Lenindzher Основы биохимии т.3 (1128697), страница 68
Текст из файла (страница 68)
ам план на слазь|настен замена пары С Г О па пару ч - т — Т вЂ” А — Р— — А-Т вЂ” Т- Рнс 30-3. Спонтанное пгеарапасннс сна ознса ДНК с урагшл, таьое нзмснспнс, еслн его пс нспраанть, может еызеать мутацааю. остаток цитидпна, кот орый образует комплементарную пару с гуаниловым остапюм, нахолягцнмся в неповрежденаой цепи. Завершает репарацию ДНК-лигаза, которая ковалентно сшивает исправленную цепь. Гликозилазуч удаляюшая иэ ДНК урацил, должна обладать высокой специфичностью; в противном случае она бы принесла гораздо больше вреда, нежели пользы, К счастью. этот фермент действительно не вышспляет урацил из РНК и не вырезает тимин из ДНК.
Это обстоятельство позволяет высказать предположение, которое може~ помочь понять, почему ДНК вместо урацила Т О А Х$$т ~ Урацнл-ДНггмВайа ае ~глнкознллза т Г т Т С А Х т ~ Энйонуклеаза Т С А А Т Опоош почечный~драй-полнмераэа! разуме Г Т С А А ь. Т =Г ~ зкэонуаденэнсе дейстане 1 ДНК-полцмеразы! Г ! Г Т Ож А А Ст ~ДНКТ С А А С Т Рнс. 30.а Репарация спонтанного прсерашення цнгознна а урапнл Урапнл может быть удален прн помощи ферментоа. после чего лишенный осноаанпя дсзонснрнбозофосфат замещается на праанпьный оста юн дсзоаснцнтндннфосфата содержит ~имин.
Все дело в том, что если бы в состав нормальной ДНК вхолил и ци гозин, и урацил, то отличить остатки урацила, исходно присутствовавшие в ДНК, от остатков урацнпа, появившихся в результате спонтанного дезаминирования цитозина, было бы невозможно; и только потому, что ДНК в норме содержит не урацил„а тимин, система репарации может узнавать и удалять остатки урацила, образовавшиеся при спонтанном гндролизе цитозина. ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ 30.4. Повреждение, Вмзмвпейзое химическими агентами окружающей среды, также может быть исправлено стон кислоты из аденина образуется гилоксанлтил, а из гуаиина — калитин (рис.
30-6). Появившиеся в ДНК остапги гипоксантина и ксантина выявляются и удаляются при помощи специфических ферментов, после чего репарацию продолжают ДНК-полимераза 1 и ДНК-лигаза; суть этого процесса показана на рис. 30-4 на примере удаления остатков урацила. Нитраты и нитриты добавляют в качестве консервантов в колбасу, сосиски и другие мясные продукты; однако нет единого мнения относительно того.
являются ли они совершенно безвредными для человека. Другие предшественники азотистой кислоты широко используются в промышленности. Определенные основания в ДНК могут подвергаться изменениям под действием алкилирующих агап~он; например, диметилсульфат (рис. 30-5), обладающий высокой реакционной способностью, метилирует остатки гуанина.
В результате образуется О-метилгуанин (рис. 30-7), который не способен спариваться с обычным партнером гуанина цитозином. Как у бактерии, так и в животных тканях имеются ферменты, которые специфически удаляют О-метилгуанин и заменяют его на нормальный гуанин. И в этом случае репарация осуществляется по механизму «разрезал -залатал-зашили, сходному с тем, который показан на рис. 30-4.
Было обнаружено множество других вариантов репарации ДНК, но и приведенных примеров достаточно, чтобы по- Повреждения в ДНК могут вызываться также активными химическими соединениями окружающей среды„представляклцими собой продукты промышленной деятельное~и человека. Сами по себе эти вещества могут и не быть вредными, но в процессе метаболизма они могут превращаться в опасные для клеток соединения. Различают три основных типа таких химических агентов: 1) дезаминцрущц)ие агеирим — главным образом азотистая кислота (Н)ЧОз) или вещества„которые могут в процессе метаболизма привести к образованию азотистой кислоты или нитритов, 2) алкилируюшие агенты и 3) соединения, которые из-за своего сходства с нормальными основаниями ДНК могут подменять их в молекуле (рис. 30-5).
