Современная генетика. Том 3 - Айала Ф.
Скачать (прямая ссылка):
эффективно, чем dG/dU, в результате с высокой частотой происходит замена
dG/dC -*¦ dA/dT, т. е. возникает горячая точка.
Существуют два типа замен нуклеотидов-транзиции и трансверсии. Транзиции
заключаются в замене одного пурина на другой пурин или одного пиримидина
на другой пиримидин (АТ -> GC, GC -> АТ, ТА -> ->CG и CG-+TA). При
трансверсии пурин меняется на пиримидин или наоборот (AT->CG, АТ -> ТА и
т.д.). Замены оснований могут происходить различными способами. Так,
например, мутация в гене ДНК-поли-меразы фага Т4 может привести к
возникновению дефектного фермента, что в свою очередь обусловит
увеличение частоты как транзиций, так и трансверсий при репликации ДНК. У
многих различных организмов, в том числе у Е. coli и у дрозофилы,
известны гены-мутаторы, увеличивающие частоту мутаций. У Е. coli мутация
mut S повышает частоту обоих типов замен, тогда как мутация mut Т
индуцирует лишь трансверсии АТ -> CG.
Спонтанные трацзиции могут происходить при репликации ДНК вследствие
таутомеризации, т. е. изменения положения протона, меняющего химические
свойства молекулы. Таутомеризация в нуклеотидных основаниях меняет их
способность образовывать водородные связи, так что аденин приобретает
свойства гуанина, гуанин-аденина, цитозин-тимина, а тимин-цитозина (рис.
20.2). Мутагенная активность 5-бром-урацила, аналога тимина, в котором
метиловая группа замещена атомом брома, обусловлена таутомеризацией,
связанной с большим, нежели у метиловой группы, сродством к электрону
атома брома по сравнению с метиловой группой (рис. 20.3). Индуцируемые 5-
бромура-цилом мутации могут обусловливаться либо ошибками при включении,
Замены пар оснований
Рис. 20.2. Таутомерные формы оснований ДНК. В центре изображены наиболее
распространенные формы, когда аденин образует водородную связь с тимином,
а гуанин-с цитозином. Сравнительно более ред-
кие таутомеры, образующие водородные связи по-другому, указаны стрелками.
С* образует водородную связь с A, G* - с Т, Т*-с G, А*-с С.
либо при считывании, что приводит соответственно к замене GC -> АТ или
AT-+GC (рис. 20.4).
Другим мутагеном из числа химических аналогов нуклеотидных оснований
является 2-аминопурин, способный спариваться либо с тимином, либо с
цитозином (рис. 20.5). Так же как и 5-бромурацил, 2-амино-пурин вызывает
транзиции, являющиеся результатом ошибок двух типов: при включении или
при считывании. Мутации, индуцируемые такими мутагенами, могут под
действием тех же мутагенов ревертировать к дикому типу. Способность
ревертировать под действием аналогов оснований используется для
идентификации транзиций (табл. 12.2).
Азотистая кислота представляет собой мутаген, индуцирующий транзиции GC -
> АТ и AT-+CG; это происходит в результате дезаминирования цитозина и
превращения его в урацил, а также при переходе аденина в гипоксантин
(спаривающийся так же, как и гуанин). Возникно-
Обычная кетоформа 5-бромурацила (5-BU)
Аденин
Редкая енольная форма 5-бромурацила (5-BU*)
Гуанин
Рис. 20.3. Таутомерные формы 5-бромурацила, аналога тимина. А. Наиболее
распространенный таутомер, образующий водородные связи с аденином. Б.
Менее распространенный, но важный таутомер, образующий водородные связи с
гуанином.
А Т G С A G Т TACGTCA
Родительская двойная спираль
Репликация ДНК
1 ^
ГсДсД
¦ Разделение
дочерних /¦> d'4 цепей
ATGCAGT
TACGTCA
ATGCAGT TACGTC А
ATGCAGT
TACGTCA
Л
Репликация
ДНК
II
ATG5-BUAGT ТАС А ТСА
ATG5-BUAGT ТАС А ТСА
ДНК-полимераза"' встраивает в цепь 5-BU*. образующий пару с G
ATG5-BUAGT ТАС G ТСА
5-BU* таутомеризуется в дочерней спирали в BU
Репликация
ДНК
III'
A TGCAGT TACGTCA
При второй репликации " возникает одна двойная спираль с парой 5-BU'A
ATGCAGT
TACGTCA
Родительская двойная спираль
Репликация ДНК
ATG TAGT ^ТДС^ПГСА^
При третьей репликации возникает одна двойная спираль с транзициен GC->AT
и одна двойная спираль с 5-BU
ATGCAGT
TACGTCA
ДНК-полимераза встраивает в цепь 5- BU*> образующий пару с А
ATGCAGT ТАСАТ СА 5-BU таутомеризуется^ в дочерней спирали в BU*
ATGC GGT ТАС GC СА
Репликация
ДНК
III
ATGC G GT
TACG5JHTCA При третьей репликации возникает одна двойная спираль с
транзицией AT->GC и одна двойная спираль с 5-BU*
ATGCAGT TACGTCA При второй репликации возникает одна двойная спираль с
парой 5-BU*-G
Рис. 20.4. Индукция транзиций 5-бромурацилом. А. Ошибка при включении
приводит к транзиции GC -"АТ. Б. Ошибка при считывании приводит к
транзиции АТ -ь GC. (По U. Goodenough, R. P. Levine, Genetics, Holt,
Rinehart and Winston, New York, 1974.)
Эволюция генетического материала
СН,
Н
2-аминопурин
Тимин
Рис. 20.5. 2-Аминопурин (2-АП), аналог аденина, образует водородные связи
с тимином и цитозином.
-Н
Цитозин
GC-
•АТ
Н
/N~H
Аденин
АТ->GC
Рис. 20.6. Азотистая кислота индуцирует транзиции GC->AT путем
дезаминирования цитозина в урацил и транзиции АТ -> GC при
дезаминировании аденина с образованием гипоксантина.
