Pistemutaatio

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 29. lokakuuta 2017 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 8 muokkausta .

Pistemutaatio  - DNA- tai RNA -mutaatiotyyppi , jolle on ominaista yhden typpipitoisen emäksen korvaaminen toisella. Termiä käytetään myös yhden tai useamman nukleotidin pareittain tapahtuviin substituutioihin, insertioihin tai deleetioihin . Koodaamattomassa DNA:ssa esiintyvät pistemutaatiot eivät yleensä ilmene millään tavalla. Pistemutantti on organismi, jonka genotyypissä on tapahtunut pistemutaatio.

Pistemutaatiot luokitellaan sen mukaan, miten muuttunut nukleotidi vaikuttaa kolmioon :

Emässubstituutiomutaatiot

Siirtymiä esiintyy useammin kuin transversioita [3] [4] .

Emässubstituutiomutaatiot jaetaan kohdeemässubstituutiomutaatioihin, ei-kohdemutaatioihin ja viivästyneisiin mutaatioihin.

Peruskorvauskohdemutaatiot

Emässubstituutiomutaatioita, jotka estävät DNA-molekyylin vaurioitumisen ja jotka pystyvät pysäyttämään DNA-synteesin, kutsutaan kohdeemässubstituutiomutaatioiksi (sanasta "kohde") [5] [6] [7] . Emässubstituutiokohdemutaatiot johtavat esimerkiksi syklobutaanipyrimidiinidimeereihin [ 5] [6] [7] .

Ei-kohdeemässubstituutiomutaatiot

Joskus DNA :n koskemattomiin osiin muodostuu emässubstituutiomutaatioita . Tällaisia ​​mutaatioita kutsutaan ei-kohdeemässubstituutiomutaatioiksi [8] . Ei-kohdeemässubstituutiomutaatioiden muodostumismekanismeja on kehitetty mutageneesin polymeraasi- ja polymeraasi-tautomeerisissa malleissa.

Viivästyneet emässubstituutiomutaatiot

Emässubstituutiomutaatioita ei aina muodostu heti mutageenille altistumisen jälkeen . Joskus ne ilmestyvät kymmenien replikointijaksojen jälkeen . Tätä ilmiötä kutsutaan viivästyneiksi mutaatioiksi [9] . Genomin epävakaus on pääasiallinen syy pahanlaatuisten kasvainten muodostumiseen [10] , ja sille on ominaista ei- kohteena olevien ja viivästyneiden mutaatioiden määrän jyrkkä kasvu [11] . Viivästyneiden mutaatioiden muodostumisen mekanismeja ei tällä hetkellä tunneta.

Frameshift-pistemutaatioiden lukeminen

Geenin kehyksensiirtopistemutaatiot luokitellaan deleetioihin ja insertioihin [12] [13] .

Pistemutaatiot vastustavat monimutkaisia ​​mutaatioita, joissa yksi DNA-osio korvataan eripituisella ja eri nukleotidikoostumuksella olevalla osalla [14] .

Pistemutaatioita voi ilmetä vastapäätä sellaisia ​​DNA-molekyylin vaurioita, jotka voivat pysäyttää DNA-synteesin. Esimerkiksi vastakkaiset syklobutaanipyrimidiinidimeerit. Tällaisia ​​mutaatioita kutsutaan kohdemutaatioiksi (sanasta "kohde") [15] . Syklobutaanipyrimidiinidimeerit aiheuttavat sekä kohdeemässubstituutiomutaatioita että kohdekehyksen muutosmutaatioita [16] .

Joskus pistemutaatioita muodostuu niin sanotuille koskemattomille DNA-alueille, usein pieneen fotodimeerien läheisyyteen. Tällaisia ​​mutaatioita kutsutaan ei-kohdeemässubstituutiomutaatioiksi tai ei-kohdekehyksen siirtomutaatioiksi [17] .

Pistemutaatioita ei aina muodostu heti mutageenille altistumisen jälkeen. Joskus ne ilmestyvät kymmenien replikointijaksojen jälkeen. Tätä ilmiötä kutsutaan viivästyneiksi mutaatioiksi [18] . Genomin epävakauden vuoksi, mikä on pääasiallinen syy pahanlaatuisten kasvainten muodostumiseen, ei-kohdemutaatioiden ja viivästyneiden mutaatioiden määrä kasvaa jyrkästi [19] .

