UV-mutagenes

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 12 mars 2020; kontroller kräver 3 redigeringar .

Ultraviolett mutagenes kallas mutagenes som orsakas av bestrålning av en DNA- molekyl med ultraviolett ljus [1] .

Efter bestrålning med ultraviolett ljus bildas fotoprodukter i DNA- molekylen . I de flesta fall är dessa cyklobutan- pyrimidindimerer eller (6-4)-addukter [1] [2] . Fotodimerer tas vanligtvis bort under DNA-reparation [2] [3] [4] . Om inte alla fotodimerer tas bort är DNA-syntes också möjlig på en mall som innehåller fotodimerer som ett resultat av felbenägen eller SOS-replikation. Mutationer uppstår vanligtvis motsatta dimerer i felbenägen eller SOS- replikering , reparation eller transkription [2] [5] [6] [7] . Sådan mutagenes kallas mål [7] [8] [9] [10] (från ordet "mål"). Ibland bildas mutationer på de så kallade intakta DNA- regionerna , ofta i en liten närhet av dimerer - detta är icke- målmutagenes [7] .

Både cyklobutan- pyrimidin-dimerer och (6-4)-addukter orsakar alla typer av mutationer: bassubstitutioner (övergångar och transversioner) och ramförskjutningar (deletioner och insättningar). Det finns också komplexa mutationer. Dessa är sådana förändringar i DNA när en av dess sektioner ersätts med en sektion av en annan längd och en annan nukleotidsammansättning [11] . Alla fotodimerer leder inte till mutationer. Vanligtvis leder bara 5-12% av det totala antalet fotodimerer till mutationer [12] . Sådan skada på DNA-molekylen som kan orsaka mutationer kallas potentiellt mutagen DNA-skada eller potentiella mutationer. [13]

Mutationer bildas längs DNA:t ojämnt - de flesta av dem är lokaliserade i de så kallade hot spots av UV-mutagenes. De heta fläckarna av ultraviolett mutagenes sammanfaller med fotodimerer som består av cytosin och tymin. I vissa DNA-regioner förekommer inte mutationer alls - dessa är kalla fläckar av UV-mutagenes. [14] Mutationer bildas inte alltid omedelbart efter exponering för en mutagen. Ibland uppstår de efter dussintals replikeringscykler. Detta fenomen kallas fördröjda mutationer. [15] Med genominstabilitet , den främsta orsaken till bildandet av maligna tumörer , ökar antalet icke-mål och fördröjda mutationer dramatiskt. [16]

Mekanismer för mutationsbildning i olika modeller av ultraviolett mutagenes

Inom den allmänt accepterade polymerasmodellen för ultraviolett mutagenes, antas det att alla cyklobutan- pyrimidindimerer och 6-4 fotoaddukter leder till målbassubstitutionsmutationer . Alla DNA-baser leder till icke-målbassubstitutionsmutationer [17] . Mutationer är resultatet av bildandet av icke-komplementära DNA-baspar på grund av sporadiska fel i DNA-polymeraser [18] [19] [20] .

I den polymeras-tautomera modellen för ultraviolett mutagenes anses endast de cis-syn cyklobutan- pyrimidindimerer som har en eller båda av baserna i vissa sällsynta tautomera former leda till målbassubstitutionsmutationer . Icke -målbassubstitutionsmutationer orsakas av DNA-baser i vissa sällsynta tautomera former om de är stabila under vissa förhållanden. Mutationer uppstår som ett resultat av bildandet av komplementära DNA-baspar under syntesen av en DNA-molekyl som innehåller sådana fotoskador med hjälp av modifierade eller specialiserade DNA-polymeraser [21] .

Om cyklobutan-pyrimidindimerer innehåller metylerat cytosin, antas det att en av orsakerna till bildandet av bassubstitutionsmutationer är deamineringen av 5-metylcytosin [22] , vilket kan orsaka övergångar från cytosin till tymin.

