Ma `lumot

7.S: DNKning mutatsiyasi va taʼmirlanishi (Xulosa) - Biologiya

7.S: DNKning mutatsiyasi va taʼmirlanishi (Xulosa) - Biologiya



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Xulosa: O'tish va o'zgarishlarning sabablari

7.1 -jadvalda DNK mutatsiyasining bir necha sabablari, shu jumladan mutagenlar va bakteriyalar mutator shtammlari keltirilgan. Bu mutant allellarning manbai ham bo'lishi mumkin.

Jadval. 7.1. DNK ketma-ketligini o'zgartiruvchi turli agentlarning ta'siri haqida qisqacha ma'lumot (mutagenlar va mutator genlar)
Agent (mutagen va boshqalar)MisolNatija
Nukleotid analoglariBrdUTPo'tish, masalan. A: T dan G: C gacha
Oksidlovchi moddalarazot kislotasio'tish, masalan. C: G dan T: A gacha
Alkillovchi moddalarnitrosoguanidino'tish, masalan. G:C dan A:T gacha
Frameshift mutagenlariBenz (a) pireno'chirish (qisqa)
Ionlashtiruvchi nurlanishRentgen nurlari, g-nurlaritanaffuslar va o'chirishlar (katta)
UVUV, 260 nmY-dimerlar, blokli replikatsiya
Noto'g'ri korporatsiya:
O'zgartirilgan DNK Pol IIImutD=dnaQ; e DNK PolIII ning sub birligimutant shtammlardagi o'tish, o'tish va ramka siljishi
Xatoga moyil ta'mirlashUmuC, UmuD, DNK PolIII kerakSOS paytida yirtqich turdagi o'tishlar va transversiyalar
Boshqa mutator genlarmutM, mutT, mutYmutant shtammlardagi transversiyalar

Qo'shimcha o'qishlar

  • Fridberg, E. C., Uoker, G. C. va Sied, V. (1995) DNKni tiklash va mutagenez, ASM Press, Vashington, D.C.
  • Kornberg, A. va Beyker, T. (1992) DNK replikatsiyasi, 2nd Nashr, W. H. Freeman and Company, Nyu-York.
  • Zakian, V. (1995) Bankomat-bog'liq genlar: ular bizga inson genining funktsiyalari haqida nima deyishadi? Hujayra 82: 685-687.
  • Kolodner, R. (1996) Eukaryotik nomuvofiqlikni tuzatishning biokimyosi va genetikasi. Genlar va Rivojlanish10:1433-1442.
  • Satton MD, Smit BT, Godoy VG, Walker GC. (2000) SOS javobi: umuDC ga bog'liq mutagenez va DNK shikastlanishiga bardoshliligi haqidagi so'nggi ma'lumotlar.Annu Rev Genet34:479-497.
  • De Laat, W. L., Jaspers, N. C. J. va Hoeijmakers, J. (1999) Nukleotidlar eksizyonini tiklashning molekulyar mexanizmi. Genlar va Rivojlanish13: 768-785. Ushbu sharh sutemizuvchilarda nukleotidlarni olib tashlashni tiklashga qaratilgan.

DNKni tiklash

Tahririyatimiz siz yuborgan narsalarni ko'rib chiqadi va maqolani qayta ko'rib chiqish kerakligini aniqlaydi.

DNKni tiklash, hujayra o'z genetik kodining yaxlitligini ta'minlaydigan bir nechta mexanizmlarning har biri. DNKni ta'mirlash ota-ona DNKsini nasldan iloji boricha ishonchli tarzda meros qilib olish imkonini berish orqali turning omon qolishini ta'minlaydi. Shuningdek, u inson salomatligini saqlaydi. Genetik koddagi mutatsiyalar saraton va boshqa genetik kasalliklarga olib kelishi mumkin.

Muvaffaqiyatli DNK replikatsiyasi uchun ikkita purin asoslari, adenin (A) va guanin (G) ularning pirimidin hamkasblari, timin (T) va sitozin (C) bilan juftlashishi kerak. Biroq, har xil turdagi shikastlanishlar bazaning to'g'ri juftlanishiga to'sqinlik qilishi mumkin, ular orasida spontan mutatsiyalar, replikatsiya xatolar va kimyoviy modifikatsiyalar. O'z -o'zidan paydo bo'ladigan mutatsiyalar, DNK asoslari atrof -muhit bilan reaksiyaga kirganda, masalan, suv asosni gidroliz qilib, tuzilishini o'zgartirganda, uning noto'g'ri asos bilan bog'lanishiga olib keladi. DNKning replikatsiya mashinasi o'z sintezini "tuzatadi", lekin ba'zida mos kelmagan bazaviy juftliklar korrektorlikdan qochib ketganda, replikatsiya xatolari minimallashtiriladi. Kimyoviy vositalar asoslarni o'zgartiradi va DNK replikatsiyasiga xalaqit beradi. Pivo va tuzlangan ovqatlar kabi mahsulotlarda mavjud bo'lgan nitrozaminlar DNK alkilatsiyasiga (alkil guruhining qo'shilishi) olib kelishi mumkin. Oksidlovchi moddalar va ionlashtiruvchi nurlanish hujayrada asoslarni, ayniqsa guaninni oksidlovchi erkin radikallar hosil qiladi. Ultraviyole (UV) nurlari erkin radikallarning zararlanishiga olib kelishi mumkin va qo'shni pirimidinlarni birlashtira oladi va DNK replikatsiyasini oldini oluvchi pirimidin dimerlarini hosil qiladi. Ionlashtiruvchi nurlanish va ba'zi dorilar, masalan, kimyoviy terapevtik bleomitsin, DNKda ikki zanjirli uzilishlar hosil qilib, replikatsiyani bloklashi mumkin. (Ushbu agentlar bir qatorli uzilishlarni ham yaratishi mumkin, ammo bu zarar ko'pincha hujayralar uchun osonroq bo'ladi.) Asosiy analoglar va interkalatsiya qiluvchi vositalar ketma-ketlikda g'ayritabiiy kiritish va o'chirishga olib kelishi mumkin.

