Chefeat.ru

Здоровое питание

Мутация замены оснований

13-06-2023

Перейти к: навигация, поиск

Мутация замены оснований — тип мутации в ДНК или РНК, для которой характерна замена одного азотистого основания другим. Термин также применяется и в отношении замен нуклеотидов. Мутации замены оснований относятся к точечным мутациям. Они делятся на транзиции и трансверсии[1][2].

Транзиция — это мутация замены оснований, когда одно пуриновое основание заменяется другим пуриновым основанием (гуанин аденином или аденин гуанином), либо пиримидиновое основание заменяется на другое пиримидиновое основание (тимин цитозином или цитозин тимином). Трансверсия — это мутация замены оснований, когда одно пуриновое основание заменяется пиримидиновым основанием или пиримидиновое основание заменяется пуриновым основанием. Мишенные транзиции происходят чаще, чем мишенные трансверсии[3]. Однако при немишенном мутагенезе резко возрастает количество немишенных трансверсий[4].

Причины образования мутаций замены оснований

Мутации замены оснований могут возникать в результате спонтанных мутаций или в результате действия мутагенов. Такими мутагенами могут быть ультрафиолетовое или рентгеновское излучение, химические вещества. Мутации появляются в процессах репликации, репарации или транскрипции[5][6], при синтезе молекулы ДНК с помощью модифицированных[6][7] или специализированных ДНК-полимераз[8][9].

Были предложены механизмы образования спонтанных мутаций замены оснований[10][11][12][13], мутаций замены оснований, вызванных ультрафиолетовым светом[14], аналогами оснований[15]. Механизмы образования мутаций замены оснований были разработаны в рамках полимеразной[16][17], таутомерной[10][11], полимеразно-таутомерной моделей мутагенеза, использовалась идея о роли дезаминирования в образовании мутаций замены оснований[18].

Классификации мутаций

Мутации замены оснований делятся на мишенные, немишенные и задерживающиеся мутации.

Мишенные мутации замены оснований

Основная статья: Мишенные мутации замены оснований.

Мутации замены оснований, которые появляются напротив повреждений молекулы ДНК, которые способны останавливать синтез ДНК, называются мишенными мутациями замены оснований (от слова «мишень») [19][20][21]. К мишенным мутациям замены оснований приводят, например, циклобутановые пиримидиновые димеры[19][20][21].

Немишенные мутации замены оснований

Основная статья: Немишенные мутации замены оснований

Иногда мутации замены оснований образуются на, так называемых, неповрежденных участках ДНК. Такие мутации называются немишенными мутациями замены оснований[4]. Механизмы образования немишенных мутаций замены оснований были разработаны в рамках полимеразной и полимеразно-таутомерной моделях мутагенеза.

Задерживающиеся мутации замены оснований

Мутации замены оснований не всегда образуются сразу же после воздействия мутагена. Иногда они появляются после десятков циклов репликаций. Это явление носит название задерживающихся мутаций[22]. Нестабильность генома, главная причина образования злокачественных опухолей[23], характеризуется резким возрастанием количества немишенных и задерживающихся мутаций[24]. Механизмы образования задерживающихся мутаций в настоящее время не известны.