Syyt

Pistemutaatiot voivat johtua spontaaneista mutaatioista, jotka tapahtuvat DNA:n replikaation aikana . Ne voivat myös johtua mutageenien vaikutuksesta  , kuten altistumisesta ultravioletti- tai röntgensäteille , korkeille lämpötiloille tai kemikaaleille. Mutaatioita ilmaantuu vauriota sisältävän DNA-molekyylin synteesin aikana, DNA:n replikaatio-, DNA-korjaus- tai transkriptioprosesseissa [20] [21] .

Tällä hetkellä on olemassa useita lähestymistapoja, joilla selitetään pistemutaatioiden muodostumisen luonnetta ja mekanismeja. Yleisesti hyväksytyssä polymeraasimallissa uskotaan, että ainoa syy emässubstituutiomutaatioiden muodostumiseen on satunnaiset virheet DNA-polymeraasissa [22] . Watson ja Crick [23] ehdottivat tautomeeristä mallia spontaanista mutageneesistä. He selittivät spontaanin emässubstituutiomutaatioiden ilmaantumisen sillä, että kun DNA-molekyyli joutuu kosketuksiin vesimolekyylien kanssa, DNA-emästen tautomeeriset tilat voivat muuttua. Emässubstituutiomutaatioiden muodostuminen on selitetty Hoogsteen-parien muodostumisella [24] . Yksi syistä emässubstituutiomutaatioiden muodostumiseen on 5-metyylisytosiinin deaminaatio [25] .

