ПОВРЕЖДЕНИЕ ДНК И МУТАЦИИ

Повреждения ДНК — лекции на ПостНауке

ПОВРЕЖДЕНИЕ ДНК И МУТАЦИИ

ВИДЕО Что такое повреждение ДНК и как оно происходит? Сколько мутаций ежегодно появляется у мужчины в геноме сперматозоида? Как поврежденная хромосома королевы Виктории повлияла на русскую историю? На эти и другие вопросы отвечает доктор физико-математических наук Максим Франк-Каменецкий.

Процесс удвоения, или репликации, ДНК необычайно аккуратен. ДНК-полимеразы — совершенно замечательные ферменты, которые умудряются синтезировать новые цепочки ДНК по принципу комплементарности с удивительной точностью. Ошибки происходят с совершенно ничтожной вероятностью. Но они все-таки происходят — в таких безумно длинных молекулах, которые мы имеем у нас в организме, в молекулах ДНК. Таким образом, в ДНК происходят повреждения, происходят ошибки, и эти ошибки, конечно, чрезвычайно важны для нас. В генетике эти ошибки называются мутациями.

Генетикам это известно очень давно. Еще до открытия структуры ДНК генетики прекрасно знали, что в генах происходят мутации. Но они не знали, в чем конкретно выражаются эти мутации, что конкретно происходит в таких случаях.

Теперь, когда мы научились читать последовательности ДНК, мы знаем во всех деталях, что происходит с молекулой ДНК при таких неприятностях, как мутации.

Примеров тому великое множество, но я расскажу о некоторых, которые мне кажутся наиболее впечатляющими.

Почти весь XIX век в Великобритании правила королева Виктория, этот период даже получил название Викторианской эпохи. Мало кто знает, что наряду с долголетием и отменным здоровьем королева Виктория имела в своем геноме одну замену звена. Одно звено из трех миллиардов было заменено.

Это повреждение досталось ей от папы, который зачал ее, когда ему было 50 лет. Это не очень хорошая идея — иметь ребенка в таком возрасте. Дело в том, что у мужчин с возрастом происходит накопление повреждений ДНК, потому что сперматогенез происходит в течение всей жизни мужчины.

Сейчас это изучено досконально количественно: мы знаем, что в среднем каждый год дополнительно появляются две мутации в геноме сперматозоидов. Поэтому к 50 годам накапливается, как легко подсчитать, приличное количество мутаций.

А если учесть, что исходно у нас имеется примерно 14 в среднем мутаций, то это большая прибавка — скажем, 60 дополнительных мутаций.

Эти мутации происходят именно при преобразовании половых клеток, потому что наибольшее количество ошибок при репликации происходит в процессе мейоза, когда образуются половые клетки. Теперь мы знаем, что королева Виктория получила такую мутацию от своего папы, эта мутация связана с X-хромосомой.

Напомню, что у нас имеются обычные хромосомы, которые называются аутосомы, и половые хромосомы — у мужчин это X- и Y-хромосомы, у женщин это две X-хромосомы. Значит, королева Виктория получила от мамы и папы по X-хромосоме, и от папы она получила X-хромосому поврежденную. Почему возраст мамы не имеет значения? Во-первых, мамы обычно моложе, но главное не это.

Главное, что у девочек, у женщин все половые клетки, все яйцеклетки образуются очень рано и раз и навсегда, на всю последующую жизнь.

На весь репродукционный период женщины имеют яйцеклетки, которые образовались еще в эмбриональной стадии.

Поэтому они всегда имеют примерно 14 нарушений. А у мужчин это с возрастом увеличивается. Поэтому мы уверены, что именно папа дал королеве Виктории поврежденную X-хромосому.

Повреждение состояло в том, что был испорчен ген, ответственный за белок свертывания крови, но если имеется две X-хромосомы, то это никак не проявляется. У самой Виктории и у всех женщин, которые получили от нее поврежденную X-хромосому, это никак не проявлялось.

Но как только появляется мальчик с этой X-хромосомой, у него другая хромосома Y, то, значит, она вообще не вырабатывает фактор свертывания крови. И получается болезнь, которая называется гемофилия.

Этот ген королева Виктория передала своей внучке, которая стала царицей Александрой Федоровной — женой Николая II, и она родила наследника престола Алексея, который был гемофиликом. Из-за этого ко двору был привлечен шарлатан по фамилии Распутин, из-за этого произошла, в частности, русская революция.

Это вызвало большое возмущение среди различных слоев населения — то, что такой шарлатан был привлечен ко двору. Конечно, у русской революции много причин, но одна из них генетическая.

Другой пример генетических болезней — это так называемся болезнь Тея — Сакса, которая встречается преимущественно у ашкеназийских евреев. Ашкеназийские евреи — это европейские евреи, которые говорили в свое время на идиш, то есть на диалекте немецкого языка, и они происходят из Германии. Все восточноевропейские евреи являются потомками ашкеназийских евреев.

