Δύο οι κατηγορίες μεταλλαγών:
- αυθόρμητες μεταλλαγές (μοριακή αποσύνθεση)
- προκληθείσες μεταλλαγές (προκαλούνται από τα μεταλλαξιογόνα).
Οι αυθόρμητες μεταλλαγές σε μοριακό επίπεδο περιλαμβάνουν τα εξής:
• Ταυτομερισμός - μια βάση αλλάζει λόγω επανατοποθέτησης ενός ατόμου υδρογόνου.
• Καθαρισμός - απώλεια μιας πουρίνης βάσης (Α ή C).
• Απομίνωση - αλλαγές μιας κανονικής βάσης σε μια άτυπη βάση μέσω υδρόλυσης. Η άτυπη βάση θα περιέχει μια κετονομάδα στο μέρος που αρχικά υπήρχε αμινομάδα. Πχ: C → U και A → HX (υποξανθίνη) που διορθώνονται από τους μηχανισμους του DNA kai 5 ΜeC (5 μεθυλοκυτοσίνη) → T που συνήθως δε διορθώνεται, γιατί δεν αναγνωρίζεται εύκολα ως μετάλλαξη, αφού η θυμίνη είναι φυσιολογικά βάση του DNA.
• Μετάβαση -πουρίνη αλλάζει σε ένα άλλη πουρίνη, ή πυραμιδίνη σε πυραμιδίνη.
• Μεταφορά - πουρίνη γίνεται πυραμιδίνη, ή αντίστροφα.
Οι προκληθείσες μεταλλαγές στο μοριακό επίπεδο μπορούν να προκληθούν από:
• Χημικές ουσίες
ο Την ουσία NTG
ο Την Υδροξυλαμίνη NH2OH
ο Ανάλογα βάσεων (π.χ. BrdU)
ο Απλές χημικές ουσίες (π.χ. οξέα)
ο Αλκυλοποιούντες μεταφορείς (π.χ.ENU) Αυτοί οι μεταφορείς μπορούν να αλλοιώσουν και το Dna που αντιγράφεται και το μη-αντιγραφόμενο DNA. Αντίθετα, ένα ανάλογο βάσεων μπορεί μόνο να αλλοιώσει το DNA όταν ενσωματώνεται (το ανάλογο) στην αντιγραφή του DNA. Κάθε μια από αυτές τις κατηγορίες χημικών μεταλλαξιογόνων έχει ορισμένα αποτελέσματα που οδηγούν έπειτα στις μεταβάσεις ή τις διαγραφές.
ο Μεθυλιούντες μεταφορείς (π.χ. ethyl methanesulfonate (EMS))
ο Πολυκυκλικοί υδρογονάνθρακες (π.χ. benzopyrenes που βρίσκονται στην εσωτερική εξάτμιση μηχανών)
ο Παρεμβάλλοντες μεταφορείς DNA (π.χ. ethidium bromide)
ο Διασταυρωτές DNA (π.χ. λευκόχρυσος)
ο Οξειδωτική ζημία που προκαλείται από τους διασπάστες οξυγόνου (Ο)
• Ακτινοβολία
ο Η υπεριώδης ακτινοβολία (μη ιονίζουσα ακτινοβολία) διεγείρει τα ηλεκτρόνια σε ένα πιό υψηλό ενεργειακό επίπεδο. Τα μόρια DNA είναι απορροφητές του υπεριώδους φωτός, κυμαίνονται με μήκος κύματος στα 260 έως 280 NM. Δύο βάσεις νουκλεοτιδίων στο DNA - κυτοσίνη και θυμίνη - είναι οι πιό τρωτοί στη διέγερση που μπορεί να αλλάξει τις ιδιότητες βάση-ένωσης. Το υπεριώδες φως μπορεί να προκαλέσει τις παρακείμενες βάσεις θυμίνης σε ένα σκέλος DNA να γίνουν ζευγάρι η μία με την άλλη, ως ένα ογκώδες διμερές.
ο Ακτινοβολία ιονισμού
• Προερχόμενες από μόλυνση με ιό (οι μεταλλάξεις αυτές κατηγορούνται για καρκίνο)
Οι ογκογόνοι ιοί διακρίνονται στους DNA και στους RNA ιούς. Από τους DNA ιούς, ο ιός του παπιλλώματος προκαλεί καρκίνο του γεννητικού συστήματος, ο ιός της ηπατίτιδας Β προκαλεί ηπατοκυτταρικό καρκίνωμα , ο αδενοϊκός προκαλεί καρκίνο αμυγδαλής, ο ιός Ε.Β προκαλεί ρινοφαρυγγικό καρκίνο. Ο ιός αυτός πολλαπλασιάζεται στα Β-λευμφωκύτταρα και στα επιθηλάκια κύτταρα του φαρυγγικού βλεννογόνου.
Από τους RNA ιούς ογκογένεση προκαλεί ομάδα ρετροϊών ο HTLV III ευθύνεται για το σάρκωμα Caposi και την ανάπτυξη του. Μεταξύ άλλων βιολογικών παραγόντων πουσχετίζονται με τον καρκίνο είναι η λοίμωξη από το schistosoma haemotabium που προκαλεί καρκίνο της ουροδόχου κύστης, στην δεύτερη δεκαετία της ζωής.
Τέλος, το DNA έχει τις αποκαλούμενες δυναμικές ζώνες, όπου οι μεταλλαγές εμφανίζονται μέχρι 100 φορές συχνότερα από το κανονικό ποσοστό μετάλλαξης. Μια δυναμική ζώνη μπορεί να είναι σε μια ασυνήθιστη βάση, π.χ., methylcytosine 5.
Τα ποσοστά μεταλλαγής ποικίλλουν επίσης στα είδη. Οι εξελικτικοί βιολόγοι έχουν θεωρητικολογήσει ότι τα υψηλότερα ποσοστά μεταλλαγής είναι ευεργετικά σε μερικές καταστάσεις, επειδή επιτρέπουν στους οργανισμούς να εξελιχθούν και επομένως να προσαρμοστούν γρηγορότερα στο περιβάλλον τους. Παραδείγματος χάριν, η επαναλαμβανόμενη έκθεση των βακτηριδίων στα αντιβιοτικά, και η επιλογή των ανθεκτικών μεταλλάξεων, μπορούν να οδηγήσουν στην επιλογή των βακτηριδίων που έχουν ένα πολύ υψηλότερο ποσοστό μεταλλαγής από τον αρχικό πληθυσμό. Ωστόσο, προφανώς, σε αυτή την κατάσταση ο άνθρωπος καλείται να πληρώσει την αλλόγιστη συμπεριφορά του (κατάχρηση των αντιβιοτικών).
