Punktmutation

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 29 oktober 2017; kontroller kräver 8 redigeringar .

Punktmutation  - en typ av mutation i DNA eller RNA , som kännetecknas av att en kvävebas ersätts med en annan. Termen tillämpas också på parvisa substitutioner, insertioner eller deletioner av en eller flera nukleotider . Punktmutationer som förekommer i icke-kodande DNA visar sig vanligtvis inte på något sätt. En punktmutant är en organism i vars genotyp en punktmutation har inträffat.

Punktmutationer klassificeras enligt den effekt som den förändrade nukleotiden har på tripletten :

Bassubstitutionsmutationer

Övergångar förekommer oftare än transversioner [3] [4] .

Bassubstitutionsmutationer delas in i målbassubstitutionsmutationer, icke-målmutationer och fördröjda mutationer.

Bassubstitutionsmålmutationer

Bassubstitutionsmutationer som uppträder mot skador på DNA- molekylen och som kan stoppa DNA-syntesen kallas målbassubstitutionsmutationer (från ordet "mål") [5] [6] [7] . Bassubstitutionsmålmutationer resulterar till exempel i cyklobutan- pyrimidindimerer [5] [6] [7] .

Icke-målbassubstitutionsmutationer

Ibland bildas bassubstitutionsmutationer på intakta sektioner av DNA . Sådana mutationer kallas icke-målbassubstitutionsmutationer [8] . Mekanismer för bildning av icke-målbassubstitutionsmutationer har utvecklats inom polymeras- och polymeras-tautomera modeller för mutagenes.

Fördröjda bassubstitutionsmutationer

Bassubstitutionsmutationer bildas inte alltid omedelbart efter exponering för en mutagen . Ibland dyker de upp efter dussintals replikeringscykler . Detta fenomen kallas fördröjda mutationer [9] . Genominstabilitet är huvudorsaken till bildandet av maligna tumörer [10] och kännetecknas av en kraftig ökning av antalet icke -mål- och fördröjda mutationer [11] . Mekanismerna för bildandet av fördröjda mutationer är för närvarande okända.

Läser ramskiftningspunktmutationer

Frameshift-punktmutationer av genen klassificeras i deletioner och insertioner [12] [13] .

Punktmutationer är motsatsen till komplexa mutationer, där en sektion av DNA ersätts med en sektion av en annan längd och en annan nukleotidsammansättning [14] .

Punktmutationer kan uppträda mitt emot sådana skador på DNA-molekylen som kan stoppa DNA-syntesen. Till exempel motsatta cyklobutan-pyrimidin-dimerer. Sådana mutationer kallas målmutationer (från ordet "mål") [15] . Cyklobutan-pyrimidindimerer orsakar både målbassubstitutionsmutationer och målramskiftningsmutationer [16] .

Ibland bildas punktmutationer på de så kallade intakta DNA-regionerna, ofta i en liten närhet av fotodimerer. Sådana mutationer kallas icke-målbassubstitutionsmutationer eller icke-målramskiftningsmutationer [17] .

Punktmutationer bildas inte alltid direkt efter exponering för en mutagen. Ibland dyker de upp efter dussintals replikeringscykler. Detta fenomen kallas fördröjda mutationer [18] . Med genominstabilitet, den främsta orsaken till bildandet av maligna tumörer, ökar antalet icke-mål och fördröjda mutationer kraftigt [19] .

Orsaker

Punktmutationer kan uppstå från spontana mutationer som uppstår under DNA-replikation . De kan också bero på verkan av mutagener  , såsom exponering för ultraviolett strålning eller röntgenstrålning , höga temperaturer eller kemikalier. Mutationer uppträder under syntesen av en DNA-molekyl som innehåller skada, i processerna för DNA-replikation, DNA-reparation eller transkription [20] [21] .

