Punktmutation

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 29. oktober 2017; checks kræver 8 redigeringer .

Punktmutation  - en type mutation i DNA eller RNA , som er karakteriseret ved udskiftning af en nitrogenholdig base med en anden. Udtrykket anvendes også på parvise substitutioner, insertioner eller deletioner af et eller flere nukleotider . Punktmutationer, der forekommer i ikke-kodende DNA, manifesterer sig normalt ikke på nogen måde. En punktmutant er en organisme, i hvis genotype en punktmutation er sket.

Punktmutationer klassificeres efter den effekt, som det ændrede nukleotid har på tripletten :

• Synonym mutation - et kodon fortsætter med at kode for den samme aminosyre.
• En nonsensmutation  er en mutation, hvor kodonet mister sin evne til at kode for enhver aminosyre og bliver til et stopkodon , hvilket fører til for tidlig afbrydelse af proteinsyntesen.
• Missense mutation  - skifter en kodon til at kode for en anden aminosyre.

Base substitution mutationer

• Punktmutationer af basesubstitution er klassificeret i overgange og transversioner [1] [2] .
• Overgang  - en purinbase erstattes af en anden ( adenin til guanin eller omvendt), eller en lignende udskiftning af pyrimidinbaser forekommer ( thymin med cytosin ).
• Transversion  - en purinbase erstattes af en pyrimidinbase eller omvendt.

Overgange forekommer hyppigere end transversioner [3] [4] .

Basesubstitutionsmutationer er opdelt i målbasesubstitutionsmutationer, ikke-målmutationer og forsinkede mutationer.

Base substitution mål mutationer

Basesubstitutionsmutationer, der optræder mod beskadigelse af DNA- molekylet og er i stand til at stoppe DNA-syntesen, kaldes målbasesubstitutionsmutationer (fra ordet "target") [5] [6] [7] . Basesubstitutionsmålmutationer resulterer for eksempel i cyclobutan- pyrimidin-dimerer [5] [6] [7] .

Ikke-målbasesubstitutionsmutationer

Lejlighedsvis dannes basesubstitutionsmutationer på intakte dele af DNA . Sådanne mutationer kaldes ikke-målbasesubstitutionsmutationer [8] . Mekanismer til dannelse af ikke-målbasesubstitutionsmutationer er blevet udviklet inden for polymerase- og polymerase-tautomere modeller for mutagenese.

Forsinkede basesubstitutionsmutationer

Basesubstitutionsmutationer dannes ikke altid umiddelbart efter eksponering for et mutagen . Nogle gange dukker de op efter snesevis af replikationscyklusser . Dette fænomen kaldes forsinkede mutationer [9] . Genom-ustabilitet er hovedårsagen til dannelsen af ​​maligne tumorer [10] og er karakteriseret ved en kraftig stigning i antallet af ikke- mål- og forsinkede mutationer [11] . Mekanismerne for dannelsen af ​​forsinkede mutationer er i øjeblikket ukendte.

Læser rammeskift punktmutationer

Frameshift-punktmutationer af genet klassificeres i deletioner og insertioner [12] [13] .

• Deletion - Et eller flere nukleotider mangler fra et DNA-molekyle .
• Insertion - Et eller flere nukleotider indsættes i et DNA-molekyle.

Punktmutationer er i modsætning til komplekse mutationer, hvor en del af DNA er erstattet af en del af en anden længde og en anden nukleotidsammensætning [14] .

Punktmutationer kan forekomme modsat sådanne skader på DNA-molekylet, der kan stoppe DNA-syntesen. For eksempel modsatte cyclobutan-pyrimidin-dimerer. Sådanne mutationer kaldes målmutationer (fra ordet "mål") [15] . Cyclobutan pyrimidin dimerer forårsager både target base substitution mutationer og target frameshift mutationer [16] .

Nogle gange dannes der punktmutationer på de såkaldte intakte DNA-områder, ofte i en lille nærhed af fotodimerer. Sådanne mutationer kaldes non-target base substitution mutationer eller non-target frameshift mutationer [17] .

