В.И. Иванов - Генетика (1117686), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Алкилирующие агенты, представляющие собой наиболее обширную группу химических мутагенов — это химические соединения, которые переносят алкильные Чнсгль д Оощил,вггелгнла О сн — в -О-сн Э й 3 о Алкилирование гувнозина в 7-й позиции с последующим теутомернмм Сдвигом (внизу справа) вв с. 14.5. Дсйствие злкилируюшего агента — метилметансульфоната. (Из: Фогель и Моьски, 1989) .илировение гувнозинв в 7-м положении с последующим теутомерным сдвигом. пил г на биологические макромолекулы. Они являются источниками для введен и молекулы реагирующих с ними веществ радикалов (алкильных групп): метила 11,), этила(С Н ), пропила(С Н ) и тд В обшем виде процесс алкилированияте.
и си ге~ ги я атома водорода в молекуле алкильной группой, можно представить форлой Х вЂ” Н е Х вЂ” К. К алкилируюшим агентам относятся несколько гетерогенных ассов химических соединений: этиленимины, алкилалкансульфонаты, эпоксиды, югоатомные спирты, производные иитрозомочевины и аминоимидазола и некорые другие природные и синтезированные химические соединения. Среди алкируюших агентов, непосредственно взаимодействующих с ДН К, — серный и азотигй иприты, б-пропиолактон, алкилсульфонаты, алкилнитрозамины и др. Фактиски все потенциально нуклеофильные группы азотистых оснований реакпионно ~ и и гы в отношении метилируюших и этилируюших агентов. Возможные участки ношения в ДНК представляют собой: у аденина — атом азота в ! -м, 3-м и 7-м пожснии ((к(-1, (к(-3, (к(-7), у гуанина — в тех же трех положениях, у цитозина — атом этп в (к(-! и 1к(-3, а у тимина — в (к(-3.
Таким образом, алкилируются преимушесгг и пт свободные атомы азота, которые не включены в формирование водородных гисй, расположены близко к фосфатной группе и находятся на внешней стороне в крученной двуспиральной ДНК. Основной участок реакции (на его долю может иходиться до 90уо обшего алкипирования) лля многих из перечисленных агенгов— ам азота в 7-м положении гуанина (рис. 145). Такое взаимодействие ведет к ослабленоо связи между алкилированным азотистым основанием и сахарофосфатным оспом и выпадению пурина из алкилированной ДНК (возникает апуриновая ешь). На место выпавшего пурина в образовавшийся апуриновый сайт может троиться какое-либо другое основание, что ведет к возникновению транзиций 1С вЂ” АТ) — основного типа изменений, лежащих в основе мутаций под действием килируюших агентов.
Кроме того, в результате ошибок генетической репарации (лини !4. Молекулярные мехилнамы муаиген< н~ 253 мо~ут возннкать мутации типатрапзицнй ЛТ ОС, трансверсий и сдвига рамки считывания. Появляющиеся в результате алкилирован ия модифицированные азотистые основа ~ ия могут быть как химически нестабильными, так и стабильными. В первом елуис гн ои подвергаются неферментатнвному гидролизу с образованием апуриновых и аниримидиновых участков. Во втором случае модифицированные основания могут быть удалены Н-гликозилазами, что также приводит к образованию апуриновых и а~ ~ири м иди новых участков, которые в дальнейшем репарируются по эксцизион ному типу (гл.
) О). Оставшиеся нерепарированными стабильные модифицированные азотистые основания обусловливают ошибки считывания генетической информации в ходе репликации и транскрипции. Алкнлирующие соединения вызывают также поперечные сшивки цепей в моле- куле ДНК, приводящие к разрывам хромосом и появлению хромосомныхаберраций. По скорости алкилирования ДНК различают быстро реагирующие сшивающие агенты (например, иприты) и медленно, пролонгированно реагирующие (например, тиофосфамид), при действии которых количество сшивок нарастает стечением времени. Репарация таких тяжелых повреждений ДНК, как внутри- и межмолекуляр~ ~ые сшивки, ингибирующие ее синтез и транскрипцию, также происходит по эксцизионному типу. Кроме того, под действием алкилирующих соединений могут образовываться сшивки ДНК-белок, причемдвух типов: сшивки белка с одной молекулой ДНКи соединение двух молекул ДНК с помощью белкового мостика.
Помимо названных, не исключена возможность образования в хроматине мостиков белок-белок, затрудняющих контакт ДНК-полимеразы с матрицей. Уменьшение числа сшивок ДНК вЂ” белок при длительном инкубиро ванин клеток после воздействия сшивающих алкилирующих агентов показано на многих объектах, но механизм их репарации не изучен. Из числа алкилирующих соединений особо выделяется группа так называемых супермутагенов: нитрозометил-Гнитрозоэтилмочевина, диэтилнитрозомочевина, этилметансульфонат, ),4-бнс-диазоацетилбутан и некоторые другие вещества, проявляющие особенно высокую мугагенную активность. Кроме того, многие алкилируюшие соединения обладают также канцерогенными свойствами, вызывая возникновение злокачественных опухолей, и оказывают тератогенные эффекты.
