13.2: Genom Kopyalama Hataları

Bir insan hücresi her bölündüğünde, DNA polimeraz enzimleri, yavru hücrelere iletilmek üzere 3 milyardan fazla baz çiftini yüksek doğrulukla kopyalar.

Bununla birlikte, kopyalanan çok miktarda bilgi nedeniyle, DNA polimeraz bazen kopyalama sırasında hatalar yapar. Örneğin, yeni sentezlenen ipliğe timin yerine sitozin gibi yanlış bir baz eklenebilir.

Bazı durumlarda, orak şeklinde kırmızı kan hücrelerine neden olan beta-hemoglobin genindeki tek nükleotidin GAG’den GTG’ye değişmesi gibi bu tür değişiklikler zararlı olabilir. Bu, kırmızı kan hücrelerinin oksijen taşıma kapasitesini azaltır ve orak hücreli anemiye neden olur.

Genlere ekstra bazlar da eklenebilir veya çıkarılabilir. Bu tür mutasyonlar topluca indeller olarak adlandırılır. Kistik fibrozda, CFTR genine eklenen veya silinen tek bir baz, okuma çerçevesini, genin kusurlu bir proteini kodlayacağı şekilde kaydırabilir. Bu protein, klorür iyonlarını akciğer epitel hücrelerinden dışarı taşıyamaz, bu da kalın, tutkal benzeri mukus birikmesine neden olur ve bu da akciğer enfeksiyonu riskini artırır.

Neyse ki, bu tür kopyalama hataları düşük frekansta meydana gelir – 100.000 baz başına yaklaşık 1 hata.

Ek olarak, bu hataların çoğu, yavru hücrelere geçirilmeden önce DNA polimeraz enzimlerinin düzeltme aktivitesi ile replikasyon sırasında düzeltilir veya DNA onarım enzimleri tarafından replikasyondan sonra düzeltilir. Bununla birlikte, nadir durumlarda, hatalar onarım sürecinden kaçabilir ve bir sonraki nesle geçebilir.

Bununla birlikte, tüm mutasyonlar organizma için zararlı değildir; çoğu mutasyon nötrdür ve bazıları hayatta kalma avantajları sağlayabilir.

Antibiyotik direnci, mutasyon yoluyla ortaya çıkabilecek faydalı bir özelliktir.

Örneğin, antibiyotik florokinolon, DNA girazı adı verilen bakteriyel bir enzime bağlanır ve bakteri üremesini engeller. Bununla birlikte, DNA giraz enzimini kodlayan genler rastgele baz ikameleri biriktirdiğinde, bu, enzimin mutasyona uğramış bir versiyonuyla sonuçlanır. Antibiyotik artık bu mutasyona uğramış enzime bağlanamaz, bu da antibiyotiklerin varlığında bile bakterilerin hayatta kalmasına ve büyümesine yol açar.