För närvarande finns det flera tillvägagångssätt som används för att förklara karaktären och mekanismerna för bildandet av punktmutationer. Inom den allmänt accepterade polymerasmodellen tror man att den enda anledningen till bildandet av bassubstitutionsmutationer är sporadiska fel i DNA-polymeraser [22] . Watson och Crick [23] föreslog en tautomer modell av spontan mutagenes. De förklarade uppkomsten av spontana bassubstitutionsmutationer med det faktum att när en DNA-molekyl kommer i kontakt med vattenmolekyler kan DNA-basernas tautomera tillstånd förändras. Bildandet av bassubstitutionsmutationer har förklarats av bildandet av Hoogsteen-par [24] . En av anledningarna till bildandet av bassubstitutionsmutationer är deamineringen av 5-metylcytosin [25] .

Anteckningar

  1. ↑ Tarasov V. A. Molekylära mekanismer för reparation och mutagenes. — M.: Nauka, 1982. — 226 sid.
  2. ↑ Friedberg EC, Walker GC, Siede W. DNA-reparation och mutagenes. — Washington: ASM Press, DC, 1995.
  3. ↑ Fields Virology av David M Knipe och Peter M Howley | Förlag: Lippincott Williams & Wilkins, 2007 | ISBN 0-7817-1832-5 | sida 394
  4. ↑ https://www.mun.ca/biology/scarr/Transitions_vs_Transversions.html Transition kontra transversion mutationer
  5. ↑ 1 2 Wang C.-I., Taylor J.-S. In vitro-bevis för att UV-inducerade ramskifte och substitutionsmutationer vid T-områdena är resultatet av felanpassningsmedierad replikation förbi en specifik tymindimer // Biochemistry - 1992. – 31. – P. 3671–3681.
  6. ↑ 1 2 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.
  7. ↑ 1 2 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 Escherichia coli // Proc. Nat. Acad. sci. USA. - 1991. - 88. - P. 9685-9686.
  8. ↑ 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.
  9. ↑ 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.
  10. ↑ Kordyum V.I. Tumör - som den ses idag ur molekylär genetiks synvinkel // Biopolymerer och celler. - 2001. - T. 17. - S. 109-139.
  11. ↑ Niwa O. Strålningsinducerade dynamiska mutationer och transgenerationella effekter // J. Radiation Research. - 2006. - 47. - P. B25-B30.
  12. ↑ Auerbach Sh. Problem med mutagenes. — M.: Mir, 1978. — 463 sid.
  13. ↑ 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.
  14. ↑ 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.
  15. ↑ 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.
  16. ↑ Wang C.-I., Taylor J.-S. In vitro-bevis för att UV-inducerade ramskifte och substitutionsmutationer vid T-områdena är resultatet av felanpassningsmedierad replikation förbi en specifik tymindimer // Biochemistry - 1992. - 31. - P. 3671-3681.
  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. ↑ 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.
  19. ↑ Niwa O. Strålningsinducerade dynamiska mutationer och transgenerationella effekter // J. Radiation Research. - 2006. - 47. - P. B25-B30.
  20. ↑ 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.
  21. ↑ 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.
  22. ↑ Tang M., Shen X., Frank EG, O'Donnell M., Woodgate R., Goodman MF UmuD'(2)C är ett felbenägt DNA-polymeras. Escherichia coli pol V, Proc. Natl. Acad. sci. USA - 1999. - Vol. 96. - P. 8919-8924.
  23. ↑ Watson JD, Crick FHC Strukturen av DNA // Cold Spring Harbor Symp. kvant. Biol. - 1953. - 18. - S. 123-131.
  24. ↑ Poltev V.I., Shulyupina N.V., Bruskov V.I. Molekylära mekanismer för korrekt biosyntes av nukleinsyror. Datorstudie av polymerasernas roll i bildandet av oregelbundna par av modifierade baser // Molek. biol. - 1996. - 30. - S. 1284-1298.
  25. ↑ 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.

Länkar