Bodová mutace

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 29. října 2017; kontroly vyžadují 8 úprav .

Bodová mutace  - typ mutace v DNA nebo RNA , který je charakterizován nahrazením jedné dusíkaté báze jinou. Termín se také používá pro párové substituce, inzerce nebo delece jednoho nebo více nukleotidů . Bodové mutace, které se vyskytují v nekódující DNA, se většinou nijak neprojevují. Bodový mutant je organismus, v jehož genotypu došlo k bodové mutaci.

Bodové mutace jsou klasifikovány podle účinku, který má změněný nukleotid na triplet :

Základní substituční mutace

Přechody se vyskytují častěji než transverze [3] [4] .

Substituční mutace báze se dělí na cílové mutace se substitucí báze, necílové mutace a opožděné mutace.

Cílové mutace základní substituce

Substituční mutace báze, které se objevují proti poškození molekuly DNA a jsou schopny zastavit syntézu DNA, se nazývají mutace cílové báze (od slova „cíl“) [5] [6] [7] . Výsledkem cílových mutací substituce bází jsou například dimery cyklobutanpyrimidinu [5] [6] [7] .

Necílové základní substituční mutace

Občas se na neporušených úsecích DNA vytvoří mutace substituce bází . Takové mutace se nazývají necílové substituční mutace báze [8] . V rámci polymerázových a polymerázově-tautomerních modelů mutageneze byly vyvinuty mechanismy pro tvorbu necílových substitučních mutací bází.

Zpožděné základní substituční mutace

Základní substituční mutace nevznikají vždy bezprostředně po expozici mutagenu . Někdy se objevují po desítkách replikačních cyklů . Tento jev se nazývá opožděné mutace [9] . Nestabilita genomu je hlavním důvodem vzniku maligních nádorů [10] a vyznačuje se prudkým nárůstem počtu necílových a opožděných mutací [11] . Mechanismy vzniku opožděných mutací nejsou v současnosti známy.

Čtení bodových mutací posunu rámce

Bodové mutace Frameshift genu se dělí na delece a inzerce [12] [13] .

Bodové mutace jsou protikladem komplexních mutací, kdy je jeden úsek DNA nahrazen úsekem jiné délky a odlišného složení nukleotidů [14] .

Bodové mutace se mohou objevit naproti takovému poškození molekuly DNA, které může zastavit syntézu DNA. Například opačné cyklobutanpyrimidinové dimery. Takové mutace se nazývají cílové mutace (od slova „cíl“) [15] . Cyklobutanpyrimidinové dimery způsobují mutace substituce cílové báze i mutace posunu cílového rámce [16] .

Někdy se bodové mutace tvoří na tzv. intaktních oblastech DNA, často v malém okolí fotodimerů. Takové mutace se nazývají necílové mutace se substitucí báze nebo necílové mutace s posunem rámce [17] .

Bodové mutace nevznikají vždy ihned po expozici mutagenu. Někdy se objevují po desítkách replikačních cyklů. Tento jev se nazývá zpožděné mutace [18] . S nestabilitou genomu, hlavním důvodem vzniku maligních nádorů, prudce narůstá počet necílových a opožděných mutací [19] .

Příčiny

Bodové mutace mohou vzniknout spontánními mutacemi, ke kterým dochází během replikace DNA . Mohou být také výsledkem působení mutagenů  , jako je vystavení ultrafialovému nebo rentgenovému záření , vysokým teplotám nebo chemikáliím. Mutace se objevují při syntéze molekuly DNA obsahující poškození, v procesech replikace DNA, opravy DNA nebo transkripce [20] [21] .

V současné době existuje několik přístupů používaných k vysvětlení podstaty a mechanismů vzniku bodových mutací. V rámci obecně uznávaného polymerázového modelu se má za to, že jediným důvodem pro vznik mutací substituce bází jsou sporadické chyby v DNA polymerázách [22] . Watson a Crick [23] navrhli tautomerní model spontánní mutageneze. Vznik spontánních substitučních mutací bází vysvětlili tím, že když se molekula DNA dostane do kontaktu s molekulami vody, tautomerní stavy bází DNA se mohou změnit. Vznik substitučních mutací bází byl vysvětlen tvorbou Hoogsteenových párů [24] . Jedním z důvodů vzniku substitučních mutací báze je deaminace 5-methylcytosinu [25] .