Окисление органических молекул сопровождается потерей ими атома водорода, который при присоединении к другим молекулам вызывает их восстановление. Типичный представитель мугагенов окислительно-воссгановигельного типа — азотистая кислота (рис. ! 46), действующая я)чем окислительного дезаминирования оснований, в состав которых входят аминогруппы (гуанин, аденин, цитозин).
Дезаминирование цитозина превращает его в урацил, спаривающийся с аден ином (мутация замены пар оснований СС вЂ” АТ). Дезаминирование гуанина переводит его в ксантин, однако, это не нарушает специфичности спаривания, так как оба они образуют водородные связи с цитозином. Замещение аминогруппы кетогруппой превращает аденин в гипоксантин, который спаривается преимущественно не с тимином, а с цитозином (мутация замены пар оснований типа АТ вЂ” ОС).
Поскольку азотистая кислота индуцирует транзиции в обоих направлениях, вызываемыеые ею мутации, как уже было сказано выше, способны ревертиро вать при по- Чиста В Г)гтщаа генетики — н / хм имог+ / О Н вЂ” М )ч (м — н м' ~)-м,, ас — Э Ат ~ — (' =) /(и ( о Урании дденин Цитозин н у н — м/ — /' 'Т вЂ” Н "М" ~ Ат — Эас Гипоксангин Цигозин дданин ь 14.6.
Действие азотистой кислоты, (Из: Айала и Кайгер, 1988) н М н — м / "Ф Р р — н о М о сн, н — м н 2-аминооурин (иминоформа) 2-аминооурин (амнноформа) Цитоэин Тимин ь 14.7, Действие 2-аминопурина — аналога аденина. (Иж Айала и Кайгер, 1988) >ной обработке тем же мугагеном. Помимо замен оснований азотистая кислота уцирует лелеции, что обусловлено ее способностью к поперечному сшиванию скул ДН К и нарушению закономерностей репликации. 'хиалоги оснований, механизм мугагенного действия которых уже частично расгритглся нами — зто соединения, имеюшие кольцевую структуру, сходную с ~ и ~ими для ДН К азотистыми основаниями, но отличаюшиеся от них по химичем с~ействам (5-бромурацил, 5-бромдезоксиурндин, 5-фтордезоксиуридин, 8- унпин, 2-аминопурин, кофеин и др.).
Прямой механизм мугагенного действия типа оснований связан с их более выраженной по сравнению с нормальными ованиями способностью к таутомерным переходам: из нормальной кетоформы в <ую енольную форму (у пиримидинов) и из нормальной аминоформы в редкую ~ноформу (у пуринов). Находясь в аминоформе, 2-аминопурин, подобно аденил ~зри вается с тимином, а в им иноформе — с цитозином (рис. 147). Это приводит иптс~ ~ию транзиций СС вЂ” АТ либо АТ вЂ” СС. Кроме прямого действия, аналоги она н ий могут увеличивать чувствительность молекул к другим мугагенам (так 5- 255 Глава !4. Мгглехуляугггягг механизмы нутгмвггвтгг ин 2гч сн, Рис.
14.8. Действие акридинового красителя трипафлавина. (из: Фогель и мотульски, ! 989) Прн встраивании молекулы трнпафлавнна в дНК транскрноируемая цепь растягивается, что приводит к сдвигу рамки считывания. бромурацил делает ДН К более чувствительной к ультрафиолетовым лучам и ион и зирующим излучениям). Акридиновые красители (акридин оранжевый, профлавин и др.) индуцируют мутации типа сдвига рамки считывания. Они внедряются между соседними основаниями в ДН К, молекула ДН К растягивается на длину одного нуклеотида, и при последующей репликации напротив внедрившейся молекулы красителя встраивается дополнительный дезоксирибонухлеотид. Один из путей возникновения таких мутаций представлен на рис. ! 4.8.
Другая возможность индукции мутаций типа сдвига рамки считывания связана со встраиванием акридина между основаниями с дальнейшими ошибками синтеза ДНК при рекомбинации и генетической репарации. Довольно близкими к химическим мугагенам, но значительно превосходящими их по специфичности действия являются экзогенные ДНК, а также препараты вирусов и бактериофагов. Мугагенное действие ДНК открыл в (939 г. С.М. Гершензон. Введение в организм дрозофилы препаратов ДНК, выделенных из разнообразных живых организмов, приводило к формированию множества видимых и летальных перестроек, представленных исключительно генными мутациями и микроделециям (крупные перестройки хромосом практически отсутствовали).
При этом виде мугагенеза отмечается высокая локусоспецифичность (частота мутаций некоторых генов возрастает на 2-3 порядка), и поэтому спектр индуцируемых действием ДНК мутаций сильно отличается от того, который характерен для воздействия другими мутагенами, а также для факторов спонтанного мугагенеза. Наконец, мутаген ному действию ДНК присущ чрезвычайно пролонгированный эффект, не описанный для других мутагенов. Мутации индуцировались не только в потомстве подвергавшихся воздействию чужеродной ДНК дрозофил, но и в нескольких последующих поколениях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