Muistiinpanot

  1. ↑ Tarasov V. A. Korjauksen ja mutageneesin molekyylimekanismit. - M.: Nauka, 1982. - 226 s.
  2. ↑ Friedberg EC, Walker GC, Siede W. DNA:n korjaus ja mutageneesi. - Washington: ASM Press, DC, 1995.
  3. ↑ Fields Virology, David M Knipe ja Peter M Howley | Kustantaja: Lippincott Williams & Wilkins, 2007 | ISBN 0-7817-1832-5 | sivu 394
  4. ↑ https://www.mun.ca/biology/scarr/Transitions_vs_Transversions.html Transition versus Transversion mutaatiot
  5. ↑ 1 2 Wang C.-I., Taylor J.-S. In vitro -todisteet siitä, että UV-indusoidut kehyssiirtymät ja substituutiomutaatiot T-alueissa ovat seurausta epäkohdistusvälitteisestä replikaatiosta spesifisen tymiinidimeerin ohi // Biochemistry - 1992. - 31. - P. 3671-3681.
  6. ↑ 1 2 Lawrence CW, Banerjee SK, Borden A., LeClerc JE TT syklobutaanidimeerit ovat harhaanjohtavia eivätkä ei-opettavia, mutageenisia vaurioita // Mol. Gen. Genet. - 1990. - 222. - s. 166-169.
  7. ↑ 1 2 LeClerc JE, Borden A., Lawrence CW Tymiini-tymiinipyrimidiini-pyrimidiini (6-4) ultraviolettivalovalotuote on erittäin mutageeninen ja indusoi spesifisesti 3'-tymiini-sytosiini-siirtymiä Escherichia colissa // Proc. Nat. Acad. sci. USA. - 1991. - 88. - P. 9685-9686.
  8. ↑ Maor-Shoshani A., Reuven NB, Tomer G., Livneh Z. DNA-polymeraasi V:n (UmuC) erittäin mutageeninen replikaatio tarjoaa mekaanisen perustan SOS:n kohdentamattomalle mutageneesille // Proc. Natl. Acad. sci. USA - 2000. - 97. - P. 565-570.
  9. ↑ Little JB, Gorgojo L., Vetrovs H. Tappavien ja spesifisten geenimutaatioiden viivästynyt ilmaantuminen säteilytetyissä nisäkässoluissa // Int. J. Radiat. oncol. Biol. Phys. - 1990. - 19. - P. 1425-1429.
  10. ↑ Kordyum V.I. Kasvain - kuten nykyään nähdään molekyyligenetiikan näkökulmasta // Biopolymeerit ja solut. - 2001. - T. 17. - S. 109-139.
  11. ↑ Niwa O. Säteilyn aiheuttamat dynaamiset mutaatiot ja sukupolvien väliset vaikutukset // J. Radiation Research. - 2006. - 47. - P. B25-B30.
  12. ↑ Auerbach Sh. Mutageneesin ongelmat. - M.: Mir, 1978. - 463 s.
  13. ↑ Friedberg EC, Walker GC, Siede W., Wood RD, Schultz RA, Ellenberger T. DNA:n korjaus ja mutageneesi. — osa 3. Washington: ASM Press. — 2006. 2. painos.
  14. ↑ Levine JG, Schaaper RM, De Marini DM Plasmidin pkm 101 välittämät monimutkaiset kehyksensiirtomutaatiot: Mutaatiomekanismit päätelty mutaatiospektrit Salmonellassa // Genetics. - 1994. - 136. - s. 731-746.
  15. ↑ Pham P., Bertram J. G., O'Donnell M., Woodgate R., Goodman MF Malli SOS-leesion kohdennetuille mutaatioille Escherichia colissa // Nature. - 2001. - 408. - s. 366-370.
  16. ↑ Wang C.-I., Taylor J.-S. In vitro -todisteet siitä, että UV-indusoidut kehyssiirtymät ja substituutiomutaatiot T-alueissa ovat seurausta epäkohdistusvälitteisestä replikaatiosta spesifisen tymiinidimeerin ohi // Biochemistry - 1992. - 31. - P. 3671-3681.
  17. ↑ Maor-Shoshani A., Reuven NB, Tomer G., Livneh Z. DNA-polymeraasi V:n (UmuC) erittäin mutageeninen replikaatio tarjoaa mekaanisen perustan SOS:n kohdentamattomalle mutageneesille // Proc. Natl. Acad. sci. USA - 2000. - 97. - P. 565-570.
  18. ↑ Little JB, Gorgojo L., Vetrovs H. Tappavien ja spesifisten geenimutaatioiden viivästynyt ilmaantuminen säteilytetyissä nisäkässoluissa // Int. J. Radiat. oncol. Biol. Phys. - 1990. - 19. - P. 1425-1429.
  19. ↑ Niwa O. Säteilyn aiheuttamat dynaamiset mutaatiot ja sukupolvien väliset vaikutukset // J. Radiation Research. - 2006. - 47. - P. B25-B30.
  20. ↑ Banerjee SK, Borden A., Christensen RB, LeClerc J .Bakteriol. - 1990. - 172. - P. 2105-2112.
  21. ↑ Jonchyk P., Fijalkowska I., Ciesla Z. DNA-polymeraasi III:n alayksikön ylituotanto vastustaa Esthetician colin SOS-mutageenista vastetta // Proc. Nat. Acad. sci. USA. - 1988. - 85. - R. 2124-2127.
  22. ↑ Tang M., Shen X., Frank EG, O'Donnell M., Woodgate R., Goodman MF UmuD'(2)C on virhealtis DNA-polymeraasi. Escherichia coli pol V, Proc. Natl. Acad. sci. USA - 1999. - Voi. 96. - P. 8919-8924.
  23. ↑ Watson JD, Crick FHC DNA:n rakenne // Cold Spring Harbor Symp. määrä. Biol. - 1953. - 18. - s. 123-131.
  24. ↑ Poltev V.I., Shulyupina N.V., Bruskov V.I. Nukleiinihappojen oikean biosynteesin molekyylimekanismit. Tietokonetutkimus polymeraasien roolista epäsäännöllisten parien muodostumisessa modifioiduilla emäksillä // Molek. biol. - 1996. - 30. - S. 1284-1298.
  25. ↑ Cannistraro VJ, Taylor JS 5-metyylisytosiinin deaminaatiokiihtyvyys syklobutaanidimeereissä G:llä ja sen vaikutukset UV-indusoituihin C-to-T-mutaatiopisteisiin // J. Mol. Biol. - 2009. - 392. - P. 1145-1157.

Linkit