Punktmutationer dannes ikke altid umiddelbart efter eksponering for et mutagen. Nogle gange vises de efter snesevis af replikationscyklusser. Dette fænomen kaldes forsinkede mutationer [18] . Med genomet ustabilitet, hovedårsagen til dannelsen af ​​ondartede tumorer, stiger antallet af ikke-mål og forsinkede mutationer kraftigt [19] .

Årsager

Punktmutationer kan opstå fra spontane mutationer, der opstår under DNA-replikation . De kan også skyldes virkningen af ​​mutagener  , såsom eksponering for ultraviolet eller røntgenstråler , høje temperaturer eller kemikalier. Mutationer opstår under syntesen af ​​et DNA-molekyle, der indeholder beskadigelse, i processerne med DNA-replikation, DNA-reparation eller transkription [20] [21] .

I øjeblikket er der flere tilgange, der bruges til at forklare arten og mekanismerne for dannelsen af ​​punktmutationer. Inden for den generelt accepterede polymerasemodel antages det, at den eneste årsag til dannelsen af ​​basesubstitutionsmutationer er sporadiske fejl i DNA-polymeraser [22] . Watson og Crick [23] foreslog en tautomer model for spontan mutagenese. De forklarede fremkomsten af ​​spontane basesubstitutionsmutationer ved, at når et DNA-molekyle kommer i kontakt med vandmolekyler, kan de tautomere tilstande af DNA-baser ændre sig. Dannelsen af ​​basesubstitutionsmutationer er blevet forklaret ved dannelsen af ​​Hoogsteen-par [24] . En af årsagerne til dannelsen af ​​basesubstitutionsmutationer er deamineringen af ​​5-methylcytosin [25] .