У них по случайным причинам повышено присутствие поврежденного гена, который приводит к болезни Тея — Сакса. Это страшная наследственная болезнь — ребенок умирает приблизительно к 4 годам. Это очень неприятная вещь. И вероятность появления этой болезни среди ашкеназийских евреев в 100 раз выше, чем среди остального населения.

Это принадлежит к разряду так называемых еврейских болезней.

Это был страшный бич для ашкеназийских евреев, и успехи в науке о ДНК позволили разработать абсолютно надежные способы диагностики этих генов, и генетическая консультация стала позволять парам, которые собираются заводить семью, решать, хотят они это делать или нет, потому что генетический анализ говорит, что они оба, скажем, являются носителями этого гена. Если они оба являются носителями этого гена, то это уже аутосомная болезнь, аутосомная мутация, не в половых хромосомах. Поэтому для того, чтобы она проявилась, нужно, чтобы обе хромосомы, которые пришли и от мамы, и от папы, несли плохой ген. Этот поврежденный ген должен прийти от обоих родителей. Легко подсчитать, что если оба родителя являются носителями этого гена, то с вероятностью ¼ ребенок будет больной, у него в обеих хромосомах будет поврежденный ген. Это высокая вероятность, и поэтому часто жених и невеста отказывались заключать брак, если оказывалась такая ситуация, чтобы не сталкиваться с такой проблемой. Особенно остро этот вопрос стоит у религиозных евреев, потому что у них запрещены аборты, они имеют обычно много детей по тем же причинам, запрещены не только аборты, но и противозачаточные средства. Поэтому у них с очень высокой вероятностью хотя бы один ребенок, которого они собираются заводить, будет больной, и это трагедия для семьи.

В результате даже раввины отказываются заключать брак, пока жених и невеста не принесут справку, что они прошли генетическую консультацию. Они решают, будут они заключать брак или нет, но они должны знать, что их ждет.

Это привело к тому, что сейчас болезнь Тея — Сакса среди евреев встречается реже, чем среди остального населения. Понятно, что ген этой болезни присутствует у евреев в той же концентрации, но встреча двух таких генов, чтобы возникла болезнь, теперь практически исключается.

Это достижение науки о ДНК и разработанных в результате этой науки методов генетического анализа.

Источник: https://postnauka.ru/video/43384

Повреждение днк и мутации: поддержание структуры и функций генетического аппарата, безошибочная

ПОВРЕЖДЕНИЕ ДНК И МУТАЦИИ

Поддержание структуры и функций генетического аппарата, безошибочная реализация генетической информации существенны в жизни клетки. Как известно, ДНК является двойной спиралью полинуклеотидных цепей, содержится в ядре клетки, где организована в хромосомах и связана с хромосомными белками.

Единицей генетического кода является триплет нуклеотидов — последовательность трех азотистых оснований, которая определяет порядок аминокислот в первичной структуре белка.

Передача генетической информации однонаправлена и включает несколько этапов – транскрипцию (синтез мРНК), трансляцию (синтез протеина на рибосомах) и процессинг, т.е. посттрансляционную модификацию (рис. 6.1). В человеческом геноме имеется около 3 млрд азотистых оснований, что соответствует примерно 80 тыс. генов.

Общая длина ДНК половой клетки — около 1 м. Меньшая часть (примерно от 5 тыс. до 30 тыс.) из упомянутых генов дифференцированной клетки человеческого организма активна в каждый данный момент времени.

Транскрипция _

гена              Трансляция              Процессинг

\ г              \              г              \              г

V              V              V

ДНК * мРНК   Предшественник белка Протеин

Мутагенезом называют последовательность событий, ведущих к мутации клетки. Этот процесс включает несколько стадий: воздействие на клетку, возникновение повреждений в ДНК, неполную репарацию, репликацию поврежденной ДНК, клеточное деление. Мутантный фенотип реализуется в дочерней клетке.

Изменения структуры ДНК могут происходить под влиянием различных факторов: эндогенных и экзогенных, т.е. факторов внешней среды. К первой группе относятся факторы, обусловленные ошибками репликации. В целом, правильная структура молекулы ДНК поддерживается при репликации множеством белков, включая ферменты репарации этой макромолекулы.

Репликация осуществляется с большой точностью. Возможна одна ошибка на 10і0 пар азотистых оснований. Так как репликация в любой соматической клетке включает 0,6 • 1010 пар оснований, случайные ошибки могут произойти почти при каждом делении.

В большинстве случаев ошибки могут быть связаны с «молчащими» участками молекулы ДНК, которые составляют подавляющую часть генома и не представляют дальнейшей опасности.

Ко второй группе факторов относятся многочисленные компоненты внешней среды: физические, химические и биологические, которые способны модифицировать ДНК. К таким генотоксичным агентам можно отнести ионизирующее, ультрафиолетовое излучения, воздействие многочисленных ксенобиотиков и вирусов.

Радиация, к примеру, вызывает как образование одно- и двунитевых разрывов поли- нуклеотидных цепочек ДНК, так и модификацию азотистых оснований. Ультрафиолетовое излучение является причиной образования тиминовых димеров.

