A fő forrásai mutációk és módszerek meghatározására mutagén aktivitást
Középpontjában a mutációk molekuláris szinten két fő oka van: replikációs hibák és mutagén hatások különböző jellegű. Replikációs hibák fordulnak elő annak a ténynek köszönhető, hogy a pontossága működésének DNS-polimeráz nem abszolút. Mivel a választás a következő nukleotid beépítendő növekvő DNS lánc határozza meg a kölcsönhatás a fehérjék és replikációs enzimeket és a DNS templát rendszer, tulajdonságainak változását ezen fehérjék vagy a mátrix spontán módon, vagy a hatása alatt különböző módosító szerek vezethet DNS replikációs hiba és mutációk.
replikációs hibákat. Amint azt a 4.1 részben a DNS-szintézis történik szekvenciális enzimatikus kötődésének dezoxiribonukleozid-trifoszfát komplementer a templát DNS-t a 3'-terminális nukleotid a növekvő DNS lánc. A pontosságát ez a folyamat határozza meg a különbséget a szabad energia a kanonikus vagy hibás DNS-bázis párok generált szabályai szerint a Watson-Crick-vizes oldatok. Különbségek képeznek 1-3 kcal / mol, és pontosságának biztosítása érdekében a replikációs belül nincs több, mint egy helytelenül beépített nukleotid minden 100 nukleotid.
Genetikai módszerek meghatározására a replikációs gyakoriság során jelentkező hibákat DNS-szintézis in vitro, a két típus. Az egyik megközelítés szerint gyakoriságának mérése közvetlen vezető mutációkat gén inaktiválása variáció, amely könnyen azonosítani fenotípus. Egy kényelmes rendszer ezen az elven alapuló a replikatív formájú DNS bakteriofág M13mp2, részét tartalmazó -galaktozidáz gént, mint egy egyszálú réseket, felépíteni a vizsgálandó DNS-polimeráz egy sejtmentes rendszerben. DNS-szintézis hiba ebben az esetben érzékeli a veszteség vagy csökkenés aktivitást -galaktozidáz, amely nem befolyásolja a életképességét a fág, amely előállított bevezetése után az ilyen DNS baktériumsejtekbe transzfekcióval. A E módszer alkalmazása kimutatására 200 különböző bázis-szubsztitúciók, valamint deléciók, mutációk eltolódott leolvasási keretek és a gén-komplex kiigazítás.
Egy másik megközelítés, hogy meghatározzuk az in vitro DNS-szintézist mért frekvencia pontossága vissza mutációk, helyreállítása (az intézkedés alapján pontmutáció) a gén nukleotid-szekvencia, egy protein termék, amelynek aktivitása megtört ennek eredményeként, például egy amber mutáció. Ez a módszer egy nagy érzékenységű, amely lehetővé teszi, hogy meghatározzuk a mutációt előforduló 10 -8 -10 -6 per nukleotid per generáció. Azonban ez a korlátozás csak meg a mutáció egy bizonyos típusú.
replikációs hibaarány következtében nő a spontán genomiális DNS károk eredő depurinációval fiziológiás körülmények között. Depurinációval következménye a rés N-glikozidos kötéssel összekötő DNS-molekula a purin bázis a dezoxiribóz maradékok. Becsült Lindahl és Nyberg depurinációval DNS a szervezetben fordul elő olyan gyakorisággal 3 10 -11 nukleotidjának a második, ami 100 szor nagyobb gyakorisággal spontán elvesztése pirimidin bázisok a DNS azonos körülmények között. Egy egyszerű számítás azt mutatja, hogy ez az arány az ilyen események humán szomatikus sejtek kell bekövetkeznie
Május 10 depurinációval / nap. A replikatív DNS komplex a mátrix kölcsönhatásba lép apurinizirovannym oldalon, és magában foglalja a szintetizált DNS szálat előnyösen dezoxiadenozin maradékok.
Sok bakteriális és eukarióta DNS-polimerázok, teljesítő DNS replikáció van 3'5'-korrigáló exonukleáz aktivitása és ezért tévesen benne nukleotid nem komplementer mátrix eltávolítjuk a 3'-végén egy növekvő DNS lánc mielőtt a következő nukleotid a megcélzott DNS-szál. A jelenléte a DNS-polimeráz-aktivitás az ilyen komplexek nagymértékben növeli a pontosságot a működését a replikációs rendszert.
Mutagén hatást. Erőfeszítéseket replikációs rendszerek nem elég stresszes helyzetben, amikor a szervezet ki van téve egy hatalmas mutációs kezelésnek. Azonban, még a jelenléte kis mennyiségű mutagének a környezetben okoz folyamatos felhalmozódása mutációk genomjában a szomatikus sejtek, habár egy kis sebességgel. A felhalmozódás mutációk menekülni korrekció javító rendszerek kumulatív - a már meglévő mutációk folyamatosan hozzá az új és a teljes mutációk száma a genomban (genetikai terhelés) növekszik. A felhalmozódás mutációk - véletlenszerű, így most lehet megjósolni a valószínűsége, hogy egy adott mutációt vagy genetikai lókusz a szervezet genomjában. Mivel mutációk gyakran az oka öröklött és szerzett betegség, fontos, hogy nem egy statisztikai előrejelzés előfordulásának egyes betegségek populációk, amelyek ismert mutagén környezeti feltételek.