Азолщещал киелоща, образующаяся из органических предшественников, например из нитрозаминов, а также из нитритов и нитратов, представляет собой соединение, способное очень эффективно удал!пь аминогруппи Чилрозина, аделина и дуплина (рис. 30-6), Азотистая кислота сильно ускоряет процесс дезаминирования цитозина, приводящий к появлению в составе Д НК урацила; этот тип повреждений мы уже рассматривали выше.
Аналогичным образом, в результате дезаминирования под действием азоти- Рие. Кьа Некатарые зимичеакие агенты, апа- еабиые изменять структуру пурииавын или пи- римилииавыт аеиаваиий ДНК. Такие еаелиие- аив иазываютая мутагеиами. паекальку паалед- атвия ин делателя, вели аии ие исправлеиы, ме- тут вызвать паатавииые иаалгдуемые измене- ния. А Наиболее яктивиый дезамииирующий агеит -азатиетая киалата, катарая может абра- завыватьая из различиьж препщеагвеииикав. Б. Алкилирующие агенты ваздейатвуют иа аеиа- ваиия, осуществляя перепав алкильиай группы иа реакциаииаапааабиый атом киеларала или азагв и измеияя тем самым камплеьаизариые евайетва ааиаяаиив. В.
Аналоги аеиаввиий вы- зывают мущции, замещая иармальиые аеиава- иия в працееее еиитеза ДНК, чта приводит к неправильному апариваиию еаиаваиий. Такеич- иые или аиамальиые ~руины показаны красным цветам. й оиож оня а-с' си -й и ар!чипов о Б о гкпя П ртв рн и,с а а л а а и„с' Л огн о! у оь ~ю, И гры чгп к, и и-а и.а и-и-а и,а' дн тиочотн» и и'*' .с с .и рамс, с. у и т- вноотв Ело — СИ 11 ии си,-аи о А о!»мин мпв 968 ЧАСТЫК МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕДАЧИ ГЛ.
30 РЕКОМБИНАЦИЯ И КЛОНИРОВАНИЕ 969 о !! с нн сн — ! !! о —.-с ся ! к Урацил хн ы С Фс' ы сн и-'~- нс, с / ! к Алекяи Риа. 30-б. Уаиление процесаа дезаминирования оснований ДНК под действием ННО». Удаляе- мая аминогруппа отмечена красным цветом. К означает оатавп1уюся часть дезоксирибоиуклео- тида. С удалением аминогрупп изменяется спо- собность оснований кобргюванию волорол- ньц святей. С Н Н" С н,н — с с / !! Сн уз и ! Ссн.
н4' 'с чь С Х сн Н,Н вЂ” См .С~ / б.о метилгуанин В Риа. 30.7. Метилирояанне гуанннв (енольиая бюрма) а помощью активного метилирующего агента. В результате метилировання изменяет- св глоаобность гуанина к правильному апари- ванию с комплементврным оановвинем, что приводит к возникновению ошибочной вары оснований. ин, ! 3 о=с сн и ! д цятозик о М 3 сн ны — с с,/ =ы~ ы ! Гуиниа о 5 к Гиааксантнн о ни с сн но — с с / и ы ! й Ксактик казать, как специфические репарирующне ферменты помогают сохранять Идентичность хромосом из каждого вида организмов. В клетках присутствует много ферментов, способных исправлять повреждения в ДНК, однако нет ферментов, которые могли бы репарирова~ь поврежденную РНК.
