Δρεπανοκυτταρική αναιμία & μηχανισμοί μεταλλάξεων 🧬
🔬 Τι είναι οι μεταλλάξεις
Το γενετικό υλικό μπορεί να υποστεί αλλαγές με πολλούς διαφορετικούς τρόπους. Οι αλλαγές στην αλληλουχία του DNA, που ονομάζονται μεταλλάξεις, δημιουργούν συνήθως ένα διαφορετικό φαινότυπο, χωρίς όμως αυτό να είναι πάντοτε απαραίτητο. Αυτό εξαρτάται από τον τρόπο με τον οποίο η αλλαγή επιδρά στο γονιδιακό προϊόν, δηλαδή στην πρωτεΐνη.
Οι γενετιστές κατατάσσουν τις μεταλλάξεις σε δύο κατηγορίες, ανάλογα με την έκταση της αλλαγής:
- Γονιδιακές μεταλλάξεις: αφορούν μικρό αριθμό βάσεων (αντικατάσταση, προσθήκη ή έλλειψη).
- Χρωμοσωμικές ανωμαλίες: αφορούν αλλαγές σε μεγαλύτερο τμήμα του χρωμοσώματος.
Οι μεταλλάξεις συμβάλλουν στη δημιουργία γενετικής ποικιλότητας στον πληθυσμό και ευθύνονται για πολλές κληρονομικές ασθένειες και περιπτώσεις καρκίνου. Μπορεί να συμβούν σε οποιοδήποτε γεννητικό ή σωματικό κύτταρο.
Μόνο οι μεταλλάξεις των γεννητικών κυττάρων μπορεί να μεταβιβαστούν από τη μια γενιά στην επόμενη. Οι σωματικές μεταλλάξεις δεν είναι λιγότερο σημαντικές: αποτελούν την πλειονότητα των μεταλλάξεων, δεδομένου ότι ένας ενήλικος οργανισμός αποτελείται από περίπου σωματικά κύτταρα.
🩸 Η δρεπανοκυτταρική αναιμία
Η πρώτη γενετική ασθένεια που βρέθηκε ότι είναι αποτέλεσμα συγκεκριμένης γονιδιακής μετάλλαξης ήταν η δρεπανοκυτταρική αναιμία.
Το 1949, ο Linus Pauling και οι συνεργάτες του ανακάλυψαν ότι η αιμοσφαιρίνη των ενηλίκων, HbA, που αποτελείται από τέσσερις πολυπεπτιδικές αλυσίδες (δύο α και δύο β), διέφερε στα φυσιολογικά άτομα σε σχέση με εκείνα που έπασχαν από δρεπανοκυτταρική αναιμία.
Η διαφορά εντοπίζεται στο έκτο αμινοξύ της β-πολυπεπτιδικής αλυσίδας, όπου το γλουταμινικό οξύ αντικαθίσταται από βαλίνη. Η μεταλλαγμένη αιμοσφαιρίνη συμβολίζεται ως HbS. Στην κωδική αλυσίδα του DNA αλλάζει μία βάση και το φυσιολογικό κωδικόνιο (γλουταμινικό οξύ) αντικαθίσταται από το (βαλίνη).
Αυτή η μετάλλαξη οδηγεί σε αλλαγή της στερεοδιάταξης της αιμοσφαιρίνης, η οποία έχει ως αποτέλεσμα την αλλαγή της μορφής των ερυθροκυττάρων. Σε συνθήκες έλλειψης οξυγόνου, αυτά παίρνουν χαρακτηριστικό δρεπανοειδές σχήμα. Τα δρεπανοκύτταρα:
- εμποδίζουν τη φυσιολογική κυκλοφορία του αίματος στα τριχοειδή αγγεία, δημιουργώντας προβλήματα σε όργανα όπως ο σπλήνας και οι πνεύμονες,
- καταστρέφονται ταχύτερα από τα φυσιολογικά, με συνέπεια την εμφάνιση συμπτωμάτων αναιμίας.
🧬 Γονότυποι στη δρεπανοκυτταρική αναιμία
- Ασθενείς με δρεπανοκυτταρική αναιμία είναι ομόζυγοι για το μεταλλαγμένο γονίδιο που συμβολίζεται με . Παράγουν μόνο HbS και καθόλου HbA.
- Τα ετερόζυγα άτομα (φορείς) έχουν ένα φυσιολογικό γονίδιο και ένα μεταλλαγμένο και δεν εμφανίζουν τα συμπτώματα της ασθένειας.
Στους φορείς προκαλείται δρεπάνωση μόνο σε συνθήκες μεγάλης έλλειψης οξυγόνου, όπως σε υψόμετρο μεγαλύτερο από m.