Ta'mirlash mexanizmlarining uch turi mavjud: zararni to'g'ridan-to'g'ri qaytarish, eksizyonni tuzatish va replikatsiyadan keyingi tuzatish. To'g'ridan -to'g'ri teskari ta'mirlash zararga xosdir. Masalan, fotoreaktivatsiya deb ataladigan jarayonda, UV nurlari bilan birlashtirilgan pirimidin asoslari DNK fotoliazasi (nur bilan boshqariladigan ferment) bilan ajratiladi. Alkillanish hodisalarini to'g'ridan -to'g'ri qaytarish uchun DNK metiltransferaza yoki DNK glikosilaza alkil guruhini aniqlaydi va olib tashlaydi. Eksizyonni tuzatish o'ziga xos yoki o'ziga xos bo'lmagan bo'lishi mumkin. Baza eksiziyasini tuzatishda DNK glikosilazalari mos kelmagan asosni aniq aniqlaydi va olib tashlaydi. Nukleotidlarni olib tashlashni ta'mirlashda ta'mirlash apparati ta'mirlashning ushbu shaklida noto'g'ri asoslar tufayli yuzaga kelgan qo'shaloq spiraldagi buzilishlarning keng doirasini tan oladi, butun buzilgan hudud kesiladi. Replikatsiyadan keyingi ta'mirlash lezyonning quyi oqimida sodir bo'ladi, chunki replikatsiya zararning haqiqiy joyida bloklanadi. Replikatsiya sodir bo'lishi uchun Okazaki fragmentlari deb nomlangan DNKning qisqa segmentlari sintez qilinadi. Zarar ko'rgan joyda qolgan bo'shliq rekombinatsiyalangan ta'mirlash yo'li bilan to'ldiriladi, bu shikastlanmagan opa-singil xromosomasining ketma-ketligini buzilganini tuzatish uchun yoki xato chizig'ini ketma-ketlik shabloni sifatida ishlatadi. Xatoga moyil bo'lgan ta'mirlash aniq emas va mutatsiyaga uchraydi.

Ko'pincha DNK zararlanganda, hujayra tuzalishni kutish o'rniga zararlanish ustidan replikatsiya qilishni tanlaydi (translesion sintezi). Bu mutatsiyalarga olib kelishi mumkin bo'lsa -da, DNK replikatsiyasini to'liq to'xtatgan ma'qul, bu esa hujayra o'limiga olib keladi. Boshqa tomondan, ta'mirlash muvaffaqiyatsizlikka uchraganda, to'g'ri DNK ta'mirlanishining ahamiyati ta'kidlanadi. Guaninning erkin radikallar bilan oksidlanishi inson saratonidagi eng keng tarqalgan mutatsiyalardan biri bo'lgan G-T transversiyasiga olib keladi.

Irsiy bo'lmagan polipoz kolorektal saraton MSH2 va MLH1 oqsillarining mutatsiyasidan kelib chiqadi, ular replikatsiya paytida nomuvofiqlikni tuzatadi. Xeroderma pigmentosum (XP) - muvaffaqiyatsiz DNK ta'mirlanishi natijasida yuzaga keladigan yana bir holat. XP bilan og'rigan bemorlar nurga juda sezgir, terining erta qarishini ko'rsatadi va terining xatarli o'smalariga moyil bo'ladi, chunki XP oqsillari, ularning ko'pchiligi nukleotidlarni olib tashlash vositachiligida ishlamaydi.


7.S: DNK mutatsiyasi va tuzalishi (Xulosa) - Biologiya

DNK mutatsiyasi va tuzalishi

Replikatsiya va/yoki rekombinatsiya paytida paydo bo'lishi mumkin bo'lgan mutatsiya DNKning nukleotidlar ketma -ketligidagi doimiy o'zgarishdir. Zararlangan DNKni bazaviy juftlarni almashtirish, o'chirish yoki kiritish orqali mutatsiyaga uchratish mumkin. Mutatsiyalar, asosan, hujayralar o'limiga yoki shish paydo bo'lishiga olib keladigan hollar bundan mustasno, zararsizdir. DNK mutatsiyasining o'lik salohiyati tufayli hujayralar shikastlangan DNKni tiklash mexanizmlarini ishlab chiqdilar.

DNK mutatsiyalarining uch turi mavjud: bazani almashtirish, o'chirish va kiritish.

1. Asosiy almashtirishlar

Yagona tayanch almashtirishlar nuqta mutatsiyalari deyiladi, nuqta mutatsiyasini eslang Glu ----- & gt Val o'roqsimon hujayrali kasallikka olib keladi. Nuqtali mutatsiyalar mutatsiyaning eng keng tarqalgan turi bo'lib, ikkita turi mavjud.

O'tish: bu purin boshqa purin bilan almashtirilganda yoki pirimidin boshqa pirimidin bilan almashtirilganda sodir bo'ladi.

TransversiyaAgar purin pirimidin bilan almashtirilsa yoki pirimidin purin o'rnini bossa.

Proteinlarni kodlaydigan DNK ketma -ketligida sodir bo'ladigan nuqta mutatsiyalari jim, noto'g'ri yoki bema'nilikdir.

Jim: Agar asossiz bo'lsa almashtirish kodonning uchinchi pozitsiyasida paydo bo'lsa, sinonimik kodon hosil bo'lishi uchun yaxshi imkoniyat mavjud. Shunday qilib, gen tomonidan kodlangan aminokislotalar ketma -ketligi o'zgarmaydi va mutatsiya jim deb aytiladi.

Yo'qotish: Baza qachon almashtirish boshqa aminokislotalarni belgilaydigan kodon hosil bo'lishiga olib keladi va shuning uchun boshqa polipeptidlar ketma-ketligiga olib keladi. Aminokislotalarni almashtirish turiga qarab missensiya mutatsiyalari konservativ yoki konservativ emas. Masalan, almashtirilgan aminokislotaning tuzilishi va xossalari asl aminokislotaga juda o'xshash bo'lsa, mutatsiya konservativ deb aytiladi va natijada paydo bo'ladigan oqsillarning tuzilishi / funktsiyasiga deyarli ta'sir qilmaydi. Agar almashtirish juda xilma -xil tuzilishga va xususiyatlarga ega bo'lgan aminokislotaga olib keladigan bo'lsa, mutatsiya konservativ emas va natijada paydo bo'ladigan oqsillarning tuzilishi / funktsiyasi uchun zararli (yomon) bo'lishi mumkin (ya'ni o'roqsimon hujayrali nuqta mutatsiyasi).