По-видимому, это можно попытаться объяснить тем, что сохранение нуклеотнлной послеловательностн ДНК жизненно необходимо для сохранения всего вида, тогда как сохранение нуклеотидной последовательности РНК существенно лишь лля той клетки. в которой оказалась поврежденная или неправильно синтезированная молекула РНК. 30.5. Изменение одной пары оснований вь3зьюает точковую мутацию Несмотря на эффективность механизмов коррекции и репарации ДНК, часть повреждений илн ошибок при репликации ДНК остается все же неисправленной. Это в свою очередь приводит к изменениям в геноме организма, которые могут сохраня~вся н наследоваться. Постоянные изменения, передающиеся по наследству в процессе репликации, называются мртюииями. Мутации, обусловленные заменой одного-единственного основания, называются мутациями замещения.
При такой мутации изменение происходит лишь в одном кодоне затронутого гена. Следовательно, подобная мутация может выражаться в замене одной аминокислоты на другую в полипептиде, кодируемом этим геном, тогда как последовательность аминокислот в полипептиде может сохраниться. Примеры точковых мутаций и их последствий приведены в табл. 30-1. Часто замена одной аминокислоты на другую не приводит к значительным изменениям в биологических свойствах продукта трансляции-белка. Такие замены называют «молчащими» муизпииями.
В других же случаях замененная аминокислота может оказаться очень важной, и без нее белок оказывается полностью лишенным способности 97Р ЧАСТЬ )Ч МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕДАЧИ ГЕНЕТИЧЕСКОН ИНФОРМАПИИ Тр«олег д»«ого т»оа Мутация Измен»«ныя триолог (3')-СОТ-(5') [5') — ССА-(3') -ага†Матрица ДНК Кодаи РНК Аминокислота Замена одного основания, ие привалящая к изменениям в аминокислотиай последовательности: «молчащая» мутация Замена одного основания, приводящая к замене аминокислоты, которая может ие повлиять на биологическую активность белка, поскольку измененная аминокислота находится ие в критическом месте белка и к тому же напомиваег нормальную аминокислоту; тоже «маячащая» мутация Летальная точкавая мутация замещения, при которой необходимый для проявления фермеитативнай активности остаток серина заменяется иа феиилалаиин, что приводит к образованию неактивного фермента Мутация, неполностью подавляющая функцию„при которой замена аминокислоты приводит к образованию белка, частично сохраняющего свою ферментативную активность Гипотетическая благоприятная мутация, при которой замена аминокислоты приводит к аб, разованию белка с улучшенной биологической активностью, дающей мутаитиому организму какое-либо преимущество; предсказать благоприятную замену аминокислоты невозможно (3')-ТАА-(5') (5')-АСС вЂ” (3') -~ Л)о)- (3')-АСА-(5') -ААА- (5')-()СС-(3') -()НС— -~ Ящг)'- .
(РЬе).. (3')-ССТ-(5 ') (5')-ССА-(3') -(А)а)- (3')- ТТС-(5'! (5')-ААС-(3') -("~Я- .САгй)— главного метабалическога пути, та такая мутация может стать летальной. Может также случиться, что, несмотря на происшедшую замену аминокислоты, мутантный белок сохранит способность выполнять свою функцию, но будет отличаться от нормального белка по своим свойствам и потому окажется не столь эффективным, как нормальный белок, Например, если мутации подвергся фермент, то ан люжет иметь более высокое выполнять свою нормальную биологическую функцию. Такие мутации часта бывают летальными для клеток. Например, тачковая мутация в кодоне специфического остапа сернна, являюшегося важнейшим компонентом активного центра фермента (группу таких ферментов называют серинавыми ферментами; см, равд. 9.12; табл.
30-1), приводит к полной потере активности этого фермента. Если этот фермент участвует в реакциях Таблича 30-!. Влияние некоторых гипотетических гочкавых мутаций замеыюних иа биоло- гическую активность конечного белкового продукта ГЛ. 10. РЕКОМБИНАНИЯ И КЛОНИРОВАНИЕ 971 значение Км, более низкое значение 1' или и то и другое одновременно. Мутанты, которые синтезируют такие измененные, но все же частично функционирующие белки, называются м)елани)ами с ненолносулью нодааленной функ))иеа, нлн )еаяу-мул)дни)ами (табл. 30-1).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