Многие генотоксичные ксенобиотики способны присоединяться к азотистым основаниям, образуя аддукты.

Помимо этого, возможны химическая модификация или потеря азотистых оснований (апуриновые сайты), образование дополнительных ковалентных связей между цепочками ДНК с окружающими ее белковыми молекулами и др. (рис. 6.2). Вирусный геном может встраиваться в участок ДНК какого-либо гена.

Эффективная защита от спонтанных и экологически вызванных повреждений ДНК существенна для клеточного выживания и здоровья индивидуума. Ограниченное повреждение ДНК, если оно имеет место в неактивном гене,

Связь ДНК-белок (алкилирующие агенты)

Двунитевой разрыв (радиация)

Однонитевой разрыв (радиация)

Модификация азотистых оснований (окисление, апкилирование)

Потеря оснований, апуриновый сайт (алкилирующие агенты)

Замена оснований

  Рис. 6.3. Упрощенная схема механизма репарации ДНК после ковалентного связывания генотоксического агента (аддукта)

   может оказывать незначительное влияние на клеточные функции. Напротив, повреждение в реплицирующейся ДНК всегда связано с последствиями. Недостаток времени на восстановление или неполная репарация при продолжающейся репликации могут фиксировать повреждения ДНК, приводя к необратимым генетическим повреждениям. Эта стадия, именуемая фиксацией, может вести непосредственно к мутации и структурным изменениям хромосом. Следовательно, повреждение должно быть удалено перед синтезом новых цепочек ДНК. В процессе эволюции появилось множество различных механизмов репарации, которые справляются с разнообразными повреждениями ДНК (рис. 6.3).

Механизм репарации осуществляет коррекцию ошибочно встроенных азотистых оснований при репликации вновь синтезируемой молекулы ДНК. Пять генов человека кодируют белки, участвующие в механизме репарации.

Гены расположены на 2-й, 10, 13 и 19-й хромосомах человека. Мутации в этих генах связаны с наследуемой формой рака кишечника и эндометрия (наследственный неполипозный колоректальный рак, HNPCC).

Клетки этой формы рака имеют нестабильность в коротких повторяющихся последовательностях ДНК и повышенную частоту мутаций.

Примером репарации может быть функционирование одной из метилтрансфераз. Фермент 06-метил-гуанин-ДНК- метилтрансфераза (МГМТ) катализирует реакцию прямого отщепления от эпоциклического кислорода гуанина мутагенных и цитотоксичных соединений (алкилирующих соединений), содержащих метальные группировки (рис. 6.4).

СНз-неакгивная МГМТ

СНз

Активная МГМТ

Г

і

и

ДНК, содержащая Ое-метил-гуанин              Репарированная ДНК

Рис. 6.4. Пример репарации ДНК с помощью 06-метил-гуанин-ДНК-метил- трансферазы (МГМТ)

Группировка транспортируется на остаток цистеина в ферменте. Энзим инактивируется в результате подобной реакции. Поэтому интенсивное воздействие метилирующих ксенобиотиков может временно истощать его репарирующую функцию и приводить к мутациям.

Эксцизионная репарация нуклеотидов способна исправлять многие разновидности повреждений ДНК, например вырезать тиминовые димеры или большие аддукты. Начинается она с обнаружения и вырезания поврежденного компонента с помощью ДНК-гликозилазы.

Такой участок, лишенный основания, может возникнуть и в результате спонтанной депуринации, например путем повреждения при действии радиации или алкилирующих агентов. Участок атакуется эндонуклеазой, расщепляющей фосфодиэфир- ную связь в полинуклеотидной цепи.

Фермент «надрезает» цепи ДНК с двух сторон от повреждения, затрагивая олиго- нуклеотидный фрагмент размером в 30 оснований. Недостающий участок достраивается с помощью ДНК-полимеразы с учетом комплементарное™ второй, неповрежденной цепи.

Окончательную достройку «надреза» осуществляет ДНК-лигаза.

Помимо описанных существуют и другие механизмы репарации ДНК. Двойные разрывы или обширные нереплици- рованные участки могут быть восстановлены рекомбинантной репарацией, которая использует информацию гомологичной сестринской хроматиды в гомологичной хромосоме, однако подробная информация об этом процессе для клеток человека в деталях не известна.

Источник: https://bookucheba.com/ekologiya-cheloveka-voprosyi/povrejdenie-dnk-mutatsii-29815.html

Повреждение ДНК и мутации под действием ультрафиолета как причина рака кожи

ПОВРЕЖДЕНИЕ ДНК И МУТАЦИИ

а) Повреждение ДНК, вызванное ультрафиолетом и репарация. Фотопродукты ДНК. Первый молекулярный этап в канцерогенезе, вызванном солнечным светом, развивается при индукции фотонами образования фотопродуктов ДНК.

УФВ и УФС абсорбируются двойной связью по 5-6 концу пиримидинов (тимина и цитозина), что позволяет открыть эту связь. Это создает две одинарные связи (5-5 и 6-6), которые приводят к образованию циклобутан-пиримидинового димера.

