В сърцето на мутациите на молекулярно ниво са две основни причини: грешки репликация и мутагенни ефекти от различен характер. грешки в репликацията се дължат на факта, че точността на функционирането на ДНК полимерази не е абсолютно. Тъй като изборът на следващия нуклеотид за вграждане в нарастваща ДНК верига се определя от взаимодействието на протеини и репликация ензими и ДНК матрица система, промени в свойствата на тези протеини или матрица спонтанно или под влияние на различни модифициращи агенти могат да доведат до грешки в ДНК репликацията и мутации.
грешки репликация. Както е обсъдено в раздел 4.1 на синтеза на ДНК се осъществява чрез последователно ензимно прикрепване на дезоксирибонуклеозид трифосфати комплементарни ДНК шаблон към 3'-терминалния нуклеотид на нарастващото ДНК верига. Точността на този процес се определя от разликата в свободна енергия от канонични или погрешни ДНК бази двойки, получени в съответствие с правилата на Watson-Crick във водни разтвори. Разликите представляват 1-3 ккал / мол и гарантира точността на репликация в рамките на не повече от една неправилно включен нуклеотид на всеки 100 нуклеотида.
Генетични методи за определяне на честотата на грешките репликация, които се случват по време на синтеза на ДНК ин витро, са два вида. В един подход, измерване на честотата на преките мутации, водещи до инактивиране на ген вариация, която е лесно да се идентифицират фенотип. Удобен система, основана на този принцип е репликативна форма ДНК на бактериофаг M13mp2, съдържащ част -галактозидаза ген като едноверижни празнини, изграждане на тест ДНК полимераза в свободна клетъчна система. ДНК синтез грешка в този случай се детектира от загубата или намаляването на активността -галактозидаза, което не засяга жизнеспособността на фага, който се получава след въвеждане на такава ДНК в бактериални клетки чрез трансфекция. С прилагането на този метод за откриване на 200 различни базови замествания, както и делеции, мутации изместен четящи рамки и ген комплекс корекция.
В друг подход за определяне ин витро синтеза на ДНК точността измерената честота обратно мутации, възстановяване (по точкова мутация на действие) на ген нуклеотидната последователност, протеинов продукт, чиято дейност е разбита в резултат, например кехлибарено мутация. Този метод има висока чувствителност, което позволява да се определи мутацията срещащи се при 10 -10 -8 -6 на нуклеотид на поколение. Въпреки това, тя е ограничена само за определяне на мутацията на един конкретен вид.
увеличава репликация процент на грешки, дължащи се на спонтанни геномни ДНК щети, причинени от неговото депуринизация при физиологични условия. Депуринизация е следствие от разликата N-гликозидна връзка, свързваща молекула ДНК в пурин основата на остатъци деоксирибоза. Очаквано Lindahl и Nyberg депуринизация на ДНК в организъм настъпва при честота 3 10 -11 до нуклеотид на втората, която е 100 пъти по-висока честота на спонтанна загуба на пиримидинови бази от ДНК при същите условия. А просто изчисление показва, че с този темп на тези събития в човешки соматични клетки трябва да се извършва
10 май депуринизация / ден. Репликативна ДНК комплекс на матрицата взаимодейства с apurinizirovannym място и включва синтезира ДНК нишка за предпочитане деоксиаденозин остатъци.
Много бактериални и еукариотни ДНК полимерази, извършващи ДНК репликация имат 3'5' коригиране екзонуклеазна активност и следователно погрешно включени нуклеотиди не-комплементарни матрични се отстраняват от 3'-края на нарастващата верига ДНК преди да следващата нуклеотид в прицелна ДНК верига. Присъствието на ДНК полимераза активност на такива комплекси на значително увеличава точността на действие на системата за репликация.
Мутагенни ефекти. Усилията за репликация системи не е достатъчно в стресови ситуации, когато тялото е изложено на огромен лечение мутация. Въпреки това, дори в присъствието на малки количества мутагени в околната среда предизвиква непрекъснато натрупване на мутации в генома на соматични клетки, макар и с по-малък размер. Натрупването на мутации, които се изплъзват ремонтни системи за корекция е кумулативна - за вече съществуващи мутации непрекъснато добавят нови и общият брой на мутации в генома (генетичен товар) се увеличава. Натрупването на мутации - случайни, така че сега е възможно да се предскаже вероятността от дадена мутация или генетичен локус в генома на организма. Защото мутации често са причина за наследени и придобити заболявания, е важно да се направи статистическа прогноза честотата на някои болести по популации, които са известни мутагенни условия на околната среда.
