Perubahan genetik dianggap sebagai mutasi atau perubahan permanen dalam struktur fenotipik dan genotip suatu organisme.
perubahan genetik meliputi kelainan kromosom dan mutasi genetik. Kelainan kromosom umumnya muncul selama pembelahan sel.
Mereka bisa numerik, melibatkan jumlah kromosom, atau struktural, yang melibatkan konfigurasi atipikal dari satu atau lebih kromosom.
Banyak kelainan kromosom yang berbeda telah diidentifikasi, beberapa di antaranya terkait dengan kelainan genetik dan penyakit seperti kanker.
Mutasi genetik adalah perubahan permanen dalam urutan gen DNA. Mereka dapat muncul selama replikasi DNA normal atau sebagai respons terhadap faktor lingkungan. Ada banyak jenis mutasi genetik. Mutasi tertentu menyebabkan penyakit.
Kelainan kromosom
Setiap manusia memiliki 46 kromosom (23 pasang). Jika manusia tidak memiliki 46 kromosom, maka telah terjadi kelainan kromosom. Istilah umum untuk keuntungan atau kerugian kromosom adalah aneuploidi.
Kelainan kromosom sering terjadi pada saat pembelahan sel (meiosis dan mitosis). Ada dua kelompok utama kelainan kromosom: numerik dan struktural.
Kelainan numerik, seperti namanya, melibatkan jumlah kromosom. Monosomi terjadi ketika salah satu dari dua kromosom hilang. Contoh gangguan monosomi adalah sindrom Turner, di mana sebagian atau seluruh kromosom X kedua wanita hilang.
Trisomi terjadi pada individu dengan kromosom ekstra. Misalnya, mereka dengan sindrom Down memiliki tiga salinan kromosom 21, bukan dua salinan.
Selain keuntungan atau kerugian kromosom, kromosom dapat dengan mudah diubah, yang dikenal sebagai kelainan struktural. Banyak kelainan struktural yang ada.
Translokasi terjadi ketika sepotong kromosom putus dan menempel pada kromosom lain. Penghapusan terjadi ketika bagian dari kromosom rusak dan materi genetik hilang atau dihilangkan.
Duplikasi terjadi ketika bagian dari kromosom disalin dan materi genetik tambahan hadir. Ketika sebuah kromosom telah dipatahkan, diputar, dan disambungkan kembali, sebuah inversi telah terjadi.
Inversi perisentrik terjadi pada sentromer, dan inversi parasentrik terjadi pada lengan P atau Q.
Isochromosom adalah jenis kelainan struktural lain di mana kromosom memiliki dua lengan yang identik (misalnya, dua lengan P). Kromosom disentrik adalah kromosom yang memiliki dua sentromer.
Mutasi
Mutasi gen adalah perubahan permanen dalam urutan DNA gen. Mutasi dapat terjadi pada pasangan basa tunggal atau dalam segmen besar kromosom dan bahkan menjangkau banyak gen.
Mutasi dapat merupakan hasil dari faktor endogen (terjadi selama replikasi DNA) atau eksogen (lingkungan).
Ada dua kategori utama mutasi:
- germinal.
- somatik.
Mutasi germline (diwariskan) : Mutasi germline diwarisi dari orang tua (yaitu, mutasi hadir dalam sel telur atau sperma orang tua).
Seseorang dengan mutasi germline akan mengalami mutasi di setiap sel tubuh. Mutasi germline adalah penyebab dari beberapa penyakit, seperti cystic fibrosis dan kanker (misalnya, kanker payudara dan ovarium, melanoma).
Fibrosis kistik adalah kelainan genetik bawaan yang menyebabkan akumulasi lendir yang kental dan lengket di paru-paru, pankreas, dan organ lainnya.
Fibrosis kistik adalah penyakit genetik yang paling umum dan muncul dari mutasi pada satu gen yang disebut gen regulator transmembran fibrosis kistik (CFTR). Letak gen ini pada lengan panjang (Q) kromosom 7.
Beberapa bentuk kanker payudara dapat diturunkan. Dua gen terkait dengan kanker payudara yang diturunkan, BRCA1 dan BRCA2. Gen BRCA1 terletak pada kromosom 17 dan gen BRCA2 terletak pada kromosom 13.