Poznámky

  1. ↑ Tarasov V. A. Molekulární mechanismy opravy a mutageneze. — M.: Nauka, 1982. — 226 s.
  2. ↑ Friedberg EC, Walker GC, Siede W. Oprava a mutageneze DNA. — Washington: ASM Press, DC, 1995.
  3. ↑ Fields Virology od Davida M. Knipea a Petera M. Howleyho | Vydavatel: Lippincott Williams & Wilkins, 2007 | ISBN 0-7817-1832-5 | strana 394
  4. ↑ https://www.mun.ca/biology/scarr/Transitions_vs_Transversions.html Přechod versus transverzní mutace
  5. ↑ 1 2 Wang C.-I., Taylor J.-S. In vitro důkaz, že mutace posunu a substituce čtecího rámce na T traktech vyvolané UV jsou výsledkem replikace zprostředkované nesprávným zarovnáním za specifickým dimerem thyminu // Biochemistry - 1992. – 31. – S. 3671–3681.
  6. ↑ 1 2 Lawrence CW, Banerjee SK, Borden A., LeClerc JE TT cyklobutanové dimery jsou mutagenní léze spíše chybné než nepoučitelné // Mol. Gen. Genet. - 1990. - 222. - S. 166-169.
  7. ↑ 1 2 LeClerc JE, Borden A., Lawrence CW Fotoprodukt ultrafialového světla thymin-thymin-pyrimidin-pyrimidin (6-4) je vysoce mutagenní a specificky indukuje přechody 3'-thymin-k-cytosin v Escherichia coli // Proc. Nat. Akad. sci. USA. - 1991. - 88. - S. 9685-9686.
  8. ↑ Maor-Shoshani A., Reuven NB, Tomer G., Livneh Z. Vysoce mutagenní replikace pomocí DNA polymerázy V (UmuC) poskytuje mechanický základ pro SOS necílenou mutagenezi // Proc. Natl. Akad. sci. USA - 2000. - 97. - S. 565–570.
  9. ↑ Little JB, Gorgojo L., Vetrovs H. Opožděný výskyt letálních a specifických genových mutací v ozářených savčích buňkách // Int. J. Radiat. oncol. Biol. Phys. - 1990. - 19. - S. 1425-1429.
  10. ↑ Kordyum V.I. Nádor - jak je dnes viděn z hlediska molekulární genetiky // Biopolymery a buňky. - 2001. - T. 17. - S. 109-139.
  11. ↑ Niwa O. Radiací indukované dynamické mutace a transgenerační efekty // J. Radiation Research. - 2006. - 47. - S. B25-B30.
  12. ↑ Auerbach Sh. Problémy mutageneze. — M.: Mir, 1978. — 463 s.
  13. ↑ Friedberg EC, Walker GC, Siede W., Wood RD, Schultz RA, Ellenberger T. Oprava a mutageneze DNA. — část 3. Washington: ASM Press. — 2006. 2. vyd.
  14. ↑ Levine JG, Schaaper RM, De Marini DM Komplexní posunové mutace zprostředkované plazmidem pkm 101: Mutační mechanismy odvozené mutační spektra u Salmonella // Genetika. - 1994. - 136. - S. 731-746.
  15. ↑ Pham P., Bertram J. G, O'Donnell M., Woodgate R., Goodman MF Model for SOS-lesion-targeted mutations in Escherichia coli // Nature. - 2001. - 408. - S. 366-370.
  16. ↑ Wang C.-I., Taylor J.-S. In vitro důkaz, že mutace posunu a substituce v T traktech vyvolané UV zářením jsou výsledkem replikace zprostředkované nesprávným uspořádáním za specifickým thyminovým dimerem // Biochemistry - 1992. - 31. - S. 3671-3681.
  17. ↑ Maor-Shoshani A., Reuven NB, Tomer G., Livneh Z. Vysoce mutagenní replikace pomocí DNA polymerázy V (UmuC) poskytuje mechanický základ pro SOS necílenou mutagenezi // Proc. Natl. Akad. sci. USA - 2000. - 97. - S. 565-570.
  18. ↑ Little JB, Gorgojo L., Vetrovs H. Opožděný výskyt letálních a specifických genových mutací v ozářených savčích buňkách // Int. J. Radiat. oncol. Biol. Phys. - 1990. - 19. - S. 1425-1429.
  19. ↑ Niwa O. Radiací indukované dynamické mutace a transgenerační efekty // J. Radiation Research. - 2006. - 47. - S. B25-B30.
  20. ↑ Banerjee SK, Borden A., Christensen RB, LeClerc JE, Lawrence CW SOS-dependentní replikace po jediném trans-syn TT cyklobutanovém dimeru poskytuje odlišné spektrum mutací a zvýšenou chybovost ve srovnání s replikací za touto lézí v unidukované buňce // J Bakteriol. - 1990. - 172. - S. 2105-2112.
  21. ↑ Jonchyk P., Fijalkowska I., Ciesla Z. Nadprodukce podjednotky DNA polymerázy III působí proti SOS-mutagenní odpovědi Esthetician coli // Proc. Nat. Akad. sci. USA. - 1988. - 85. - R. 2124-2127.
  22. ↑ Tang M., Shen X., Frank EG, O'Donnell M., Woodgate R., Goodman MF UmuD'(2)C je DNA polymeráza náchylná k chybám. Escherichia coli pol V, Proč. Natl. Akad. sci. USA - 1999. - Sv. 96. - S. 8919-8924.
  23. ↑ Watson JD, Crick FHC Struktura DNA // Cold Spring Harbor Symp. kvant. Biol. - 1953. - 18. - S. 123-131.
  24. ↑ Poltev V.I., Shulyupina N.V., Bruskov V.I. Molekulární mechanismy správné biosyntézy nukleových kyselin. Počítačové studium úlohy polymeráz při tvorbě nepravidelných párů modifikovanými bázemi // Molek. biol. - 1996. - 30. - S. 1284-1298.
  25. ↑ Cannistraro VJ, Taylor JS Akcelerace deaminace 5-methylcytosinu v dimerech cyklobutanu působením G a její důsledky pro aktivní místa mutace C-to-T indukovaná UV zářením // J. Mol. Biol. - 2009. - 392. - S. 1145-1157.

Odkazy