Mutație punctuală

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă revizuită de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 29 octombrie 2017; verificările necesită 8 modificări .

Mutație punctuală  - un tip de mutație în ADN sau ARN , care se caracterizează prin înlocuirea unei baze azotate cu alta. Termenul se aplică, de asemenea, substituțiilor, inserțiilor sau delețiilor în perechi ale uneia sau mai multor nucleotide . Mutațiile punctuale care apar în ADN-ul necodificator, de obicei, nu se manifestă în niciun fel. Un mutant punctual este un organism în al cărui genotip a avut loc o mutație punctiformă.

Mutațiile punctuale sunt clasificate în funcție de efectul pe care nucleotida modificată îl are asupra tripletului :

Mutații de substituție de bază

Tranzițiile apar mai frecvent decât transversiunile [3] [4] .

Mutațiile de substituție de bază sunt împărțite în mutații de substituție de bază țintă, mutații non-țintă și mutații întârziate.

Mutații țintă de substituție de bază

Mutațiile de substituție a bazei care apar împotriva deteriorării moleculei de ADN și sunt capabile să oprească sinteza ADN-ului sunt numite mutații de substituție a bazei țintă (din cuvântul „țintă”) [5] [6] [7] . Mutațiile țintă de substituție de bază au ca rezultat, de exemplu, dimeri de ciclobutan pirimidină [5] [6] [7] .

Mutații de substituție a bazei non-țintă

Ocazional , se formează mutații de substituție a bazelor pe secțiuni intacte ale ADN-ului . Astfel de mutații sunt numite mutații de substituție a bazei non-țintă [8] . Mecanismele de formare a mutațiilor de substituție a bazei non-țintă au fost dezvoltate în cadrul modelelor polimerază și polimerază-tautomerice ale mutagenezei.

Mutații de substituție a bazelor întârziate

Mutațiile de substituție a bazei nu se formează întotdeauna imediat după expunerea la un mutagen . Uneori apar după zeci de cicluri de replicare . Acest fenomen se numește mutații întârziate [9] . Instabilitatea genomului este principalul motiv pentru formarea tumorilor maligne [10] și se caracterizează printr-o creștere bruscă a numărului de mutații non- țintă și întârziate [11] . Mecanismele de formare a mutațiilor întârziate sunt în prezent necunoscute.

Citirea mutațiilor punctului de deplasare a cadrelor

Mutațiile punctuale cu deplasarea cadrului ale genei sunt clasificate în deleții și inserții [12] [13] .

Mutațiile punctiforme sunt opuse mutațiilor complexe, în care o secțiune de ADN este înlocuită cu o secțiune de o lungime diferită și o compoziție de nucleotide diferită [14] .

Mutațiile punctiforme pot apărea în fața unei astfel de leziuni ale moleculei de ADN care pot opri sinteza ADN-ului. De exemplu, dimeri opuși de ciclobutan pirimidină. Astfel de mutații sunt numite mutații țintă (de la cuvântul „țintă”) [15] . Dimerii de ciclobutan pirimidină provoacă atât mutații de substituție a bazei țintă, cât și mutații de schimbare a cadrului țintă [16] .

Uneori se formează mutații punctuale pe așa-numitele regiuni ADN intacte, adesea într-o mică vecinătate a fotodimerilor. Astfel de mutații sunt numite mutații de substituție a bazei non-țintă sau mutații de deplasare a cadrelor non-țintă [17] .

Mutațiile punctiforme nu se formează întotdeauna imediat după expunerea la un mutagen. Uneori apar după zeci de cicluri de replicare. Acest fenomen se numește mutații întârziate [18] . Odată cu instabilitatea genomului, principalul motiv pentru formarea tumorilor maligne, numărul de mutații nețintă și întârziate crește brusc [19] .

Cauze

Mutațiile punctiforme pot apărea din mutațiile spontane care apar în timpul replicării ADN-ului . De asemenea, pot rezulta din acțiunea agenților mutageni  , cum ar fi expunerea la ultraviolete sau raze X , temperaturi ridicate sau substanțe chimice. Mutațiile apar în timpul sintezei unei molecule de ADN care conține leziuni, în procesele de replicare a ADN-ului, reparare sau transcriere a ADN-ului [20] [21] .

În prezent, există mai multe abordări utilizate pentru a explica natura și mecanismele formării mutațiilor punctuale. În cadrul modelului polimerazei general acceptat, se crede că singurul motiv pentru formarea mutațiilor de substituție a bazelor este erorile sporadice în ADN polimeraze [22] . Watson și Crick [23] au propus un model tautomeric al mutagenezei spontane. Ei au explicat apariția mutațiilor de substituție spontană a bazelor prin faptul că atunci când o moleculă de ADN intră în contact cu moleculele de apă, stările tautomerice ale bazelor ADN se pot schimba. Formarea mutațiilor de substituție a bazelor a fost explicată prin formarea perechilor Hoogsteen [24] . Unul dintre motivele formării mutațiilor de substituție a bazelor este dezaminarea 5-metilcitozinei [25] .