Bema'nilik: Baza bo'lganda almashtirish natijada kodon to'xtaydi va natijada tarjimani qisqartiradi va, ehtimol, ishlamaydigan oqsilga olib keladi.

O'chirish, natijada kadr siljishiga olib keladi, natijada DNKdan bir yoki bir nechta tayanch juftlik yo'qoladi (yuqoridagi rasmga qarang). Agar bitta yoki ikkita baza o'chirilsa, tarjima ramkasi o'zgartiriladi, natijada noto'g'ri xabar va ishlamaydigan mahsulot paydo bo'ladi. Uch yoki undan ortiq asoslarni o'chirish o'qish ramkasini buzilmasdan qoldiradi. Bir yoki bir nechta kodonlarni yo'q qilish natijasida oqsil bir yoki bir nechta aminokislotalarni yo'qotadi. Bu zararli bo'lishi mumkin yoki yo'q.

Qo'shimcha tayanch juftlarni qo'shish, uchta asosiy juftning ko'paytmasi qo'shilganmi yoki yo'qligiga qarab, ramka o'zgarishiga olib kelishi mumkin. Turli xil natijalarga olib keladigan qo'shish va o'chirish kombinatsiyalari ham mumkin.

DNK replikatsiyasidagi xatolar

Juda kamdan-kam hollarda DNK polimeraza qo'shimcha bo'lmagan asosni qiz zanjiriga kiritadi. Replikatsiyaning navbatdagi bosqichida missinorporatsiya bazasi mutatsiyaga olib keladi. Biroq, bu juda kam uchraydi, chunki ekzonuklez mos kelmagan tayanch juftlarni tanib olish va ularni eksklyuziv qilish mexanizmi sifatida ishlaydi.

DNK rekombinatsiyasidagi xatolar

DNK ko'pincha o'zini turli mexanizmlar orqali o'tadigan rekombinatsiya deb ataladigan jarayon bilan o'zgartiradi. Ba'zida replikatsiya paytida DNK yo'qoladi va bu mutatsiyaga olib keladi.

DNKning kimyoviy shikastlanishi

Ko'pgina kimyoviy mutagenlar, ba'zilari ekzogen, ba'zilari texnogen, ba'zilari atrof-muhit, DNKni buzishga qodir. Ko'pgina kimyoterapevtik dorilar va interkalatsiyalovchi dorilar DNKga zarar etkazish orqali ishlaydi.

Gamma nurlari, rentgen nurlari, hatto UV nurlari ham DNKga kimyoviy zarar etkazadigan erkin radikallar hosil qiluvchi hujayradagi birikmalar bilan ta'sir o'tkazishi mumkin.

Buzilgan DNKni turli xil mexanizmlar yordamida tuzatish mumkin.

Mos kelmaslikni tuzatish

Ba'zan DNK polimeraza zanjir sintezi jarayonida noto'g'ri nukleotidni o'z ichiga oladi va 3' dan 5' gacha bo'lgan tahrirlash tizimi, ekzonukleaza, uni tuzatmaydi. Ushbu nomuvofiqliklar, shuningdek, bitta tayanch qo'shish va o'chirish mos kelmaslikni tuzatish mexanizmi orqali tuzatiladi. Mos kelmaslikni tuzatish replikatsiya xatosini o'z ichiga olgan ota-ona zanjiri va qiz zanjiri o'rtasidagi farqni aniqlash uchun DNK ichidagi ikkilamchi signalga tayanadi. Inson hujayralari bu erda tasvirlangan E. coli tizimiga o'xshash mos kelmaslikni tuzatish tizimiga ega. GATC ketma -ketligini metillash DNK replikatsiyasidan keyin bir vaqtning o'zida ikkala ipda ham sodir bo'ladi. DNK replikatsiyasi yarim konservativ bo'lganligi sababli, yangi qiz zanjir replikatsiyadan keyin juda qisqa vaqt davomida metillanmagan bo'lib qoladi. Bu farq nomuvofiqlikni tuzatish tizimiga qaysi qatorda xato borligini aniqlash imkonini beradi. MutS oqsillari mos kelmaydigan asosiy juftlikni taniydi va bog'laydi.

Keyin yana bir protein MutL MutS bilan bog'lanadi va qisman metillangan GATC ketma-ketligi endonukleaza MutH tomonidan tan olinadi va bog'lanadi. MutL/MutS kompleksi keyinchalik MutH bilan bog'lanadi, bu GATC saytida DNKning metillanmagan ipini kesib tashlaydi. DNK Helikazasi, MutU DNK zanjirini mos kelmaslik yo'nalishi bo'yicha ochadi va ekzonukleaza ipni buzadi. Keyin DNK polimeraza bo'shliqni to'ldiradi va ligaza nikni yopadi. Ko'rinib turibdiki, odamlarda topilgan genlarning mos kelmasligi, irsiy yo'g'on ichak saratoni rivojlanishi bilan bog'liq.

Nukleotidlarni olib tashlashni tuzatish (NER)

Inson hujayralarida NER DNKdagi zararlanish joyida XPA, XPF, ERCC1, HSSB oqsillari majmuasining shakllanishi bilan boshlanadi. Bir nechta oqsillarni o'z ichiga olgan TFIIH transkripsiya faktori ATPga bog'liq reaktsiyada kompleks bilan bog'lanadi va kesma hosil qiladi. Natijada shikastlangan DNKning 29 nukleotid segmenti ochiladi, bo'shliq to'ldiriladi (DNK polimeraza) va nik muhrlanadi (ligaza).