Чаще всего образуются ТТ циклобутановые димеры, но также возможно образование ТЦ и ЦЦ циклобутановых димеров.

Одинарная связь между 6 атомом одного пиримидина и внециклической группой другого образует пиримидин-пиримидоновый (6-4) фотопродукт ((6-4) ПП). Самый частый фотопродукт (6-4) ПП — это ТЦ.

Оба фотопродукта искажают спираль ДНК и распознаются ферментами репарации ДНК. (6-4) ПП — фотопродукты сильнее искажают спираль ДНК и, следовательно, распознаются и подвергаются репарации быстрее, чем ЦП-димеры.

Периоды полураспада циклобутановых димеров ТТ и фотопродуктов (6-4) ПП в коже человека составляют 33 и 2 часа соответственно.

УФВ индуцирует в коже человека 500 фотоочагов на 106 нормальных оснований на каждый Дж/см2.

Хотя УФА в солнечном свете в 20 раз больше, чем УФВ, требуется почти 1000-кратное увеличение доз этого излучения, чтобы проявились некоторые его биологические эффекты, такие как повреждение ДНК.

Минимальные эритемные дозы (МЭД) для II фототипа кожи при 300 нм (УФБ) и 360 нм (УФА) составляют 25 мДж/см2 и 32000 мДж/см2 соответственно.

УФА индуцирует образование Т-содержащих циклобутановых димеров и меньшее число окисленных пуринов и пиримидинов, а также разрывов одной цепи.

УФА вызывает образование этих изменений непрямым путем, посредством фотосенсибилизации. УФА также эффективно вызывает фотоизомеризацию образованных под действием УФВ фотопродуктов с формированием трудно поддающихся репарации и высоко мутагенных изомеров Дьюара.

Пример формирования повреждения ДНК, вызванного ультрафиолетовым (УФ) светом, и последующей мутации. При прямом возбуждении молекулы ДНК УФ светом прилежащие пиримидиновые основания (цитозин или тимидин) могут формировать ковалентные связи между собой, что приводит к образованию пиримидиновых димеров. В приведенном на рисунке примере два ковалентных соединения образуют трициклическое циклобутановое кольцо между двумя пиримидинами. Следовательно, этот тип повреждения, вызванного УФ-светом, называется циклобутан-пиримидиновым димером, и является часто встречающимся типом фотопродуктов ДНК. Система репарации ДНК с удалением нуклеотида ликвидирует это повреждение, и тем самым восстанавливает нормальную последовательность ДНК (верхний график). Если повреждение не восстанавливается, этот тип фотопродукта ДНК может вызывать формирование типичной мутации с заменой одного основания С->Т (нижний график). Вероятнее всего она формируется при репликации поврежденной ДНК и неправильном встраивании аденина напротив содержащего цитозин фотопродукта. Пример такой вызванной УФ-облучением мутации приведен в правой части рисунка.

Следует отметить, что мутация расположена в пределах последовательности из семи пиримидинов, что нередко наблюдается при формировании мутаций, вызванных УФ-облучением.

б) Мутации, вызванные ультрафиолетовым облучением (УФ-облучением). Поврежденная УФ-облучением ДНК содержит характерные «опознавательные» мутации, которые легко распознаются спустя десятилетия после инсоляции.

Эти мутации использовались для ответа на многие вопросы о происхождении рака. Циклобутановый димер или (4-6) фотопродукт может приводить к формированию мутации двумя путями.

Когда поврежденный участок копируется при репликации ДНК, ДНК полимераза может прочитать поврежденный цитозин как тимидин и вставить аденин напротив него.

При следующей репликации полимераза правильно вставляет тимидин напротив аденина, и в результате происходит замещение Ц=>Т.

Хотя ТТ циклобутановый пиримидиновый димер наиболее изучен и является самым часто образуемым фотопродуктом, тимидин не является мутагенным, так как ген XPV кодирует специальную полимеразу (Pol eta), присоединяюшую аденин напротив циклобутанового димера, содержащего Т.

Однако мутация может возникать, так как циклобутановые димеры усиливают деаминирование их цитозины до ура-цила (или 5-метилцитозин до тимидина), что приводит к замене Ц=>Т; ошибки в работе полимеразы при этом отсутствуют.

Деаминация цитозинов в урацил в фотоочагах усиливается в транскрибируемой цепи, что, вероятно, опосредуется постоянной задержкой транскрипционного комплекса у фотоочага.

В каждом случае мутации Ц=>Т возникают только в участках, на которых цитозин расположен рядом с тимидином или еще одним цитозином, так как УФ-фотопродукты присоединяют прилежащие пиримидины. При мутации двух прилежащих цитозинов формируется замена ЦЦ=>ТТ.

Характерный тип мутации Ц=>Т, где Ц расположен рядом с другим пиримидином, в том числе ЦЦ=>ТТ, уникален для УФ-облучения и называется опознавательной УФ-мутацией.

Мутации, характерные для УФО, представляют собой инструмент, позволяющий по выявленной в опухоли мутации определить канцероген.

