I. Репарации

V. По характеру изменений в первичной структуре ДНК.

1. Точковые — замена или вставка пары азотистых оснований в ДНК, которая приводит к изме­нению одного кодона, когда повреждения ограничиваются одной парой нуклеотидов:

– вставки или выпадения одной пары нуклеотидов (мутации со сдвигом считывания);

– транзиции —замены одного пуринового основания на другое, или одного из пиримидиновых оснований на другое;

– трансверсии —одно из пиримидиновых оснований заменяется пуриновым или, наоборот.

Виды точковых мутаций по индуцируемым последствиям:

– мисценс – мутации — происходит изменение всех последующих кодонов, в результате вместо одной аминокислоты кодируется другая,

– нонсенс – мутации — образуется бессмысленный кодон, не кодиру­ющий ни одну из аминокислот.

2. Генные — изменения одного гена.

3. Хромосомные (геномные аберрации) — изменения нескольких генов:

– нехватки —выпадение части хромосомы:

· делеции — утрата нескольких пар нуклеотидов в середине хромосомы,

· дефишенсии — потеря концевого участка хромосомы;

– дупликации (повторения) — удвоение участка хромосомы;

– инверсии (перевороты) — отрыв участка хромосомы, поворот его на 180⁰ и прикрепление к месту отрыва;

– инсерции (вставки) —вставки коротких или протяженных последовательностей посторонней ДНК;

– транспозиции (перемещения, горизонтальный перенос генов) — перемещение группы нуклеотидов (IS–последовательностей или транспозонов) в пределах хромосомы из одного участка ДНК в другой или из репликона в репликон (из хромосомы в плазмиду и наоборот). Транспозиции могут вызывать делеции или инверсии генетического ма­териала, а при включении в новый участок ДНК — дупликации в 6–9 пар нуклеотидов.

Теоретически мутации могли бы привести к вымиранию бактериальной популяции, однако в любой живой клетке существуют биохимические механизмы, способные полностью или частично восстанавливать исходную структуру ДНК.

Механизмы восстановления повреждений ДНК

1. Световая репарация (фотореактивация) – репарационная система, осуществляющая реверсию поврежденной УФ–излучением ДНК к исходной структуре под действием дополнительного УФО.

При УФО фагов, бактерий и простейших наблюдается резкое снижение их жизнедеятельности. Однако их выживаемость резко повышается, если на них дополнительно воздействовать видимым светом. Оказалось, что под действием УФ–излучения в молекуле ДНК образуются димеры (химические связи между двумя пиримидиновыми основаниями одной цепочки), что препятствует считыванию информации. Видимый свет активирует ферменты, разрушающие димеры.

Световая репарация осуществляется несколькими ферментами:

– фотолиазой —расщепляет тиминовый димер и восстанавливает целостность соседних тиминовых оснований;

– О₆ – метилтрансферазой — удаляет О₆–метильную группу из остатков гуанина после действия метилирующих агентов;

– ДНК – пурин инсертазой —осуществляет встраивание утерянного при мутации основания в апуриновый сайт;

– ДНК – гликозилазой —удаляет дефектные основания.

Все эти процессы происходят в один этап под действием конкретного фермента и безошибочно восстанавливают исходную структуру ДНК.

2. Темновая репарация — эксцизия (удаление) неправильно спаренных или поврежденных оснований из ДНК с последующим восстановлением исходной структуры. Темновая репарация осуществляется несколькими ферментами в две фазы:

а) дорепликативная (до удвоения молекулы ДНК):

– эндонуклеаза распознает место повреждения, расщепляет цепь ДНК вблизи дефекта;

– экзонуклеазаудаляет поврежденный фрагмент;

– ДНК–полимеразавосполняет дефект, проникает в брешь и встраивает в нее отсутствующие нуклеотиды на матрице второй сохранившейся нити ДНК;

б) пострепликативная (после удвоения молекулы ДНК): осуществляется путем рекомбинаций, при этом дефекты ДНК застраиваются фрагментами неповрежденных нуклеотидов. ДНК–лигаза сшивает вновь синтезированный участок с основной нитью ДНК.

Так как темновая репарация основана на ресинтезе нуклеотидной цепи на базе неповрежденной матрицы, она также является практически безошибочной.

II. Активация механизмов, обеспечивающих резистентность к повреждениям. Кроме механизмов исправления повреждений, клетки имеют возможность обойти вызванную повреждениями блокаду репликации ДНК, напр., путем репарации в процессе рекомбинации.

III. Обратная мутация (истинная реверсия) — измененный при первой мутации генотип точно восстанавливается второй мутацией, в результате восстанавливается и фенотип (напр., измененный при первой мутации триплет после второй мутации будет кодировать ту же аминокислоту, что и раньше).

IV. Супрессорная мутация — восстанавливается только фенотип, изменившийся в результате первой мутации, может быть:

– внутригенной (в исходном гене) — если при первой мутации произошла вставка или выпадение нуклеотидов в одном из участков ДНК, а в другом участке – мутация противоположного рода (выпадение или вставка), то правильность считывания информации восстанавливается;

– экстрагенной (в других участках хромосомы) — вторичная мутация, подавляющая выражение первичного мутационного изменения; происходит в генах-супрессорах, кодирующих синтез тРНК, что приводит к изменению тРНК, в результате чего в синтезируемый полипептид доставляется нужная аминокислота.

Дата добавления: 2015-04-25