التفسير الكيماوي للطفرات الفايروسية

يستند التفسير الكيماوي للطفرات على المبدأ الثابت لازدواج القواعد النتروجينية وهو ارتباط الكوانين مع السايتوسين والثايمين أو اليوراسيل مع الادينين، (الشكل 1) وأن التآصر الهيدروجيني لذرة الهيدروجين في إحدى القاعدتين مع ذرة الأكسجين والنتروجين في القاعدة الثانية هو مفتاح تخصص ازدواج القاعدتين المرتبطتين، كذلك فان تركيب القواعد النتروجينية للأحماض النووية يسمح بهجرة ذرات الهيدروجين من موقع لأخر مجاور ويسمى ذلك بالتحول التوتومتري Tautometric Shift مما يسبب تغيرا في طبيعة ازدواج القواعد عن الحالة الطبيعية. يوضح الشكل (2) انتقال ذرة الهيدروجين من ذرة الكربون في الموقع رقم (3) في الثايمين إلى ذرة الكربون في الموقع رقم (4) مما سبب تحول مجموعة "الكيتو" C=O و Keto في الموقع الأخير إلى مجموعة "إينول" C-O , Enol وبالتالي تغيرا في طبيعة ازدواج قاعدة الثايمين حيث ترتبط بعد هذا التحول مع الكوانين بدلا من ارتباطها مع قاعدتها المعتادة وهي الادينين.

إن التغير الذي يحصل في منطقة تشفيرية معينة في الجين يؤدي إلى إحدى الحالات التالية (1) استبدال حامض أميني معين بحامض آخر في المنتج البروتيني الذي يشفره ذلك الجين (2) إدخال كودون موقف جديد" New stop Codon مما يؤدي إلى إيقاف مبكر لعملية الترجمة وبالتالي إنتاج بوليبتايد أقصر طولا (3) استبدال كودون معين نتيجة إضافة أو إلغاء نيوكليوتايدة واحدة أو أكثر في المنطقة التشفيرية مما يؤدي إلى حدوث تحول هيكلي" Frame shift في الحامض النووي وبالتالي تغيير تركيب البروتين المنتج، ويكون هذا التحول مميتا إلا إذا تم تعويضه بإحداث عملية إضافة أو إلغاء ثانية تحفظ "الهيكل التشفيري الأصلي" Original reading frame من التغيير، كما تتباين تأثيرات التحولات النيوكليوتايدية في المناطق غير التشفيرية للجينوم Non-coding regions اعتمادا على ما تحدثه تلك التحولات من تغيرات في الوظائف التنظيمية أو التعرفية التي تقوم بها تلك المناطق، يبين الجدول التالي تأثير عدد من استبدالات القواعد النتروجينية في تغيير تعاقب الاحماض الأمينية لكابسيد عدد من طفرات فايروس موزانيك التبغ (TMV) المستحثة بواسطة حامض النتروز أو المتكونة تلقائيا.

الشكل (1): التآصر الهيدروجيني الرابط بين ذرة الهيدروجين في احدى القاعدتين مع ذرة الاكسجين والنتروجين في القاعدة الثانية (أ) التآصر بين الادينين والثايمين (ب) التآصر بين السايتوسين والكوانين.

الشكل (2): التحول في القواعد النتروجينية بسبب تغير موقع ذرة الهيدروجين.

(أ) التاصر الطبيعي بين الادينين والثايمين في الدنا المزدوج الخيط (تستبدل الثايمين باليوراسيل في الرنا المزدوج الخيط) (ب) تحول ارتباط الثايمين إلى الكوانين بدل القاعدة المعتادة التي ترتبط بها وهي الادينين وذلك بسبب انتقال ذرة الهيدروجين من ذرة النتروجين في ذرة الكربون في الموقع رقم (3) إلى ذرة الكربون في الموقع رقم (4) وبالتالي تحول مجموعة "الكيتو" , C=O Keto في الموقع الأخير إلى مجموعة "اينول" C-O , Enol مما سبب تغيير في ازدواج الثايمين لترتبط مع الكوانين بدل الادينين.

جدول يبين تأثير عدد من استبدالات القواعد النتروجينية في تغيير تعاقب الاحماض الامينية لكابسيد عدد من طفرات فايروس موزائيك التبغ (TMV) المستحثة بواسطة حامض النتروز او المتكونة تلقائيا نتيجة التغير الحاصل في الكودون.