Почти все экспериментально спровоцированные УФВ и УФС мутации расположены в области двух прилегающих пиримидинов, и около двух третей мутаций характерны для УФО.

Оставшаяся треть, обычно замены Ц=>А и Т=>Ц или одна или две вставки или делеции, также вызваны УФО, но, возможно, возникают в результате действия реактивного кислорода, образовавшегося при фотосенсибилизации.

Трансверсия G=>Т (гуанин-тимин) может быть вызвана инкорпорацией противоположного аденину 8-гидрокси-2'-диоксигуанозина (80HdG; также обозначаемого как 8-оксо-7,8-дигидро-2'-диоксигуанозин [8-oxo-dG]), распространенного оксидативного очага в ДНК, уровень которого в эпидермисе остается высоким даже спустя 7 дней после воздействия УФ-облучения.

Так как такое окисление вызывается многими канцерогенами, по этим мутациям нельзя определить, были ли они вызваны УФВ, УФА, табачным дымом или внутриклеточным окислительным фосфорилированием. Список опухолей, несущих классические мутации, характерные для воздействия УФО, также включает некоторые опухоли, содержащие эти вызванные УФО окислительные мутации.

УФА, наоборот, лишь слабо индуцирует мутации, характерные для УФВ, путем фотосенсибилизации, но также приводит к генерации мутаций по типу окисления и замен Т=>Г. Последние редко встречаются при воздействии УФВ или других канцерогенов, поэтому было предложено считать их характерным признаком УФА, хотя механизм индукции мутаций T=>G остается неясным.

Хотя (6-4)ПП быстро подвергаются репарации, но являются мутагенными, если репарации не происходит. Склонные к ошибкам ДНК-полимеразы добавляют гуанин напротив тимина в (6-4) ПП, что приводит к мутации Т=>С.

Мутагенный эффект ультрафиолетового излучения: каким образом репликация «сквозь» нерепарированые участки ДНК приводит к мутациям? Циклобутан-пиримидиновые димеры (ЦПД) представляют собой наиболее типичные повреждения ДНК при УФ-индуцированном мутагенезе и являются непосредственным результатом воздействия УФВ. Тимин-циклобутановые димеры являются наиболее встречающимися, но не относятся к мутагенным, поскольку в их случаях происходит безошибочный «сквозной» синтез через поврежденные участки — напротив тиминовых димеров вставляются «правильные» адениновые основания. Цитозин в составе ЦПД является мутагенным: при ошибочном «сквозном» синтезе через поврежденные участки напротив цитозина ошибочно вставляется аденин, либо при дезаминировании цитозин превращается в урацил. Это приводит к «УФ-маркерным» мутациям— переходу С=>Т.

Образованный под действием УФВ (6-4)фотопродукт и вызванное оксидативным стрессом за счет УФА образование 8-гирокси-2'-дезоксигуанозин также мутагенны, но это происходит относительно реже.

в) Р53 и рак кожи. Было установлено, что при образовании мутаций, характерных для УФО, р53 играет ключевую роль в предотвращении развития базальноклеточного рака кожи (БКР) и плоскоклеточного рака кожи (ПКР), но не меланомы.

Белок р53 является фактором транскрипции, контролирующим гены, участвующие в клеточном цикле, апоптозе и репарации ДНК; он также действует непосредственно на белки апоптоза.

Мутация гена р53 обнаруживается примерно в половине опухолей человека, он назван геном-супрессором развития опухоли, так как рак возникает скорее в результате потери его нормальной функции, чем в результате приобретения патологических функций, как это происходит с онкогенами. В США эта мутация выявляется более чем у 90% пациентов с ПКР и у 75% больных актиническим кератозом (АК).

Хотя почти во всех базалиомах обнаруживается избыточная экспрессия белка р53, лишь половина опухолей содержат мутацию р53. Каждая мутация изменяет аминокислоту, это указывает на ее селекцию и вклад в развитие опухоли, а не на роль простого индикатора воздействия солнечного света.

Такие мутации р53 чаще всего встречаются в 9 «горячих точках» (наиболее часто используемых участках) в важных функциональных областях белка.

По сравнению со злокачественными опухолями внутренних органов, некоторые «горячие точки» рака кожи переместили ряд нуклеотидов таким образом, что они располагаются на участках прилегающих пиримидинов.

Некоторые участки могут являться «горячими точками» из-за замедленной репарации в этих местах. Другие «горячие точки» кожи, как и «горячие точки» рака внутренних органов, расположены в сайтах 5-метил-CG, где температура тела медленно деаминирует 5-метилцитозин в тимин; УФО ускоряет этот процесс.

Мутации при актиническом кератозе (АК) указывают на то, что эти дисплазии являются клональными; у пациентов с множественными АК выявляются разные мутации в разных очагах поражения. Сходство мутаций АК и ПКР поддерживает идею о том, что АК может прогрессировать в ПКР.

В очагах ПКР оксидативных мутаций больше чем в очагах АК, что указывает на участие оксидативного стресса в прогрессии АК в ПКР.

