La mutagenesi casuale consiste nell'indurre mutazioni ovunque nel DNA , per ottenere un gran numero di mutanti che possono essere successivamente selezionati. Queste mutazioni possono essere ottenute modificando le proprietà del mezzo (concentrazione di ioni, enzimi, ecc.), Per azione di composti chimici mutageni o per irraggiamento.
La mutagenesi casuale viene utilizzata principalmente per individuare i geni che codificano un particolare fenotipo . Infatti, dopo aver ottenuto mutazioni in varie regioni del genoma , i mutanti vengono selezionati mediante un setaccio e verranno conservati solo quelli che presenteranno il carattere che si desidera osservare. Una volta identificati i geni, la mutagenesi sito- diretta può essere utilizzata per creare mutazioni più mirate e studiarne l'impatto sul fenotipo.
Quando si sa poco sulla funzione di una proteina , la mutagenesi casuale viene spesso utilizzata come primo passo nell'indagine. L'analisi dei mutanti ottenuti fornisce maggiori informazioni sulla funzione e sui geni associati a questa proteina. Il vantaggio di questa strategia è che consente di ridurre il campo di ricerca a un frammento molto più piccolo.
Ciò comporta la promozione di mutazioni nell'ambiente in cui si trova il DNA, sia modificando le proprietà del mezzo (concentrazione di ioni, enzimi, ecc.), Sia per azione di composti mutageni chimici o fisici.
Esistono sistemi di riparazione del DNA che intervengono durante la sua sintesi e sostituiscono i nucleotidi cattivi . Un modo per aumentare il numero di errori, e quindi di mutazioni, è giocare su questi sistemi di correzione. Ad esempio, verrà utilizzata una Taq polimerasi che non ha attività di correzione di bozze. Non sarà quindi in grado di correggere gli errori commessi durante la replicazione del DNA . Il principio consiste nel giocare sui parametri della PCR per "forzare" la Dna polimerasi a introdurre errori (polarizzare le concentrazioni di dNTP e di Mg2 +, aggiungere Mn2 +, ecc.).
Modifiche chimiche:
Le mutazioni dovute a cambiamenti chimici causano un accoppiamento alterato, sono necessarie due repliche del DNA per correggere la mutazione.
Modifiche fisiche:
Gli agenti fisici causano alterazioni nel DNA (rottura, modificazione strutturale, ecc.).
Un'applicazione diretta della mutagenesi casuale è il miglioramento degli antibiotici . Tra l'altro, ha permesso di aumentare la produzione di penicillina da pochi milligrammi a 40 grammi per litro. Questo uso della mutagenesi richiede la determinazione dei parametri di trattamento (concentrazione, durata dell'esposizione, ecc.), Molto spesso in modo da ottenere una mutazione per cellula. Nel caso in cui si creino più mutazioni, c'è il rischio che alcune annullino gli effetti benefici delle altre.
Un'applicazione della mutagenesi casuale è la produzione di nuove varietà, considerate da alcuni come forme di organismi geneticamente modificati . Questa tecnica è stata utilizzata dal 1930. La schermata per la selezione di un mutante può essere variata, ad esempio per ottenere semi più grandi, frutti più dolci o nuovi colori.