Noter

1. ↑ Tarasov V. A. Molekylære mekanismer for reparation og mutagenese. — M.: Nauka, 1982. — 226 s.
2. ↑ Friedberg EC, Walker GC, Siede W. DNA-reparation og mutagenese. — Washington: ASM Press, DC, 1995.
3. ↑ Fields Virology af David M Knipe og Peter M Howley | Udgiver: Lippincott Williams & Wilkins, 2007 | ISBN 0-7817-1832-5 | side 394
4. ↑ https://www.mun.ca/biology/scarr/Transitions_vs_Transversions.html Transition versus Transversion mutationer
5. ↑ 1 2 Wang C.-I., Taylor J.-S. In vitro-bevis for, at UV-inducerede rammeskift og substitutionsmutationer ved T-kanaler er resultatet af fejljusteringsmedieret replikation forbi en specifik thymin-dimer // Biochemistry - 1992. – 31. – P. 3671-3681.
6. ↑ 1 2 Lawrence CW, Banerjee SK, Borden A., LeClerc JE TT cyclobutandimerer er misinstruktive snarere end ikke-instruktive, mutagene læsioner // Mol. Gen. Genet. - 1990. - 222. - S. 166-169.
7. ↑ 1 2 LeClerc JE, Borden A., Lawrence CW Thymin-thymin pyrimidin-pyrimidin (6-4) ultraviolet lys fotoproduktet er stærkt mutagent og inducerer specifikt 3'-thymin-til-cytosin-overgange i Escherichia coli // Proc. Nat. Acad. sci. USA. - 1991. - 88. - P. 9685-9686.
8. ↑ Maor-Shoshani A., Reuven NB, Tomer G., Livneh Z. Meget mutagen replikation ved DNA-polymerase V (UmuC) giver et mekanistisk grundlag for SOS umålrettet mutagenese // Proc. Natl. Acad. sci. USA - 2000. - 97. - S. 565–570.
9. ↑ Little JB, Gorgojo L., Vetrovs H. Forsinket forekomst af dødelige og specifikke genmutationer i bestrålede pattedyrceller // Int. J. Radiat. oncol. Biol. Phys. - 1990. - 19. - S. 1425-1429.
10. ↑ Kordyum V.I. Tumor - som det ses i dag fra et molekylærgenetiks synspunkt // Biopolymerer og celler. - 2001. - T. 17. - S. 109-139.
11. ↑ Niwa O. Strålingsinducerede dynamiske mutationer og transgenerationelle effekter // J. Radiation Research. - 2006. - 47. - P. B25-B30.
12. ↑ Auerbach Sh. Mutageneseproblemer. — M.: Mir, 1978. — 463 s.
13. ↑ Friedberg EC, Walker GC, Siede W., Wood RD, Schultz RA, Ellenberger T. DNA-reparation og mutagenese. — del 3. Washington: ASM Press. — 2006. 2. udg.
14. ↑ Levine JG, Schaaper RM, De Marini DM Komplekse frameshift-mutationer medieret af plasmid pkm 101: Mutationsmekanismer udledte mutationsspektre i Salmonella // Genetik. - 1994. - 136. - S. 731-746.
15. ↑ Pham P., Bertram J. G., O'Donnell M., Woodgate R., Goodman MF En model for SOS-læsion-målrettede mutationer i Escherichia coli // Nature. - 2001. - 408. - S. 366-370.
16. ↑ Wang C.-I., Taylor J.-S. In vitro-bevis for, at UV-inducerede rammeskift og substitutionsmutationer ved T-kanaler er resultatet af fejljusteringsmedieret replikation forbi en specifik thymin-dimer // Biochemistry - 1992. - 31. - P. 3671-3681.
17. ↑ Maor-Shoshani A., Reuven NB, Tomer G., Livneh Z. Meget mutagen replikation ved DNA-polymerase V (UmuC) giver et mekanistisk grundlag for SOS umålrettet mutagenese // Proc. Natl. Acad. sci. USA - 2000. - 97. - S. 565-570.
18. ↑ Little JB, Gorgojo L., Vetrovs H. Forsinket forekomst af dødelige og specifikke genmutationer i bestrålede pattedyrceller // Int. J. Radiat. oncol. Biol. Phys. - 1990. - 19. - S. 1425-1429.
19. ↑ Niwa O. Strålingsinducerede dynamiske mutationer og transgenerationelle effekter // J. Radiation Research. - 2006. - 47. - P. B25-B30.
20. ↑ Banerjee SK, Borden A., Christensen RB, LeClerc JE, Lawrence CW SOS-afhængig replikation forbi en enkelt trans-syn TT cyclobutandimer giver et andet mutationsspektrum og øget fejlrate sammenlignet med replikation forbi denne læsion i uduceret celle // J .Bakteriol. - 1990. - 172. - S. 2105-2112.
21. ↑ Jonchyk P., Fijalkowska I., Ciesla Z. Overproduktion af underenheden af ​​DNA-polymerase III modvirker det SOS-mutagene respons fra Esthetician coli // Proc. Nat. Acad. sci. USA. - 1988. - 85. - R. 2124-2127.
22. ↑ Tang M., Shen X., Frank EG, O'Donnell M., Woodgate R., Goodman MF UmuD'(2)C er en fejltilbøjelig DNA-polymerase. Escherichia coli pol V, Proc. Natl. Acad. sci. USA - 1999. - Vol. 96. - P. 8919-8924.
23. ↑ Watson JD, Crick FHC Strukturen af ​​DNA // Cold Spring Harbor Symp. kvant. Biol. - 1953. - 18. - S. 123-131.
24. ↑ Poltev V.I., Shulyupina N.V., Bruskov V.I. Molecular mechanisms of correct biosynthesis of nucleinsyres. Computerstudie af polymerasers rolle i dannelsen af ​​uregelmæssige par af modificerede baser // Molek. biol. - 1996. - 30. - S. 1284-1298.
25. ↑ Cannistraro VJ, Taylor JS Acceleration af 5-methylcytosin-deaminering i cyclobutandimerer af G og dets implikationer for UV-inducerede C-til-T-mutationshotspots // J. Mol. Biol. - 2009. - 392. - S. 1145-1157.

Links

• Murray R, Grenner D, Meyes P, Rodwell W. Human Biochemistry. - M. : "Mir", 1993. - T. 2. - S. 98. - 415 s. — 12.000 eksemplarer.  — ISBN 5-03-001775-5 .
• MeSH Point+   mutation