Агрессивные опухоли кожи у пациентов, подвергшихся солнечному свету и действию химических веществ, содержат множественные несвязанные мутации р53, как если бы различные опухоли возникли бы в патологически измененном участке и затем слились.

Опухоли при пигментной ксеродерме содержат очень частые мутации ЦЦ=>ТТ, возможно, из-за замедления репарации, которое дает больше времени для деаминирования цитозина. Мутации по двум основаниям также наблюдаются при плоскоклеточном раке конъюнктивы, опухоли, ассоциированной с вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ), развивающейся в местах с высокой инсоляцией.

Солнцезащитные препараты снижают количество мутаций, характерных для УФО. Напротив, базальноклеточный рак кожи (БКР) и плоскоклеточный рак кожи (ПКР), вызванные мышьяком, содержат нехарактерные для УФО мутации; мутации в БКР на закрытых участках тела напоминают таковые, наблюдаемые при окислительном повреждении.

117,118 Опознавательные УФ-мутации в р53 могут наблюдаться также при карциноме клеток Меркеля.

Солнечный свет вызывает мутации р53 достаточно рано. Обычно в коже открытых участков тела содержится около 60000 клонов кератиноцитов, несущих мутацию р53, размером от трех до 3000 клеток.

При окрашивании гематоксилин-эозином эти клетки с мутантным р53 выглядят абсолютно нормально. Раннее появление мутаций р53 делает возможным отслеживание развития опухоли.

При микродиссекции образований, содержащих актинический кератоз (АК), карциному in situ и ПКР, обнаруживается, что каждая стадия содержит одну и ту же мутацию р53.

Хотя эти результаты показывают, что каждая стадия возникла из одного и того же первоначального образования, они не демонстрируют, что эти стадии происходят друг из друга. Чтобы показать происхождение опухоли, необходимо обнаружить дополнительные мутации, возникающие при наследовании.

В материале, полученном при микродиссекции БКР, определяется одна мутация р53 во всей ткани опухоли, и различные вторичные мутации в разных участках опухоли.

При мутации обеих аллелей р53 клетка приобретает склонность к анеуплоидии, что увеличивает вероятность формирования мутаторного фенотипа.

г) Сигнальный путь HEDGEHOG и рак кожи. У большинства спорадических базалиом имеются инактивирующие мутации в гене-супрессоре опухолевого роста РТСН, который является частью сигнального пути «hedgehog»; в остальных выявляются активирующие мутации в мишени этого сигнального пути-SMO.

Сигнальный путь «hedgehog», по-видимому, является «стражем» канцерогенеза в базальных клетках, что делает необходимым формирование мутации в нем на ранних стадиях развития: в БКР выявляются мутации РТСН, как и во всех гистологических подтипах; ни в одной базалиоме не формируется потеря на других хромосомах без поражения РТСН; во врожденном образовании, которое может трансфомироваться в базалиому, в невусе сальных желез, в 40% случаев определяется потеря аллеля РТСН.

В спорадических базалиомах около трех четвертей мутаций РТСН имеют черты индуцированных УФ (или мутации, характерные для УФ, или ожидаемые индуцированные УФ окислительные мутации), а остальные 15% относятся к вставкам или делециям оснований, часто прилежащих к Ц=>Т в дипиримидиновом участке.

Базалиома у пациентов с пигментной ксеродермой содержит мутации РТСН и SMO, похожие на индуцированные УФ, с избыточным формированием мутаций ЦЦ=>ТТ.

Около 20% мутаций в спорадических базалиомах не похожи на индуцированные УФ и напоминают мутации зародышевой линии, обнаруживающиеся у пациентов с синдромом базальноклеточных невусов — делеции или инсерции участков, содержащих более двух пар оснований.

Эти данные могут иметь отношение к клиническим данным, согласно которым одна треть БКР развивается на участках кожи, не подвергающихся хронической инсоляции, а также к корреляции между развитием БКР на коже туловища и дефектами в системе нейтрализации радикалов с участием глютатиона.

Мутации РТСН обнаруживают тенденцию к кодированию стоп-кодонов или сдвигов рамки, которые полностью инактивируют белок. При наследственных базалиомах почти все опухоли возникают после потери нормального аллеля.

Эта потеря аллеля, по-видимому, связана с воздействием солнечного света, так как опухоли при синдроме невоидных базальноклеточных карцином (СНБК, синдроме Горлина) чаще всего возникают на открытых участках тела и редко развиваются у темнокожих.

УФВ редко вызывает этот тип крупных генетических перестроек, и, таким образом, по аналогии с чувствительностью к рентгеновским лучам пациентов с СНБК, может иметь большое значение реактивный кислород, фотосенсибилизированный УФА.

д) Опухоли, связанные с действием псоралена и ультрафиолета А. В клетках, подвергшихся лечению псораленом, УФА формирует аддукты в последовательностях ТА, ТГ или ТТ, а также поперечные сшивки между двумя цепочками ДНК в этих участках.