Zararlangan DNKni to'g'ridan -to'g'ri ta'mirlash

Ba'zida bazaning shikastlanishi nukleotidni aksizlashsiz to'g'ridan-to'g'ri maxsus fermentlar tomonidan tiklanishi mumkin.

Rekombinatsiyani ta'mirlash

Bu mexanizm hujayraga zararni takrorlab, keyinroq tuzatishga imkon beradi.

Zarar nazoratini tartibga solish

DNK ta'mirlanishi sutemizuvchilar hujayralarida DNKning shikastlanishini aniqlaydigan va p53 deb nomlangan oqsilni faollashtiradigan sezgir mexanizm bilan tartibga solinadi. p53 - bu hujayra tsikliga, DNK replikatsiyasiga va DNKni tuzatishga ta'sir qiluvchi ba'zi gen mahsulotlarining ifodasini boshqaruvchi transkripsion tartibga soluvchi omil. Endigina aniqlanayotgan p53 ning ba'zi funktsiyalari quyidagilardir: p21 va Gaad45-ni kodlovchi genlar ifodasini stimulyatsiya qilish. P53 funktsiyasining yo'qolishi zararli bo'lishi mumkin, inson saratonining taxminan 50% mutatsiyaga uchragan p53 geniga ega.

P21 oqsili hujayra bo'linish kinazini (CDK) bog'laydi va inaktiv qiladi, bu hujayra siklini to'xtatishga olib keladi. p21 shuningdek, PCNA ni bog'laydi va faolsizlantiradi, natijada replikatsiya vilkalari inaktivatsiyasiga olib keladi. PCNA/Gaad45 kompleksi shikastlangan DNKni eksizion ta'mirlashda ishtirok etadi.

DNKni tuzatish mexanizmidagi nuqsonlardan kelib chiqadigan kasalliklarga ba'zi misollar.


DNKni tuzatish yo'llari

UV nurlari, ionlashtiruvchi nurlanish (IQ) va kimyoterapevtik vositalar kabi DNKni shikastlaydigan turli xil ichki va ekzogen vositalar DNKning shikastlanishiga olib kelishi mumkin, ular orasida mos kelmaslik, bir qatorli uzilishlar (SSB), ikki qatorli uzilishlar (DSB), kimyoviy modifikatsiyalar. asoslar yoki shakar, interstand yoki intrastrand o'zaro bog'liqlik. Agar zarar tuzatilmasa, u genomik beqarorlik va mutatsiyaga olib keladi, bu saraton belgilaridan biridir (Hanahan va Weinberg, 2011). Ushbu holatning oldini olish uchun hujayralar bunday lezyonlarni bartaraf etish uchun DNK shikastlanishiga javob (DDR) deb nomlangan bir qator mexanizmlarni ishlab chiqdilar. DDR-bu DNKning turli xil lezyonlarini, shu jumladan signallarni uzatish, transkripsiya regulyatsiyasi, hujayra tsiklini nazorat qilish punktlari, apoptoz indüksiyasi, shikastlanishlarga bardoshlik jarayonlari va DNKni tuzatishning bir necha yo'llarini o'z ichiga olgan turli usullar bilan ishlaydigan murakkab tarmoq (1-rasm) (Giglia-Mari va boshqalar). al., 2011 Tian va boshqalar, 2015).

1-rasm. DNKning shikastlanishiga javob. DNKning shikastlanishiga kislorodning endogen agenti (ROS) yoki ultrabinafsha nurlari, ionlashtiruvchi nurlanish (IQ) va kemoterapiya agentlari kabi ekzogen vositalar sabab bo'ladi. DNK shikastlanishiga javob (DDR) shikastlanishlar bilan kurashish uchun, shu jumladan signal uzatish, transkripsiya regulyatsiyasi, hujayra tsiklini nazorat qilish punktlari, apoptoz indüksiyasi, DNKni tuzatishning bir necha yo'llari, shuningdek zararga bardoshlik jarayonlari bilan bog'liq. DNKni tuzatish yo'llariga yadro va mitoxondriyal DNKni tuzatish yo'llari kiradi. To'g'ridan-to'g'ri ta'mirlash, BER, MMR va rekombinatsion ta'mirlash (HR va NHEJ) ham yadro, ham mitoxondrial ta'mirlash tizimlarida mavjud. NER faqat yadroda paydo bo'lishi haqida xabar berilgan va mitoxondriyada TLS yo'lining mavjudligi noma'lum. NDNA, yadroli DNK MtDNA, mitoxondriyal DNK BER, bazani eksiziya qilish HR, gomologik rekombinatsiyali NHEJ, MMRga bir xil bo'lmagan uchini qo'shish, TLS mos kelmasligini tuzatish, NER translesion sintezi, nukleotid eksiziyasini tuzatish.

Sutemizuvchilar hujayralarida DNKni o'z ichiga olgan ikkita asosiy organellalar yadro va mitoxondriyadir. Yadro DNK (nDNK) ta'mirlash tizimlari quyidagi asosiy yo'llarga bo'linadi: 1) to'g'ridan-to'g'ri teskari, bu asosan alkillashtiruvchi moddalar tomonidan qo'zg'atilgan lezyonni tiklaydi, 2) DNK uzilishlariga (SSBs) va katta bo'lmagan ta'sirga qaratilgan asosiy eksizyonni tiklash (BER). buzilgan DNK asoslari, 3) nukleotidlar eksizyonini tuzatish (NER), katta hajmli, spiralni buzuvchi DNK lezyonlarini tuzatish, 4) mos kelmaslikni tuzatish (MMR), kiritish/yo'q qilish halqalarini (IDL) va asos-baz nomuvofiqligini tuzatish, 5) rekombinatsion tuzatish, u yana gomologik rekombinatsiyali ta'mirlash (HRR) va gomologik bo'lmagan birlashuvga (NHEJ) bo'linadi, asosan DNKning ikki qatorli uzilishlarida ishlaydi, 6) gomologik bo'lmagan birlashmasining alternativ birikmasi (alt-NHEJ, MMEJ), DSBlarni ta'mirlash bilan shug'ullanadi, 7 ) DNKning shikastlanishiga bardoshlik mexanizmi bo'lishi ehtimoli ko'proq bo'lgan translesion sintezi (TLS) (Jekson va Bartek, 2009 Xosoya va Miyagava, 2014). Mitokondriyal DNK (mtDNA) tuzatish yo'llari, shu jumladan to'g'ridan-to'g'ri teskari burilish, BER, MMR, TLS va ikki qatorli uzilishlarni tuzatish (DSBR) mitoxondriya genetik yaxlitligini saqlash, mtDNA ni oksidlovchi shikastlanishdan himoya qilish va hujayralarning omon qolishini rag'batlantirish uchun shikastlangan DNKni tuzatishi mumkin. , 2006 Saki va Prakash, 2017).