Йонизиращи лъчения. Изразена мутагенни притежават късовълнова електромагнитна радиация (UV светлина, рентгенови лъчи) и елементарните частици, образувани по време на разпад на радиоактивни вещества. С помощта на рентгенов H. Moller през 1927 г. за първи път е получен от мутации в Drosophila. Оттогава механизмите на проучвания за мутагенеза, извършени по-интензивно и в голям мащаб.
Електромагнитно излъчване, минаваща през веществото или елементарните частици предават своята енергия на атомите. В резултат на сблъсък с първични радиация фотони или частици от един атом, който се превръща в положително зареден йон, електрони са нокаутира. Освободените електрони второ причиняват образуването на йонни двойки, като движите нагоре, докато тяхната енергия не се губи и те няма да загубят йонизиращо власт. единица доза радиация е рентгенова (Р) - размерът на радиация, което причинява образуването на 2 х 10 9 йонни двойки / cm 3 от въздух. На практика често се използва единица RAD. служи като мярка за поглъщане на енергия; Р1 във въздуха е еквивалентно на 0.876 рад. За да се обясни механизмите на мутации чрез йонизиращо рано е приложено разработена теория радиация мишена. при които се наблюдава увреждане на ДНК на мястото, където е налице първичен йонизация. Реакцията се осъществява в отделен обем, който е мишена. увреждане на ДНК се появява в резултат на директно излагане на радиация квант и елементарна частица в молекулата, и в резултат на вторичния йон актове оформен отвън на ДНК в някои "чувствителни обем." Установено е, че честотата на мутации, възникващи в Drosophila и други обекти е пряко пропорционално на дозата. Определена доза облъчване причинява равен брой мутации в единични, така и в фракционна облъчване на малки порции.
Химични мутагени екзогенен произход. Много химични съединения, които се срещат в околната среда, имат способността да взаимодействат с ДНК или неговите прекурсори с ниско молекулно тегло и да причинят мутации. Докато някои химични съединения са присъщо реактивни мутагени директно се свързват ДНК и променя неговата химична структура, както и други т.нар promutageny. за превръщане на първите мутагени претърпяват метаболитно активиране чрез действието на ензимни системи на организма.
Един от най-обширните класове химични мутагени екзогенен произход са алкилиращи средства. при които има спонтанно (без участието на ензимни системи на организма) прехвърляне на алкиловите групи на тези химични съединения в биологични макромолекули, включително ДНК. Таблица. I.18 Основните класове на алкилиращи агенти. Химическите структури на съединенията, изброени в таблицата, е възможно да се открие разлики по два начина, чиято роля в мутагенната активност на алкилиращи агенти е многократно потвърдено експериментално. Един от признаците на типа извършва от алкиловите групи: метил, етил, или повече комплекса. Друга особеност на - броя на алкилови групи, които дават една молекула на алкилиращ агент. Това свойство се нарича функцията за връзка. По този начин, между азотни мустарди Н2 NCH2 СН2 Cl - monofunktsionalen, HN (СН2 СН2 Cl) 2 - bifunktsionalen, и N (СН2 СН2 Cl) 3 - trifunktsionalen.
Основният източник на мутации, възникващи от действието на алкилиращ агент е О-алкилиране на 6-О гуанин и тимин в ДНК 4. В други сайтове, алкилиране, което води до по-редки мутации могат да бъдат N-3 гуанин, N-1, N-3 и Н-7 от аденин, N-3 на цитозин и N-3 и Н-4 тимин. Спектърът на мутации, възникващи от действието на всяка от алкилиращото средство обикновено специфичен. Трябва да се отбележи, че поради функционират възстановителните клетки системи до мутации причинява само малка част от ДНК алкализации. Следователно, честотата на реакциите между агент и алкилиращ свързана ДНК не е проста връзка с тяхната мутагенна активност. Същото се отнася не само до алкилиращи средства, но също и за други мутагени.
Свързани статии