جهش و اثرش بر پروتئین

نامه‌ای بنویس و در آن فقط یک حرف را اشتباه بزن. گاهی خواننده اصلاً متوجه نمی‌شود، گاهی معنی جمله عوض می‌شود و گاهی درست وسط جمله نقطه می‌گذاری و بقیهٔ نامه بی‌معنا می‌ماند. سلول هم دقیقاً همین سه سرنوشت را تجربه می‌کند، و ابزار امروز ما نشان می‌دهد کدام‌یک کِی پیش می‌آید.

جهش چیست

هر تغییری در ترتیب بازهای دنا یک جهش است. جهش می‌تواند هنگام همانندسازی از روی اشتباه ساخته شود، یا بر اثر پرتو و برخی مواد شیمیایی پدید بیاید. ساده‌ترین حالتش این است که فقط یک باز جای خود را به بازی دیگر بدهد. چون رنای پیک از روی همین رشته ساخته می‌شود، آن تغییر مستقیماً به رمزه‌ها می‌رسد و ممکن است نام یک آمینواسید را عوض کند.

سه سرنوشت ممکن

جهش خاموش: رمزهٔ تازه همان آمینواسید قبلی را می‌سازد و پروتئین دست‌نخورده می‌ماند. یادت هست که ۶۴ رمزه برای ۲۰ آمینواسید داریم؟ نتیجه‌اش همین است: چند رمزه معنی یکسان دارند و معمولاً بازِ سوم رمزه است که کمترین اهمیت را دارد.

جهش تغییر معنا: رمزهٔ تازه آمینواسید دیگری می‌آورد. زنجیره همان طول را دارد ولی یک حلقه‌اش عوض شده است. اثرش می‌تواند ناچیز یا بسیار جدی باشد؛ بستگی دارد آن آمینواسید کجای پروتئین نشسته باشد.

جهش بی‌معنا: رمزهٔ تازه رمزهٔ پایان می‌شود. ریبوزوم زودتر از موعد دست می‌کشد و پروتئینی کوتاه و معمولاً بی‌کار ساخته می‌شود. این نوع جهش تقریباً همیشه زیان‌بار است.

یک مثال عددی کاملاً حل‌شده

رشتهٔ نمونه را برمی‌داریم و جای جهش را روی ۵ می‌گذاریم؛ یعنی بازِ پنجم عوض می‌شود.

1. رمزهٔ دوم رشته از بازهای چهارم تا ششم ساخته می‌شود، پس جهشِ جایگاه ۵ درست وسط این رمزه می‌افتد.
2. پیش از جهش، رمزهٔ دوم آمینواسید آلانین را می‌ساخت.
3. پس از جهش، همان رمزه آمینواسید گلوتامیک را می‌سازد و شبیه‌ساز آن را با برچسب تغییر معنا گزارش می‌کند.
4. زنجیره همچنان ۴ آمینواسید دارد؛ فقط حلقهٔ دوم عوض شده است.
5. حالا جای جهش را ۶ کن: این بار بازِ سومِ همان رمزه عوض می‌شود، ولی رمزهٔ تازه دوباره آلانین می‌سازد و زنجیره دست‌نخورده می‌ماند؛ پس جهش خاموش است.
6. و اگر جای جهش را ۸ بگذاری، رمزهٔ سوم به رمزهٔ پایان تبدیل می‌شود: زنجیره از ۴ آمینواسید به ۲ آمینواسید کوتاه می‌شود و برچسب بی‌معنا ظاهر می‌گردد.

پیوند با کم‌خونی داسی‌شکل

همین جهش تک‌بازی که در جایگاه ۵ دیدی، از نظر نوع دقیقاً همان چیزی است که کم‌خونی داسی‌شکل را می‌سازد. در ژن یکی از زنجیره‌های هموگلوبین، تغییر یک باز باعث می‌شود آمینواسید گلوتامیک جای خود را به والین بدهد. همین یک حلقهٔ عوض‌شده کافی است تا هموگلوبین‌ها به هم بچسبند، گلبول قرمز شکل داسی بگیرد و در رگ‌های باریک گیر کند.

جهش همیشه بد نیست. جهش‌ها سرچشمهٔ تنوع‌اند و بدون آن‌ها تکامل ممکن نبود. جالب اینکه ناقلانِ کم‌خونی داسی‌شکل در برابر مالاریا مقاوم‌ترند و برای همین این آلل در مناطق مالاریاخیز فراوان مانده است.

کاربرد در دنیای واقعی

آزمایشگاه ژنتیک برای تشخیص بیماری‌های ارثی دقیقاً دنبال همین تغییرهای تک‌بازی می‌گردد. داروسازان هم می‌دانند که یک جهش در باکتری یا ویروس می‌تواند شکل پروتئین هدف را عوض کند و دارو را بی‌اثر سازد؛ مقاومت میکروب‌ها به آنتی‌بیوتیک از همین‌جا می‌آید و برای همین است که پزشک می‌گوید دورهٔ دارو را نیمه‌کاره رها نکن.