DNKni tuzatish tizimi (diagramma bilan) | Mutatsiya

Pirimidin di&shinnerlari (UV nurlari ta'sirida) ko'rinadigan yorug'lik mavjudligida DNK fotoliazalari tomonidan yana monomerizatsiya qilinishi mumkin. Piri va shimidin dimerlarining siklobutan halqasini DNK fotolizazalari tomonidan parchalanishi DNKning dastlabki tuzilishini tiklaydi (13.15A-rasm). Fotolyazalarda reaktsiya uchun energiya beradigan ko'k nurni yutadigan xromoforlar mavjud.

Suratni qayta faollashtirish pirimidin dimerlari uchun xosdir va to'g'ridan-to'g'ri teskari burilish misolidir va xatosiz.

Alkillovchi vositalarning mutagen ta'sirini alkiltransferaza fermenti to'g'ridan -to'g'ri qaytarish orqali himoya qiladi. Bu induktiv oqsil, ayniqsa, alkil guruhini guaninning O 6 pozitsiyasidan chiqaradi va uni oqsilning o'ziga o'tkazadi, bu esa oqsilning inaktivatsiyasini keltirib chiqaradi (13.15B -rasm).

# 2 raqamini kiriting. Eksizyonni tuzatish:

Nukleotidlarni kesishda endonukleaza lezyonning har ikki tomonida bo'shliqlar hosil qiladi, so'ngra bo'shliq qoldirish uchun olib tashlanadi. Bu bo'shliq DNK poli va shimeraza bilan to'ldiriladi va DNK ligazasi oxirgi fosfodiester bog'ini hosil qiladi (13.16A -rasm). Asosiy eksizyonni tuzatishda lezyon ma'lum bir DNK glikozilazasi tomonidan olib tashlanadi.

Natijada paydo bo'ladigan AP joyi kesiladi va AP endonukleaz va eksonukleaza oralig'iga qadar kengayadi. Shundan so'ng, jarayon nukleotidlarni olib tashlashni tuzatishga o'xshaydi (13.16B -rasm).

3 -raqamni kiriting. Mos kelmaslikni tuzatish:

Tekshiruvdan qochadigan replikatsiya xatolari qizning ipida mos kelmaydi. Replikatsiyadan keyin DNKning hemi-metilatsiyasi qiz zanjirini ota-ona zanjiridan ajratish imkonini beradi. Mos kelmaydigan tayanch kesma tuzatish mexanizmi yordamida qizning ipidan chiqariladi (13.17 -rasm).

№4 yozing. Ikki ipli uzilishni ta'mirlash:

Ikki qatorli uzilishlar faqat gomologik bo'lmagan birlashma deb nomlangan uchlarini birlashtirish orqali tuzatiladi. Bu ko'p komponentli oqsil kompleksi rahbarligida DNK ligazasi yordamida amalga oshiriladi (13.18-rasm). Alternativ ta'mirlash mexanikasi va shinizmi homologlik-yo'naltirilgan rekombinatsiya deb ataladigan singil xromatid yoki homologik xromosoma kabi DNKning homo va shilogli bo'lagining nukleotid ketma-ketligiga asoslanadi.

№5 yozing. SOS ta'mirlash:

SOS javobi Rec A oqsilining Lex A vakili va shysor bilan o'zaro ta'siri natijasida boshlanadi. Zarar Lex A oqsilining proteolitik degradatsiyasiga olib keladigan Rec A proteinini faollashtiradi. Shunday qilib, Lex A bog'langan barcha operonlar induksiya qilinadi (13.19 -rasm). Bu fermentlarni tuzatish uchun SOS qutisi kodlangan bir qancha genlarni o'z ichiga olishi mumkin. Bu DNK shikastlanishini tiklash qobiliyatini oshiradi.


Bir zanjirli viruslar ikki zanjirli viruslarga qaraganda yuqori mutatsiya tezligini ko'rsatadi