У человека в индуцированных ПУВА кератозах, ПКР и БКР около четверти мутаций в р53 или HRAS сходны с мутациями, вызванными псораленом, на Т, ТА, ТГ или ТТ; эта доля увеличивается при повышении дозы ПУВА. Однако большинство мутаций относятся к мутациям, характерным для УФО.

Мутации, маркерные для УФО, могут возникнуть при воздействии УФА при ПУВА-терапии или УФВ окружающей среды.

е) Мутации при меланоме. Несмотря на корреляцию между меланомой и солнечным светом и на присутствие в меланоме опознавательных УФВ-мутаций, гены с опознавательными для развития меланомы УФ-мутациями не являются преобладающими.

При семейной и спорадической меланомах часто выявляется мутация в области локуса CDKN2A или его делеция. Два его разных протеина, INK4A (также известный как р16) и ARF, подавляют прогрессию клеточного цикла посредством RB и р53 соответственно.

INK4A подавляет инактивацию CDK4/6 протеина ретинобластомы, RB. ARF подавляет опосредованную MDM2 деградацию р53. Мутации в CDKN2A наблюдаются примерно в 25-40% случаев семейной меланомы.

При спорадической меланоме потеря аллеля CDKN2A встречается чаще, чем редкие инактивирующие мутации INK4A или инактивация INK4A метилированием промотера. Роль солнечного света в развитии этих генетических изменений неизвестна.

Мутации онкогена обнаруживаются в сигнальном пути протеинкиназы, активированной митогеном RAS-BRAF-MEK-ERK (МАРК, ПКАМ). Этот сигнальный каскад обычно активируется при стимуляции фактора роста, и его последовательное фосфорилирование регулирует пролиферацию и дифференциацию клетки.

Активирующие мутации в сигнальном пути ПКАМ отменяют необходимость присутствия фактора роста. Мутации RAS присутствуют в 10-20% меланом, что коррелирует с экспозицией УФО.

Наиболее распространенная в меланомах мутация RAF, точечная мутация BRAFV600Е, переводит киназу в конституционально активное состояние и усиливает активацию ERK.

Эта мутация выявляется примерно в 80% приобретенных меланоцитарных невусов, что указывает на потенциально раннее участие BRAF в развитии меланомы. Мутация V600E не похожа на индуцированную УФО и ассоциирована с интермиттирующей инсоляцией.

Каценрогенез в результате воздействия ультрафиолетового (УФ) излучения. УФ-излучение вызывает два основных типа повреждений ДНК на дипиримидиновых сайтах: образование циклобутан-пиримидиновых димеров (ЦПД) и пиримидин-пиримидон-(6-4)-фотопродукты [(6—4)ППФ]. Приводимое соотношение этих продуктов для искуственного света составляет 6 ЦПД на 1 (6-4) ППФ]. На УФВ приходится только около 5% УФ-изличения (0,3% всей земной солнечной энергии), однако именно этим диапазоном обусловлено большинство УФ-индуцированных повреждений ДНК. Клетки отвечают на УФ-индуцированное повреждение ДНК активацией сигнальных путей повреждения ДНК и остановкой клеточного цикла. Повреждения ДНК коррегируются с помощью эксцизионной репарации нуклеотидов (ЭРН), в которую включены также пути глобальной репарации генома (ГРГ), дефект которого наблюдается при пигментной ксеродерме (ПК), и путь репарации, сопряженной с транскрипцией (РСТ), дефект которого наблюдается при синдроме Коккейна (СК). Несмотря на дефект репарации ДНК при СК не отмечено повышение заболеваемости индуцированным УФ раком кожи, по-видимому, благодаря повышенной внутриклеточной аккумуляции р53 и апоптозу. (6-4)ППФ быстро репарируются с помощью ЭРН. Нерепарируемые повреждения ДНК приводят к мутациям за счет дезаминирования или ошибочного «сквозного» синтеза через поврежденные участки. Нерепарированные содержащие цитозин ЦПД относятся к характерным для УФ воздействия мутациям: переход С=>Т. Мутации в генах, ответственных за канцерогенез, создают мутантные фенотипы, в т. ч. резистентные к апоптозу.

Клональная экспансия мутантных клеток повышает вероятность возникновения дополнительных мутаций и развития опухолей.

– Рекомендуем далее ознакомиться со статьей “Этапы развития рака кожи вызванного ультрафиолетовым облучением”

Оглавление темы “Патогенез рака кожи.”:

Источник: https://medicalplanet.su/dermatology/povregdenie_dnk_ultrafioletom.html

Повреждения ДНК спонтанные и индуцированные. Процессы репарации ДНК и их возможные последствия. Мутации. Роль мутаций в эволюции и возникновении наследуемых заболеваний. Понятие о генной терапии

ПОВРЕЖДЕНИЕ ДНК И МУТАЦИИ

Повреждение структуры ДНК

Ошибки при репликации, то есть встраивание некомплементарных оснований тут же исправляются репаративными системами

В репаративную систему входят:

– белки-ферменты узнающие ошибку

– белки- ферменты разрезающие в этом месте цепочку

– ДНК-полимеразы достраивающие нить

– ДНК-лигазы (сшивающие нить) завершающие репарацию

Нарушения комплементарности цепей ДНК могут происходить спонтанно, т.е. без участия каких-либо повреждающих факторов, например в результате ошибок репликации, дезаминирования нуклеотидов, депуринизации.