Примечания

  1. ↑ Тарасов В. А. Молекулярные механизмы репарации и мутагенеза. — М.: Наука, 1982. — 226 с.
  2. ↑ Friedberg E. C., Walker G. C., Siede W. DNA repair and mutagenesis. — Washington: ASM Press, DC, 1995.
  3. ↑ Levine J. G., Schaaper R. M., De Marini D. M. Complex frameshift mutations mediated by plasmid pkm 101: Mutational mechanisms deduced mutation spectra in Salmonella // Genetics. – 1994. – 136. – P. 731-746.
  4. ↑ 1 2 Maor-Shoshani A., Reuven N. B., Tomer G., Livneh Z. Highly mutagenic replication by DNA polymerase V (UmuC) provides a mechanistic basis for SOS untargeted mutagenesis // Proc. Natl. Acad. Sci. USA - 2000. - 97. – P. 565–570.
  5. ↑ Banerjee S. K., Borden A., Christensen R. B., LeClerc J. E., Lawrence C. W. SOS-dependent replication past a single trans-syn T-T cyclobutane dimer gives a different mutation spectrum and increased error rate compared with replication past this lesion in uniduced cell // J. Bacteriol. – 1990. – 172. – P. 2105-2112.
  6. ↑ 1 2 Jonczyk P., Fijalkowska I., Ciesla Z. Overproduction of the subunit of DNA polymerase III counteracts the SOS-mutagenic response of Esthetician coli // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. – 1988. – 85. – Р. 2124-2127.
  7. ↑ Mozzherin D. J., Shibutani S., Tan C.-K. C.-K., Downey K. M., Fisher P. A. Proliferating cell nuclear antigen promotes DNA synthesis past template lesions by mammalian DNA polymerase δ // Proc. Natl. Acad. Sci. USA - 1997. - 94. - P. 6126-6131.
  8. ↑ Nelson J. R., Lawrence C., Hinkle D. C. Thymine-thymine dimer bypass by yeast DNA polymerase ζ //Science – 1996. – 272. – P. 1646–1649.
  9. ↑ Kuban W., Jonczyk P., Gawel D., Malanowska K.,. Schaaper R. M, Fijalkowska I. J. Role of Escherichia coli DNA polymerase IV in vivo replication fidelity // J. Bacteriol. - 2004. – 186. – P. 4802-4807.
  10. ↑ 1 2 Watson J. D., Crick F. H. C. The structure of DNA // Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol. - 1953. – 18. – P. 123-131.
  11. ↑ 1 2 Gorb L., Podolyan Y., Leszczynski J., Siebrand W., Fernandez-Ramos A., Smedarchina Z. A quantum-dynamics study of the prototropic tautomerism of guanine and its contribution to spontaneous point mutations in Escherichia coli // Biopolymers (Nucl. Acid. Sci.) - 2002. – 61. – P. 77-83.
  12. ↑ Danilov V. I., Anisimov V. M., Kurita N., Hovorun D. M. MP2 and DFT studies of the DNA rare base pairs: the molecular mechanism of spontaneous substitution mutations conditioned by tautomerism of bases // Chem. Phys. Lett. - 2005. - 412. – P. 285-293.
  13. ↑ Черепенко Е. И. Говорун Д. Н. Современная картина спонтанного мутагенеза и возможное место в ней природной таутомерии оснований ДНК // Биополим. клетка. — 2007. — 23. — С. 155-166.
  14. ↑ Danilov V. I., Les A., Alderfer J. L. A theoretical study of the cis-syn pyrimidine dimers in the gas phase and water cluster and a tautomer – bypass mechanism for the origin of UV-induced mutations // J. Biomol. Struct. Dyn. – 2001. – 19. – P. 179-191.
  15. ↑ Броварець О. О., Говорун Д. М. Новий фізико-хімічний механізм мутагенної дії 5-бромурацилу // Ukrainica Bioorganica Acta. – 2009. – 7. - P. 19-23.
  16. ↑ Pham P., Bertram J. G, O’Donnell M., Woodgate R., Goodman M. F. A model for SOS-lesion-targeted mutations in Escherichia coli // Nature. - 2001. - 408. – P. 366-370.
  17. ↑ Taylor J.-S. New structural and mechanistic insight into the A-rule and the instructional and non-instructional behavior of DNA photoproducts and other lesions // Mutation. Res. – 2002. –510. - P. 55-70.
  18. ↑ Cannistraro V. J., Taylor J. S. Acceleration of 5-methylcytosine deamination in cyclobutane dimers by G and its implications for UV-induced C-to-T mutation hotspots // J. Mol. Biol. – 2009. – 392. – P. 1145-1157.
  19. ↑ 1 2 Wang C.-I., Taylor J.-S. In vitro evidence that UV-induced frameshift and substitution mutations at T tracts are the result of misalignment-mediated replication past a specific thymine dimer // Biochemistry - 1992. – 31. – P. 3671–3681.
  20. ↑ 1 2 Lawrence C. W., Banerjee S. K., Borden A., LeClerc J. E. T-T cyclobutane dimers are misinstructive rather than non-instructive, mutagenic lesions // Mol. Gen. Genet. – 1990. – 222. – P. 166-169.
  21. ↑ 1 2 LeClerc J. E., Borden A., Lawrence C. W. The thymine-thymine pyrimidine-pyrimidine (6-4) ultraviolet light photoproduct is highly mutagenic and specifically induces 3'-thymine-to-cytosine transitions in Escherichia coli // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. – 1991. – 88. – P. 9685-9686.
  22. ↑ Little J. B., Gorgojo L., Vetrovs H. Delayed appearance of lethal and specific gene mutations in irradiated mammalian cells // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. — 1990. — 19. — P. 1425—1429.
  23. ↑ Кордюм В. И. Опухоль – как она видится сегодня с позиций молекулярной генетики // Биополимеры и клетка. – 2001. – Т. 17. – С. 109-139.
  24. ↑ Niwa O. Radiation induced dynamic mutations and transgenerational effects // J. Radiation Research. — 2006. — 47. — P. B25-B30.

Мутация замены оснований.

© 2014–2023 chefeat.ru, Россия, Челябинск, ул. Речная 27, +7 (351) 365-27-13