Электронные представления в теории точенных мутаций - Данилов В.И.
Скачать (прямая ссылка):
34
S13 in vitro действительно индуцирует только транзиции Ц -> Т {791. Однако результаты исследований, проведенных на фагах ФХ 174 и S13 в опытах in vivo 1801, показали, что ГА вызывает изменения всех четырех оснований. Этот факт находит объяснение, если предположить, что in vivo ГА с помощью внутриклеточных ферментов может образо-
(ш)
Рис. 16. Схема реакции гидроксиламина с цитозином.
вывать гидроксаматы, которые, как показано в 181], вступают в реакцию не только с Ц, но и с другими азотистыми основаниями.
Так как наибольшей реакционной способностью по отношению к ГА обладает Ц, то реакция ГА с Ц и его производными и последующие изменения исходного продукта реакции при низких значениях pH были детально исследованы [77, 78, 82—90]. К настоящему времени установлено, что реакция ГА с Ц протекает по следующей схеме 187] (рис. 16).
Авторы работ [83—85] считают, что основную роль в индуцировании мутаций играет 5,6-дигидро-6-гидроксила-миноцитозин (II). Соединение II имеет определенную вероятность пребывания в иминной и катионной формах (рис. 17).
Каждая из редких структур, согласно [85], может образовать пару с А (рис. 18), причем между основаниями пары, изображенной на рис. 18,6, предполагается: достаточно сильное взаимодействие для преодолен» егерияеегаго отталкивания двух аминогрупп. Образоваюк.таввнвф; в следующем цикле репликации приводит к традатпнигГ — Ц -*¦
з*
за
На наш взгляд, механизм мутагенеза, обусловленный ионизацией II и последующим спариванием с А, крайне маловероятен из-за сильного отталкивания двух атомов водорода.
В той же работе [85] было показано, что если полицити-диловую кислоту обработать метоксиамином (производным
Рис. 17. Равновесие между обычной и редкими формами 5,6-дигидро-6-гидроксиламиноцитозина.
а
S
Рис. 18. Предполагаемые пары между аденином и редкими (иминной — а и амиииой — б) формами 5,6-дигидро-6-гидро-ксиламиноцитозииа.
ГА) и использовать как матрицу для РНК-полимеразы, то каждый модифицированный остаток Ц в матрице включает в синтезирующуюся полигуаниловую кислоту один адениловый остаток. Так как отношение концентраций катионных форм к нейтральным для модифицированных остатков Ц в матрице близко к 0,1, то кажется невероятным, что образование пар, представленных на рис. 18,6, может объяснить эти результаты. На основании этого авторы [85] предполагают, что модифицированный Ц преимущественно существует в иминной форме.
Вопрос о таутомерном равновесии соединения II был изучен квантовомеханически [91, 92]. Рассчитанные в [911 методом ССП МО JIKAQ энергии дёлокализации Ц (У) с насыщенной и ненасыщенной связью 5—6, приведены в табл. 7.
36
Таблица 7
Энергия делокализации (/?) таутомерных форм цитозина, дигидро цитозина (Н2Ц), урацила, дигидроурацила (Н2У) и их изменения при таутомернзации (AR), эв
Соединение R ЛИ
ц Амино 4,9 Имино 2,6 2,3
Н2Ц 3,1 2,9 0,2
У Л актам 5,1 Лактим 6,8 --- 1,7
Н2У 3,0 4,5 ---1,5
Данные таблицы показывают, что при насыщении связи 5—6 в Ц таутомерное равновесие сильно смещается в сторону образования иминной формы по сравнению с обычной формой Ц. К такому же выводу приводят и результаты недавних экспериментов Брауна и Хевлинса [931, которые нашли, что константа таутомернзации ряда 5,6-дигидроцитозинов действительно существенно возрастает: в Н20 Q = = 4 • Ю-2. Эти результаты поддерживают мысль, высказанную в [851, и свидетельствуют в пользу таутомерии как возможного механизма мутагенного действия ГА.
Лоули [86], показав, что первичным продуктом реакции ГА с Ц является не только II, но и III, предположил, что III играет существенную роль в гидроксиламинноммутагенезе. Так как III имеет рК 10, а Ц — р/С 12, то, по мнению Лоули, облегчается образование таутомерных форм оснований пары Г— III (путем двойного туннельного перехода протонов) по сравнению с исходной парой Г — Ц. Образовавшаяся редкая таутомерная форма III, спариваясь с А, приводит к мутации. Кроме того, из-за различий в р/С III чаще, чем Ц, встречается в анионной форме, что также увеличивает концентрацию пар А —III.
В последующих экспериментах [94] также было обращено внимание на важность продукта III в индуцировании мутаций, так как было найдено, что в ряде растворителей III находится преимущественно в иминоформе с Q = 104.
В работе [95] проведено квантовомеханическое изучение возможности таутомернзации продуктов, образующихся при действии ГА на Ц. Найденное авторами очень незначительное уменьшение я-электронной плотности на протонодонорном атоме соединения III (pz 0,02), как нам представляется, слишком мало, чтобы туннелированием
37
Таблица S
Энергия (—Е, 9в) таутомерных форм продуктов реакции цитозкиа с гидроксиламииом
Е
Геометрия и Ц* И II* III III*
Разная 171,22 169,81 144,76 143,94 220,67 219,67