Pembawa gen BRCA1 dan BRCA1 yang bermutasi memiliki peningkatan risiko kanker payudara dan ovarium.
Pada sekitar 10% pasien melanoma, mutasi bawaan mungkin berperan. Pada kromosom 9, gen CDK2N menginstruksikan pengembangan protein.
Protein yang dibuat oleh CDK2N termasuk p16 dan p14. Protein ini mencegah sel tumbuh di luar kendali dan disebut penekan tumor.
Beberapa penelitian juga menunjukkan bahwa gen pada kromosom 1 dan 2 mungkin berperan dalam melanoma yang diturunkan.
Mutasi somatik (diperoleh): Mutasi somatik dapat terjadi kapan saja dalam kehidupan seseorang. Mutasi ini sering disebabkan oleh faktor lingkungan atau gaya hidup dan juga bisa merupakan hasil dari kesalahan selama pembelahan sel.
Jenis mutasi ini tidak diturunkan dari orang tua ke anak dan karena itu tidak ada di semua sel tubuh.
Meskipun beberapa jenis kanker yang diturunkan dapat dikaitkan dengan mutasi germline pada gen yang mengubah fungsi asli gen (misalnya, penekanan tumor), sebagian besar kanker muncul dari mutasi somatik.
Mutasi somatik muncul setelah pembuahan dan dapat mempengaruhi salah satu sel dalam tubuh, kecuali sel germinal. Sekitar 10% kanker menunjukkan mutasi germline dan somatik.
Perubahan gen, baik yang terjadi pada kuman atau garis somatik, mengubah fungsi gen, yang dapat berkontribusi pada perkembangan atau penyebaran kanker.
Jenis-jenis mutasi
- Missense : Perubahan kodon yang menghasilkan substitusi asam amino dalam protein yang dibuat oleh gen. Ini mungkin atau mungkin tidak memiliki efek yang merugikan.
- Omong kosong : Perubahan pada pasangan basa DNA di mana urutan DNA yang diubah memberi sinyal pada sel untuk berhenti membuat protein. Protein umumnya tidak berfungsi atau terganggu.
- Penyisipan: Penambahan DNA menghasilkan perubahan jumlah basa DNA dalam gen. Ini dapat memiliki efek yang merugikan dan menyebabkan penyakit.
- Supresi: Menghilangkan DNA yang menyebabkan perubahan jumlah basa DNA; penghapusan dapat terjadi pada satu atau lebih pasangan basa atau dapat menghapus seluruh gen. Ini dapat memiliki efek yang merugikan dan menyebabkan penyakit.
- Duplikasi: DNA disalin secara tidak normal setidaknya sekali. Fungsi protein dapat diubah.
- Perubahan: Penghapusan atau penyisipan DNA yang mengubah cara urutan DNA dibaca selama translasi. Biasanya protein yang dihasilkan tidak berfungsi.
- Pengulangan: Terjadi ketika urutan nukleotida pendek (tiga atau empat pasangan basa) diulang. Fungsi protein yang dihasilkan terganggu.
Polimorfisme nukleotida tunggal
Polimorfisme nukleotida tunggal (SNP) adalah perbedaan dalam pasangan basa tunggal, atau nukleotida, di bagian DNA. SNP menghasilkan variasi genetik pada manusia.
SNP dapat terjadi dengan atau di dekat gen, tetapi paling sering ditemukan dalam DNA antar gen. Untuk ditetapkan sebagai SNP, perubahan pasangan basa harus ditemukan setidaknya 1% dari populasi.
SNP adalah variasi umum dan normal dalam DNA dan bertanggung jawab atas banyak perbedaan normal antara orang-orang, seperti warna mata, warna rambut, dan golongan darah.
Banyak SNP tidak memiliki efek negatif pada kesehatan seseorang, tetapi beberapa variasi dapat mempengaruhi risiko pengembangan masalah kesehatan tertentu, seperti diabetes, penyakit jantung, atau kanker.
Rata-rata, SNP terjadi sekali dalam setiap 300 pasangan basa nukleotida, yang berarti bahwa genom manusia memiliki sekitar 10 juta SNP.