Последовательность нуклеотидов ДНК

Последовательность нуклеотидов ДНК

Под воздействием химических агентов может происходить нарушение структуры азотистого основания уже присоединенного нуклеотида. Мутации гена основном являются следствием изменения последовательности нуклеотидов ДНК. Структурная классификация мутаций гена:

1) замена одних азотных оснований другими (Транспозиция)

2) изменение количества нуклеотидных пар в структуре гена,

3) изменение порядка последовательности нуклеотидов в составе гена (инверсии, дупликации, делеции, инсерция)

4) разрыв цепей;

5) образование сшивок.

Замена азотистых оснований. Причинами таких мутаций являются:

а) ошибки репликации,

б) влияние определенных химических агентов.

Например, под воздействием азотистой кислоты может происходить спонтанное дезаминирование цитозина. В результате этого цитозин превращается в урацил. В дальнейшем в цикле репликации урацил соединяется с аденином, что в следующем цикле присоединяет тимидиновий нуклеотид. Еще одной причиной может быть ошибочное включение в цепь ДНК, образующаяся нуклеотида с измененной основой или его аналога. Если это остается неисправленных ферментами репарации, изменена основа включается в процесс репликации, может привести к замене основной пары на другую. Ошибки репликации возникают очень редко, так как ДНК-полимеразы обладают способностью к контролю комп- лементарности и установление ложных присоединений несоответствующих нуклеотидов.

Таким образом, мутации по типу замены азотистых основ возникают сначала в одном из цепей ДНК. Если они не исправляются в ходе репарации, то при следующих репликация закрепляются в обоих цепях молекулы. Следствием этого является образование нового триплета в генетическом коде ДНК. Это может сказаться на первичной структуре кодируемого белка, его пространственной организации и функции. Изменения первичной структуры пептида не произойдет в том случае, если новый триплет является синонимом прежнего, т.е. будет кодировать ту же аминокислоту. Например, аминокислота лейцин кодируется шестью триплетами: УУА, УУГ, ЦУУ, ЦУЦ, ЦУА, ЦУГ.

Замена одного из нуклеотидов в этих триплета не изменит их содержания. Этот пример демонстрирует важное значение избыточности генетического кода. Однако в некоторых случаях замена одной аминокислоты другой приводит к серьезным последствиям. Например, замена глутаминовой кислоты валином в молекуле гемоглобина изменяет его структуру и функции. Вследствие у человека развивается болезнь - серповидноклеточная анемия. В основном замена азотистых оснований может привести к появлению нонсенс-кодонов, которые не кодируют аминокислот. Вследствие этого будет наблюдаться преждевременное прерывание процесса синтеза. Считается, что замена азотистых оснований приводит в 25% случаев к образованию триплетов-синонимов, в 5% случаев - к образованию нонсенс-кодонов и в 70% - до возникновения генных мутаций. Изменение количества нуклеотидов в гене.

Этот вид мутаций происходит в результате выпадения (Делеции) или вставки одного или нескольких пар нуклеотидов в молекуле ДНК. Такой тип мутаций встречается довольно часто. Указанное изменение происходит в результате воздействия на ДНК некоторых химических агентов, радиоактивного облучения. Результатом этой мутации есть сдвиги рамки считывания информации по генетическому коду. Следствием этого является синтез полипептидов с измененной аминокислотной последовательностью, нарушение структуры и функций белков, изменение фенотипа. Следовательно, если количество установленных или потерянных нуклеотидов кратная трем, то сдвиг рамки не происходит. В этом случае в белке может появиться лишняя аминокислота или их будет на одну меньше. Одной из причин мутаций, приводящих к изменения количества нуклеотидов, есть вставки или делеции в результате активности подвижных генетических элементов. Это определенные нуклеотидные последовательности, вмонтированные в геномы многих организмов. Данные структуры ДНК способны спонтанно менять свое положение вследствие ошибок при рекомбинации. Изменение нуклеотидной последовательности гена (Инверсия).

Этот тип мутации связан с поворотом определенной участка ДНК на 180 °. Такие нарушения происходят вследствие действия химических агентов и физических факторов на молекулярно-генетические процессы репликации и рекомбинации. Следствием этого является нарушение последовательности нуклеотидов гена, что приводит к изменению первоначальной структуры полипептида, нарушение структуры и функции белка и изменения фенотипа. Разрывы одной из цепей могут происходить под действием ионизирующей радиации, вследствие повреждения химических связей между молекулами. Они могут восстанавливаться ферментом лигазы. Сшивания нуклеотидов, например, двух рядом расположенных тимин, происходит под действием ультрафиолетового облучения. Это приводит к ошибкам транскрипции.

 


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+