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 Auerbach Sh. Mutagenesproblem. — M.: Mir, 1978. — 463 sid.
  2. ↑ 1 2 3 Tarasov V. A. Molekylära mekanismer för reparation och mutagenes. — M.: Nauka, 1982. — 226 sid.
  3. ↑ Friedberg EC, Walker GC, Siede W. DNA-reparation och mutagenes. — Washington: ASM Press, DC, 1995.
  4. ↑ Friedberg EC, Walker GC, Siede W., Wood RD, Schultz RA, Ellenberger T. DNA-reparation och mutagenes. — del 3. Washington: ASM Press. — 2006. 2:a uppl.
  5. ↑ Banerjee SK, Borden A., Christensen RB, LeClerc JE, Lawrence CW SOS-beroende replikering förbi en enda trans-syn TT cyklobutandimer ger ett annat mutationsspektrum och ökad felfrekvens jämfört med replikering förbi denna lesion i oducerad cell // J .Bakteriol. - 1990. - 172. - P. 2105-2112.
  6. ↑ Jonchyk P., Fijalkowska I., Ciesla Z. Överproduktion av subenheten av DNA-polymeras III motverkar det SOS-mutagena svaret från Esthetician coli // Proc. Nat. Acad. sci. USA. - 1988. - 85. - R. 2124-2127.
  7. ↑ 1 2 3 Maor-Shoshani A., Reuven NB, Tomer G., Livneh Z. Mycket mutagen replikering genom DNA-polymeras V (UmuC) ger en mekanistisk grund för SOS oriktad mutagenes // Proc. Natl. Acad. sci. USA - 2000. - 97. - P. 565-570.
  8. ↑ Lawrence CW, Banerjee SK, Borden A., LeClerc JE TT cyklobutandimerer är felinstruktiva snarare än icke-instruktiva, mutagena lesioner // Mol. Gen. Genet. - 1990. - 222. - S. 166-169.
  9. ↑ LeClerc JE, Borden A., Lawrence CW Tymin-tymin-pyrimidin-pyrimidin (6-4) fotoprodukten för ultraviolett ljus är mycket mutagen och inducerar specifikt 3'-tymin-till-cytosin-övergångar i estetikerkolik // Proc. Nat. Acad. sci. USA. - 1991. - 88. - P. 9685-9686.
  10. ↑ Taylor J.-S., Garett DS, Brockie IR, Svoboda DL, Telser J. H NMR-tilldelning och smälttemperaturstudie av cis-syn och trans-syn tymindimer innehållande duplex av d(CGTATTATGC) d(GCATAATACG) // biokemi. - 1990, - 29. - P.8858-8666.
  11. ↑ Levine JG, Schaaper RM, De Marini DM Komplexa ramförskjutningsmutationer medierade av plasmid pkm 101: Mutationsmekanismer härledde mutationsspektra i Salmonella // Genetik. - 1994. - 136. - P. 731-746.
  12. ↑ Lawrence CW, Banerjee SK, Borden A., LeClerc JE TT cyklobutandimerer är felinstruktiva, snarare än icke-instruktiva, mutagena lesioner // Mol. och Gen. Genet. - 1990. - 222. - S. 166-169.
  13. ↑ Dubinin N.P. Potentiella förändringar i DNA och mutationer. - Moskva: Nauka, 1978. - 246 sid.
  14. ↑ Parris CN, Levy DD, Jessee J., Seidman MM Proximala och distala effekter av sekvenskontext på ultravioletta mutationshotspots i en skyttelvektor replikerad i xerodermaceller // J. Mol. Biol. - 1994. - 236. - S. 491-502.
  15. ↑ Little JB, Gorgojo L., Vetrovs H. Försenat uppkomst av dödliga och specifika genmutationer i bestrålade däggdjursceller // Int. J. Radiat. oncol. Biol. Phys. - 1990. - 19. - P. 1425-1429.
  16. ↑ Niwa O. Strålningsinducerade dynamiska mutationer och transgenerationella effekter // J. Radiation Research. - 2006. - 47. - P. B25-B30.
  17. ↑ Maor-Shoshani A., Reuven NB, Tomer G., Livneh Z. Mycket mutagen replikering genom DNA-polymeras V (UmuC) ger en mekanistisk grund för SOS-omålad mutagenes // Proc. Natl. Acad. sci. USA - 2000. - 97. - P. 565-570.
  18. ↑ Bresler SE Theory of misrepair mutagenes // Mutat. Res. - 1975. - 29. - S. 467-472.
  19. ↑ Pham P., Bertram J.G, O'Donnell M., Woodgate R., Goodman MF En modell för SOS-lesionsinriktade mutationer i Escherichia coli // Nature. - 2001. - 408. - S. 366-370.
  20. ↑ Taylor J.-S. Ny strukturell och mekanistisk insikt i A-regeln och det instruktionsmässiga och icke-instruktionsbeteendet hos DNA-fotoprodukter och andra lesioner // Mutation. Res. - 2002. -510. - S. 55-70.
  21. ↑ Grebneva HA En av mekanismerna för bildning av målinriktade substitutionsmutationer vid SOS-replikation av dubbelsträngat DNA innehållande cis-syn cyklobutantymindimerer // Environ. Mol. Mutagen. - 2006. -47. - s. 733-745.
  22. ↑ Cannistraro VJ, Taylor JS Acceleration av 5-metylcytosin-deaminering i cyklobutandimerer av G och dess implikationer för UV-inducerade C-till-T mutations hotspots // J. Mol. Biol. - 2009. - 392. - P. 1145-1157.