Bir zanjirli DNK viruslari ikki zanjirli DNK viruslariga qaraganda tezroq mutatsiyaga uchraydi, garchi bu farq bakteriofaglar bilan ishlashga asoslangan, chunki eukaryotik bir zanjirli DNK viruslari uchun mutatsiya tezligini baholash olinmagan [1]. RNK viruslari ichida Baltimor sinflari o'rtasida mutatsion tezlikda aniq farqlar yo'q (  2 a -rasm). Bu farqlarning mexanizmlari yaxshi tushunilmagan. Bitta va ikki zanjirli viruslar o'rtasidagi farqlarning mumkin bo'lgan tushuntirishlaridan biri shundaki, bir zanjirli nuklein kislotalar oksidlovchi deaminatsiyaga va boshqa turdagi kimyoviy shikastlanishlarga ko'proq moyil bo'ladi. Virusli infektsiyalar paytida reaktiv kislorod turlari (ROS) va boshqa hujayra metabolitlarining yuqori darajalari xost hujayrasida va virusda mutatsiyalarni keltirib chiqarishi mumkin. Masalan, HCV mutatsiyasining tezligini oshirish uchun etanol virus bilan bog'liq oksidlovchi stress bilan sinergiya qilishi mumkin [21]. Bir va ikki qatorli DNK viruslari o'rtasidagi farqlar, ularning replikatsiyadan keyingi ta'mirlashga kirish imkoniyati bilan ham izohlanishi mumkin. Bakteriofag bilan ishlash ϕX174 bu masala bo'yicha qiziqarli maslahatlar berdi. Enterobakteriyalarda metilga yo'naltirilgan nomuvofiqlikni tuzatish (MMR) MutHLS oqsillari va Dam metilaza tomonidan amalga oshiriladi. GATC ketma -ketlik motiflarini to'g'on metilatsiyasi shablonni va DNK zanjirlarini farqlash uchun ishlatiladi va shuning uchun mos kelmaslikni tuzatish uchun kerak bo'ladi [22]. Mos kelmaslikni MutS tan oladi, bu MutL bilan o'zaro ta'sir qiladi va qizning ipini olib tashlaydigan MutH endonukleazining faollashishiga olib keladi. Biroq, bakteriofag genomida ϕX174, GATC ketma -ketligi motiflari yo'q, hatto taxminan 20 ta bunday sayt tasodifan kutilgan bo'lsa ham. Natijada, ϕX174 DNK MMRdan o'tolmaydi. Bu ushbu virusning nisbatan yuqori mutatsiya tezligini tushuntirishga yordam beradi, bu 10 𢄦  s/n/c tartibiga to'g'ri keladi, bu qiymatdan uch baravar yuqori. Escherichia coli va DNK viruslari orasida eng yuqori [23]. GATC motivlaridan qochish mutatsiya tezligiga ta'sir qiluvchi tanlov natijasi bo'lishi mumkin, ammo boshqa selektiv omillar. Masalan, faj DNKining samarasiz metillanishi uni MutH tomonidan bo'linishiga olib kelishi mumkin, shuning uchun GATC ketma -ketlik motiflariga qarshi tanlov bosimini yuklaydi [24].

Bakteriofag ϕX174dan farqli o'laroq, eukaryotik viruslarda post-replikativ ta'mirlash va mutatsiya tezligi o'rtasidagi bog'liqlik hali aniq emas. Ko'pgina tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, viruslar DNKning zararlanishiga javob berish (DDR) yo'llari bilan lokalizatsiyani o'zgartirish yoki DDR komponentlarining degradatsiyasini rag'batlantirish orqali o'zaro ta'sir qiladi [25, 26]. Masalan, adenoviral E4orf6 oqsili DDR komponenti bo'lgan TOPBP1 ning proteazomal degradatsiyasiga yordam beradi [27]. DDR faollashishi infektsiya natijasida yoki hujayra zo'riqishining bilvosita natijasi sifatida yoki viruslarga qarshi javob beradigan antiviral javobning bir qismi bo'lishi mumkin. Garchi DNK viruslari mezbon hujayradagi genomik beqarorlikni rag'batlantirsa -da, DDR disregulyatsiyasi DNK virusining mutatsion tezligini aniqlay oladimi -yo'qmi ko'rsatilishi kerak.


Xulosa

Reaktiv kislorod turlari DNK uchun doimiy tahdiddir, chunki ular genom funktsiyasini buzish, genomning beqarorligi va mutatsiyasini keltirib chiqarishi mumkin. Bunday xavflar DNKning birlamchi oksidlovchi shikastlanishidan kelib chiqadi, shuningdek ularni ta'mirlash jarayonida vositachilik qiladi. Bu ma'lum bir genomik joyda shikastlangan bazani tuzatish yoki uni ta'mirsiz qoldirish to'g'risida hujayra uchun nozik qaror qabul qilish jarayoniga olib keladi. Doimiy DNK shikastlanishi genom funktsiyasini buzishi mumkin, lekin boshqa tomondan u epigenetik belgi bo'lib xizmat qilib, genlarni tartibga solishga ham hissa qo'shishi mumkin. Bunday jarayonlar muvozanatsiz bo'lsa, patofiziologik sharoitlar tezlashishi mumkin, chunki oksidlovchi DNKning shikastlanishi va natijada yuzaga keladigan mutagen jarayonlar qarish, yallig'lanish va saraton va neyrodegenerativ kasalliklar kabi ko'plab yoshga bog'liq kasalliklarning rivojlanishi bilan chambarchas bog'liq.

Oxirgi texnologik yutuqlar va ma'lumotlarni tahlil qilishning yangi strategiyalari shuni ko'rsatdiki, oksidlovchi DNKning shikastlanishi, uning tuzalishi va bog'liq mutatsiyalar genom ustida bir necha darajadagi rezolyutsiyada heterojen tarqaladi. Tegishli mexanizmlar genom ketma -ketligi, genom funktsiyasi va xromatin bilan o'zaro ta'sirida harakat qiladi.

Ushbu sharhda oksidlovchi DNK shikastlanishining genom taqsimoti, qidiruv mahsulotlarni tuzatish va mutatsiyalar haqida hozir bilganlarimiz ko'rib chiqiladi. Bu, xususan, oksidlovchi DNK shikastlanishining tarqalishini o'lchash uchun turli metodologiyalarga e'tibor qaratadi va turli yondashuvlardan kelib chiqadigan mexanik xulosalarni muhokama qiladi. Shuningdek, u DNKning oksidlovchi shikastlanishining oqibatlarini, xususan, mutatsiyalarni qanday keltirib chiqarishini, genomning beqarorligini va epigenetik belgi sifatida qanday harakat qilishini ko'rib chiqadi.


Nuklein kislotani sezish va immunitet - B qismi

Xulosa

DNKni ta'mirlash genomik yaxlitlikni saqlash uchun zarur bo'lgan muhim hujayra jarayonidir. Hozirgi vaqtda ma'lumki, hujayralar DNK shikastlanishining har xil turlarini davolash uchun DNKni tuzatishning bir necha usullaridan foydalanadilar. Ma'lumki, DNK shikastlanishiga javob yoki DDR kabi signallar kaskadi, agar zarar tuzatib bo'lmaydigan bo'lsa, hujayra siklini to'xtatish, DNKni tiklash va hujayra o'limi kabi hujayrali javoblarni o'z ichiga olgan DNK shikastlanishiga javoban faollashadi. Shuningdek, DNKning shikastlanishi signalizatsiyasi va hujayra ichidagi bir nechta signalizatsiya tarmoqlari o'rtasidagi o'zaro bog'liqlikni ko'rsatadigan yangi adabiyotlar mavjud. Bundan tashqari, hujayra o'limi o'yinchilarining o'zi ham apoptozning kanonik funktsiyasidan tashqaridagi jarayonlarda ishtirok etishi ma'lum. Ushbu bob asosan sutemizuvchilar va hayvonlarda o'tkazilgan tadqiqotlar natijasida DNK shikastlanishi, DDR va signalizatsiya o'rtasida bog'lanishni o'rnatishga harakat qiladi. Drosophila to'qimalarning umumiy gomeostaz va rivojlanishida ularning ahamiyatiga alohida e'tibor qaratib, model tizimlari.