Note

  1. ↑ Tarasov V. A. Mecanisme moleculare de reparare și mutageneză. — M.: Nauka, 1982. — 226 p.
  2. ↑ Friedberg EC, Walker GC, Siede W. Repararea ADN-ului și mutageneza. — Washington: ASM Press, DC, 1995.
  3. ↑ Fields Virology de David M Knipe și Peter M Howley | Editura: Lippincott Williams & Wilkins, 2007 | ISBN 0-7817-1832-5 | pagina 394
  4. ↑ https://www.mun.ca/biology/scarr/Transitions_vs_Transversions.html Mutații de tranziție versus transversie
  5. ↑ 1 2 Wang C.-I., Taylor J.-S. Dovezi in vitro că mutațiile de deplasare și substituție induse de UV la tracturile T sunt rezultatul replicării mediate de alinierea greșită dincolo de un dimer specific de timină // Biochimie - 1992. – 31. – P. 3671–3681.
  6. ↑ 1 2 Lawrence CW, Banerjee SK, Borden A., LeClerc JE TT dimerii ciclobutanului sunt mai degrabă greșit instructivi decât neinstructivi, leziuni mutagene // Mol. Gen. Genet. - 1990. - 222. - P. 166-169.
  7. ↑ 1 2 LeClerc JE, Borden A., Lawrence CW Fotoprodusul luminii ultraviolete timină-timină pirimidină-pirimidină (6-4) este foarte mutagen și induce în mod specific tranziții 3’-timină-citozină în Escherichia coli // Proc. Nat. Acad. sci. STATELE UNITE ALE AMERICII. - 1991. - 88. - P. 9685-9686.
  8. ↑ Maor-Shoshani A., Reuven NB, Tomer G., Livneh Z. Replicarea foarte mutagenă prin ADN polimeraza V (UmuC) oferă o bază mecanică pentru mutageneza nețintă SOS // Proc. Natl. Acad. sci. SUA - 2000. - 97. - P. 565–570.
  9. ↑ Little JB, Gorgojo L., Vetrovs H. Apariția întârziată a mutațiilor letale și specifice ale genelor în celulele de mamifere iradiate // Int. J. Radiat. oncol. Biol. Fiz. - 1990. - 19. - P. 1425-1429.
  10. ↑ Tumora Kordyum V.I. - așa cum este văzută astăzi din punctul de vedere al geneticii moleculare // Biopolimeri și celule. - 2001. - T. 17. - S. 109-139.
  11. ↑ Niwa O. Radiation induced dynamic mutations and transgenerational effects // J. Radiation Research. - 2006. - 47. - P. B25-B30.
  12. ↑ Auerbach Sh. Probleme de mutageneza. — M.: Mir, 1978. — 463 p.
  13. ↑ Friedberg EC, Walker GC, Siede W., Wood RD, Schultz RA, Ellenberger T. Repararea ADN-ului și mutageneza. — partea 3. Washington: ASM Press. — 2006. Ed. a II-a.
  14. ↑ Levine JG, Schaaper RM, De Marini DM Mutații complexe de deplasare a cadrelor mediate de plasmida pkm 101: Mecanismele mutaționale deduse spectre de mutații în Salmonella // Genetică. - 1994. - 136. - P. 731-746.
  15. ↑ Pham P., Bertram J. G, O'Donnell M., Woodgate R., Goodman MF Un model pentru mutațiile vizate de leziune SOS în Escherichia coli // Nature. - 2001. - 408. - P. 366-370.
  16. ↑ Wang C.-I., Taylor J.-S. Dovezi in vitro că mutațiile de deplasare și substituție induse de UV la tracturile T sunt rezultatul replicării mediate de aliniere greșită dincolo de un dimer specific de timină // Biochemistry - 1992. - 31. - P. 3671-3681.
  17. ↑ Maor-Shoshani A., Reuven NB, Tomer G., Livneh Z. Replicarea foarte mutagenă prin ADN polimeraza V (UmuC) oferă o bază mecanică pentru mutageneza nețintă SOS // Proc. Natl. Acad. sci. SUA - 2000. - 97. - P. 565-570.
  18. ↑ Little JB, Gorgojo L., Vetrovs H. Apariția întârziată a mutațiilor letale și specifice ale genelor în celulele de mamifere iradiate // Int. J. Radiat. oncol. Biol. Fiz. - 1990. - 19. - P. 1425-1429.
  19. ↑ Niwa O. Radiation induced dynamic mutations and transgenerational effects // J. Radiation Research. - 2006. - 47. - P. B25-B30.
  20. ↑ Banerjee SK, Borden A., Christensen RB, LeClerc JE, Lawrence CW Replicarea dependentă de SOS dincolo de un singur dimer de ciclobutan TT trans-syn oferă un spectru diferit de mutație și o rată de eroare crescută în comparație cu replicarea dincolo de această leziune în celula neindusă // J .Bacteriol. - 1990. - 172. - P. 2105-2112.
  21. ↑ Jonchyk P., Fijalkowska I., Ciesla Z. Supraproducția subunității ADN polimerazei III contracarează răspunsul SOS-mutagenic al Esthetician coli // Proc. Nat. Acad. sci. STATELE UNITE ALE AMERICII. - 1988. - 85. - R. 2124-2127.
  22. ↑ Tang M., Shen X., Frank EG, O'Donnell M., Woodgate R., Goodman MF UmuD'(2)C este o ADN polimerază predispusă la erori. Escherichia coli pol V, Proc. Natl. Acad. sci. SUA - 1999. - Vol. 96. - P. 8919-8924.
  23. ↑ Watson JD, Crick FHC Structura ADN-ului // Cold Spring Harbor Symp. cuant. Biol. - 1953. - 18. - P. 123-131.
  24. ↑ Poltev V.I., Shulyupina N.V., Bruskov V.I. Mecanismele moleculare ale biosintezei corecte a acizilor nucleici. Studiu computerizat al rolului polimerazelor în formarea perechilor neregulate prin baze modificate // Molek. biol. - 1996. - 30. - S. 1284-1298.
  25. ↑ Cannistraro VJ, Taylor JS Accelerația dezaminării 5-metilcitozinei în dimerii de ciclobutan de către G și implicațiile sale pentru punctele fierbinți de mutație C-to-T induse de UV // J. Mol. Biol. - 2009. - 392. - P. 1145-1157.

Link -uri