến protein kết quả hoạt động bất thường.