7.S: DNKning mutatsiyasi va taʼmirlanishi (Xulosa) - Biologiya

MDPI tomonidan nashr etilgan barcha maqolalar butun dunyo bo'ylab ochiq kirish litsenziyasi ostida darhol taqdim etiladi. MDPI tomonidan chop etilgan maqolaning to'liq yoki bir qismini, shu jumladan rasm va jadvallarni qayta ishlatish uchun maxsus ruxsat talab qilinmaydi. Creative Common CC BY ochiq kirish litsenziyasi ostida nashr etilgan maqolalar uchun, agar maqolaning asl nusxasi aniq ko'rsatilgan bo'lsa, maqolaning istalgan qismi ruxsatisiz qayta ishlatilishi mumkin.

Feature Papers ushbu sohada yuqori ta'sir ko'rsatish uchun muhim salohiyatga ega bo'lgan eng ilg'or tadqiqotlarni ifodalaydi. Xususiy maqolalar ilmiy muharrirlarning shaxsiy taklifi yoki tavsiyanomasiga binoan topshiriladi va nashrdan oldin ekspertlar tomonidan ko'rib chiqiladi.

Xususiy maqola asl tadqiqot maqolasi bo'lishi mumkin, bu ko'pincha bir nechta texnikalar yoki yondashuvlarni o'z ichiga olgan muhim tadqiqot yoki ilmiy sohadagi eng so'nggi yutuqlarni muntazam va aniq yangilab turuvchi keng qamrovli tadqiqot qog'ozi bo'lishi mumkin. adabiyot. Ushbu turdagi qog'oz kelajakdagi tadqiqot yo'nalishlari yoki mumkin bo'lgan ilovalar haqida tasavvur beradi.

“Editor’s Choice” maqolalari butun dunyo boʻylab MDPI jurnallarining ilmiy muharrirlari tavsiyalariga asoslanadi. Tahrirlovchilar jurnalda yaqinda chop etilgan oz sonli maqolalarni tanlaydilar, ular mualliflar uchun ayniqsa qiziqarli yoki bu sohada muhim bo'ladi deb o'ylashadi. Maqsad jurnalning turli tadqiqot yo'nalishlarida chop etilgan eng qiziqarli ishlarning bir qismini taqdim etishdir.


DNK mos kelmasligini tuzatish mexanizmi

Prokaryotik va eukaryotik nomuvofiqlikni tuzatish tizimi ham mos kelmagan DNKni tiklash uchun bir xil yo'lni tutadi:

Mos kelmaslikni aniqlash

  • Prokaryotik MMRda: The MutS oqsil kompleksi DNK lezyonini aniqlaydi va an bilan birlashadi ATP molekula, faollashadi.
  • Eukaryotik MMRda: The MSH Protein kompleksi DNK zanjiridagi mos bo'lmagan asoslarni taniydi va ATP molekulasi tomonidan faollashadi.

Tegishli oqsillarni jalb qilish

  • Prokaryotik MMRda: faollashtirilgan ATP-MutS kompleksi MutL (tashuvchi oqsil vazifasini bajaradi). Keyin MutS va MutL kompleksi faollashadi MutH murakkab. MutS, MutL va MutH ni tashkil qiladi uchlamchi kompleks, qaysi DNK helikaz-II yuklaydi yoki UvrD fermenti DNK lezyon joyiga.
  • Eukaryotik MMRda: faollashtirilgan ATP-MSH kompleksi ishga tushadi PCNA va polimeraza-g. Keyin, mobil qisqichda ATPga bog'liq konformatsiya o'zgarishi sodir bo'ladi. Konformatsion o'zgarishlar majburiy majburiyatni oladi MutLa murakkab. PCNA (proliferatsiya qiluvchi hujayra yadro antigenlari) faollashtiradi MutLa murakkab va qizning ipida nik hosil qiladi.

Kesish va almashtirish

  • Prokaryotik MMRda: Exonukleaz-I noto'g'ri biriktirilgan asoslarni olib tashlaydigan MutSa oqsili bilan faollashadi. Keyin, RDA oqsili mos bo'lmagan bazani almashtiradi. MutSa va MutLa eksonukleaza-I faoliyatini to'xtatadi.
  • Eukaryotik MMRda: The MutLa kompleksi birlashishi bilan ekzonukleaza faolligi-I mos kelmaydigan asoslarning hazm bo'lishiga yordam beradi RPA (taniq replikatsiya oqsili A).

Bo'shliqni to'ldirish

  • Prokaryotik MMRda: DNK polimeraza III, 5'-3 'faoliyati orqali yangi asoslarni hosil qiladi. Bir zanjirli bog'lovchi oqsillar (SSB) shuningdek, yangi DNK zanjiri bilan bog'lanadi va yangi DNKning ikki zanjirli bo'lishini oldini oladi. Nihoyat, DNK ligaza DNK zanjiridagi bo'shliqlarni to'ldiradi.
  • Eukaryotik MMRda: RFC (Replikatsiya faktori-C) fermenti yangi DNK asoslarini sintezida muhim rol o'ynaydi. Replikatsiya faktori-C fermenti 3 'primer joyiga birikadi va DNK polimeraza faolligini faollashtiradi va yangi asoslar hosil qiladi. Bir ipli bog'lovchi oqsillar (SSB) yangi DNKning ikki zanjirli bo'lishini oldini oladi. Nihoyat, DNK ligaza DNK zanjiridagi bo'shliqni to'ldiradi.