Az ionizáló sugárzás. Kimondva mutagén rendelkeznek rövidhullámú elektromágneses sugárzás (UV fény, röntgen), és az elemi részecskék során keletkező bomlási a radioaktív anyag. A rendszer segítségével a X-ray H. Moller 1927, először elő mutációk Drosophila. Azóta a mechanizmusok mutagenezisvizsgálatai végzett intenzívebben és a nagy léptékű.
A áthaladó elektromágneses sugárzás az anyag, vagy az elemi részecskék továbbítja az energiát az atomok. Ennek eredményeként a ütközések primer sugárzás fotonok vagy részecskéknek egy atom, amely átalakul egy pozitív töltésű ion, elektronok kiütötte. A felszabaduló elektronok másodsorban képződését okozhatja ionpárok mozgatásával egészen az energia nem vész kárba, és nem veszítik el a ionizáló teljesítmény. Az egység dózis sugárzás X-ray (P) - az összeget a sugárzás, amely a következők képződése 2 x 10 9 ionpárok / cm3 levegő. A gyakorlatban gyakran használja a készüléket rad. szolgálja az intézkedés a energiaelnyelő P 1 a levegőben egyenértékű 0,876 rad. Megmagyarázni mechanizmusainak mutációk ionizáló sugárzás által megcélzott korábban kidolgozott elmélet került alkalmazásra. amelyek mellett a DNS-károsodás figyelhető meg az a hely, ahol van egy primer ionizáció. A reakciót egy diszkrét mennyiség, amely egy cél. DNS-károsodás jelentkezik eredményeként közvetlen kitettség a sugárzás kvantum és az elemi részecskék a molekulában, és ennek eredményeként a szekunder ion cselekmények kívül kialakított DNS bizonyos „érzékeny térfogata.” Azt találtuk, hogy a frekvencia a mutációk felmerülő Drosophila és egyéb tárgyak egyenesen arányos a dózissal. Egy bizonyos besugárzási dózis okoz azonos számú mutációk mind egyszeres, mind a frakcionált besugárzás kis részletekben.
Kémiai mutagének exogén eredetű. Sok kémiai előforduló vegyületek a környezetben, képesek kölcsönhatásba DNS vagy annak alacsony molekulatömegű prekurzorok és mutációját okozó. Míg néhány kémiai vegyületek eredendően reaktív mutagének közvetlenül kötődnek a DNS, és megváltoztatja a kémiai struktúrája, és a más, úgynevezett promutageny. átalakítására egy első mutagénekkel alávetni, metabolikus aktiváció hatására enzimatikus rendszerek a szervezet.
Az egyik legkiterjedtebb osztályok kémiai mutagének exogén eredetű alkilezőszerek. amely alatt van spontán (részvétele nélkül enzimatikus rendszerek az organizmus) átadó az alkil csoport Ezek a kémiai vegyületek a biológiai makromolekulák, beleértve a DNS-t. Táblázat. I.18 A legfontosabb osztályok aikiláióágensek. A kémiai vegyületek szerkezetét a táblázatban felsorolt, lehetőség van arra, hogy különbségek kimutatására két módon, amelynek szerepe a mutagén aktivitása az alkilezőszerek többszörösen bebizonyosodott kísérletileg. Az egyik jele a típus által hordozott alkilcsoportok: metil-, etil-, vagy bonyolultabb. Egy másik jellemzője a - alkilcsoportok számától amely egy molekula az alkilezőszert. Ezt a tulajdonságot nevezzük a kapcsolat funkcionalitását. Így többek között nitrogén-mustárok H2N-CH2-CH2-Cl - monofunktsionalen, HN (CH 2 CH 2 Cl) 2 - bifunktsionalen, és az N (CH 2 CH 2 Cl) 3 - trifunktsionalen.
A fő forrása a mutációk eredő hatása az alkilezőszer O-6 alkilezés O-guanin és a timin DNS 4. Más oldalak, alkilezéssel, ami vezet kevésbé gyakori mutációkat lehet N-3 guanin, N-1, N-3 és az N-7-adenin, N-3, a citozin és N-3 és n-4 timin. A spektrum a mutációk eredő hatása bármely alkilezőszerrel általában specifikus. Meg kell jegyezni, hogy mivel a működő reparatív sejtek rendszerek mutációk hatására csak egy kis részét a DNS-alkilezéseknél. Ezért, a frekvencia a reakciók között az alkilezőszer és a kapcsolt DNS nem egy egyszerű kapcsolatot a mutagén aktivitás. Ugyanez vonatkozik a nem csak a alkilálóágensekre, hanem más mutagénekre.