DNK nomuvofiqligini tuzatish turlari

Nosozliklarni tuzatish odatda ikki xil bo'ladi:


Prokaryotik nomuvofiqlikni tuzatish

U to'rtta asosiy komponentdan iborat:

  1. MutS: Bu eng muhim protein kompleksi, uning vazifasi tan olmoq DNKdagi mos kelmaydigan asoslar. MutS oqsil kompleksi birinchi ferment bo'lib, DNKdagi o'ziga xos bo'lmagan ketma-ketliklarni tanib, MMR jarayonini boshlaydi. U sterik bo'lgan ikkita o'ziga xos saytdan iborat uzoq bir -biridan, chunki ikkalasi ham bir -birining ishiga ta'sir qilishi mumkin.
    • DNK bilan bog'lanish joyi: Bu MutS oqsil kompleksini DNKning zararlangan joyiga bog'lashga yordam beradi.
    • ATPase yoki Dimerizatsiya sayti: MutS oqsilida konformatsion o'zgarishlarni keltirib chiqaradi.
  2. MutL: U "vazifasini bajaradioraliqoqsilMutS oqsili va endonukleaza fermentini bog'laydigan kompleks. Shunday qilib, u bilan bog'liq ikkita faoliyat (mos kelmaydigan asoslarni tanib olish va kesish). Birinchidan, MutL faollashtirilgan MutS bilan bog'lanadi va oxir-oqibat endonukleaza fermentini faollashtiradi, ya'ni. MutH. MutL ishga qabul qilish orqali boshqa vazifani bajaradi va yuklanmoqda helikaza fermenti (UvrD) DNK mos bo'lmagan joyda.
  3. MutH: ga tegishli II tur oilasi cheklovchi endonukleazlar. MutH gemimetilatsiyalangan nik hosil qiladi GATC sayti. MutS, MutL va ATP molekulasi MutH-endonukleaza faolligini tetiklaydi. MutH oqsili ham a dan iborat C-terminali Bu molekulyar biriktiruvchi joy vazifasini bajaradi, bu erda boshqa ikkita ferment (MutS va MutL) muloqot qiladi va MutH faolligini rag'batlantiradi.
  4. UvrD: Bu "DNK helikaz II” vazifasini bajaradigan ferment kompleksi bo'shashmoq DNK lezyon joyi. MutL mos bo'lmagan joyga UvrD oqsilini yuklashga yordam beradi va UvrD fermentining ichki helikaz faolligini rag'batlantiradi. SSB oqsillari va UvrD ss-DNKga MutH kompleksi tomonidan yaratilgan nik orqali kiradi.
  5. DNKga xos ekzonukleazlar: Exo-I, Exo-X va 5'-3' eksonukleaza kabi ekzonukleaza fermentlari ishlaydi kesish nik va nomuvofiqlik o'rtasidagi yangi hosil bo'lgan DNK.

Eukaryotik nomuvofiqlikni tuzatish

U quyidagi komponentlardan iborat:

  1. MSH oqsili: Bu bilan homologiyani ko'rsatadi MutS prokaryotik MMR fermenti. Xamirturush va sut emizuvchilarda MSH2 dan MSH6gacha oqsil komplekslari uchraydi. MSH fermenti - bu heterodimer ikki domendan iborat protein kompleksi:
    • MutSa: U ikkita turdagi subbirliklarni o'z ichiga oladi, ya'ni MSH2 va MSH6. MSH2 hujayra darajasining 80-90% ni tashkil qiladi. MSH6 mos kelmaydigan bazalarni, ayniqsa, bazaviy mos kelmaslikni va qo'shish/o'chirish halqalarini taniydi.
    • MutSb: U ikkita turdagi subbirliklarni o'z ichiga oladi, ya'ni MSH2 va MSH3. U asosan noto'g'ri qo'shish/o'chirishni tuzatadi.
  2. MLH oqsili: A ga o'xshaydi MutL prokaryotik MMR fermenti. MLH oqsili xamirturush va sutemizuvchilarda yuqori darajada saqlanib qolgan to'rtta oqsildan (MLH1, MLH3, PMS1 va PMS2) iborat. U shuningdek, a vazifasini bajaradi heterodimer oqsil kompleksi va uchta bo'linmadan iborat:
    • MutLa: U MLH1, PMS2 ikkita kichik birligidan iborat. MutLa zararni tuzatish uchun Mut-S kompleksi bilan muvofiqlashadi.
    • MutLb: U ikkita kichik birlikdan iborat, MLH1, PMS 1. MutLb funktsiyalari noma'lum. : U MLH1, MLH3 ikkita kichik birligidan iborat. MutLg qo'shish yoki o'chirish pastadirining shikastlanishini tuzatadi.
  3. Qo'shimcha oqsillar: U PCNA (proliferatsiya qiluvchi hujayra yadro antigenlari), tanib olish replikatsiya oqsili A (RPA), replikatsiya omili C (RPC), bog'lovchi eksonukleaza-I va boshqalar kabi fermentlarni o'z ichiga oladi.

Funktsional rol

DNK nomuvofiqligini tuzatish 3000 ta tayanch juftlari bilan mos kelmaydigan asoslarni kesishning oddiy mexanizmini o'z ichiga oladi. Yaqinda o'tkazilgan tadqiqotga ko'ra, mos kelmaydigan bazalarni olib tashlashdan tashqari, u boshqa funktsiyalarni ham bajaradi.

MMR oqsillari mos kelmaydigan DNKning replikatsiyadan keyingi tiklanishini tiklaydi. Meiotik krossoverni rag'batlantirish, DNKning shikastlanishiga javob berish va immunoglobulinlarni diversifikatsiya qilish kabi boshqa funktsiyalar. Turli xil ketma -ketliklar orasidagi antirekombinatsion faollik bilan gomologik rekombinatsiyani bostirish.


Videoni tomosha qiling: DNK zanjirlarining antiparallel tuzilishi biologiya (Avgust 2022).