Индуцированные повреждения ДНК между репликациями могут возникать под действием УФ, рентгеновского излучения, химических агентов и свободных радикалов /При таких повреждениях репаративные системы могут быть не состоятельны, изменения ДНК сохраняются – образуются мутации/

Мутации (от лат. mutatio – изменение), внезапные (скачкообразные) естественные или вызванные искусственно наследуемые изменения генетического материала (генома), приводящие к изменению тех или иных признаков организма.

/мутации являются материалом для естественного отбора// мутации в ДНК половых клеток вызывают наследственные заболевания/

ГЕННАЯ ТЕРАПИЯ- это лечение болезней путем введения пациенту здоровых ГЕНОВ вместо недостающих или поврежденных. Первый раз человека подвергли такому лечению в США в 1990 г./ Здоровый ген вводят в какой-нибудь вирус (обычно переносчик легко поддающейся лечению инфекции) так, чтобы он был непосредственно нацелен на поврежденные клетки./

Регуляция клеточного цикла и репликации. Роль циклинов и белка Р53.

Регуляция репликации

Длительность фаз клеточного цикла различна у различных типов клеток (более 200 видов) G1-G0- фаза покоя, при этом некоторые клетки не могут перейти в S-фазу (репликации) (нейроны, миоциты)

Основным фактором, который включает, замедляет, восстанавливает репликацию в S-фазу клеточного цикла, а также регулирует прохождение клеток по другим фазам клеточного цикла является повреждение ДНК и мутации.

В каждой фазе клеточного цикла осуществляется контроль структуры ДНК и если в ней находятся ошибки – прохождение клетки по клеточному циклу затормаживается, а если ошибка не исправляется – цикл останавливается.

Главную роль в регуляции клеточного цикла и репликации играет белок р53.

/синтезируется во многих клетках с гена р53 является «молекулярным полицейским», который улавливает, узнает ошибки в первичной структуре ДНК/

При обнаружении ошибок, белок р53 предпринимает следующие действия:

– активирует ферменты репаративной системы

– разрушает циклины, отдаляя время репликации

– если ошибки не устранены – запускается апопптоз (в любой из фаз клеточного цикла) р53 запускает синтез каспаз и ДНКаз, которые разрушают белки и ДНК, что приводит к смерти клетки (физиологической)

/р53 активирует биосинтез белков семейства bax (активаторы каспаз)/

р53 активирует биосинтез белка fаs/аро1 – трансмембранный гликопротеид, который появляется в мембране клетки при запускании апоптоза (в норме его нет) и выполняет рецепторную роль для макрофагов, с целью фагоцитоза

/р53 ингибирует биосинтез белка bcl-2 (ингибитор каспаз)./

Но сам ген кодирующий белок р53 может мутировать:

– утрачивается контроль за структурой ДНК

– апоптоз не включается

– происходит без контрольное деление клеток с поврежденной ДНК

– такие нарушения лежат в основе развития рака

9.Апоптоз. Физиологическая роль, механизмы развития. Роль белка Р53, последствия мутаций в гене р53. Биохимические основы противоопухолевой терапии, значение лабораторного определения маркеров апоптоза.

Апоптоз – процесс естественной смерти клетки, морфологически проявляется прогрессирующей фрагментацией клеточных компонентов, включая ДНК

Происходит гидролитический распад белков под действием протеаз, называемых каспазами и распад ДНК с помощью ДНКаз [Эти ферменты не находятся в лизосомах, в отличии процессов, происходящих при некрозе, где работают лизосомальные ферменты]

Апоптоз –физиологический процесс, активирующийся не только у мутагенных клеток, но также активируется у высокоспециализированных клеток

/Например у клеток, формирующих иммунный ответ организма, при воспалении, после устранения патогена, у лейкоцитов активируется аппоптоз./

Но сам ген кодирующий белок р53 может мутировать:

– утрачивается контроль за структурой ДНК

– апоптоз не включается

– происходит без контрольное деление клеток с поврежденной ДНК

– такие нарушения лежат в основе развития рака

Стратегия противоопухолевой терапии – активация апоптоза опухолевых клеток. Это достигается путем радиоактивного облучения, химического воздействия (химиотерапия)

В настоящее время в клинико-диагностических лабораториях можно оценить экспрессию генов в опухолевых клетках методом люминесцентной микроскопии, с целью оценки эффективности противоопухолевой терапии :

– р53,

– fаs/аро1,

– bcl-2

Если терапия корректна, то в опухолевых клетках повышается экспрессия генов р53 и fаs/аро1 и супрессируется ген bcl-2

Транскрипция. Основные элементы транскриптона. Компоненты, необходимые для транскриции. Механизм и биологическое значение транскрипции.

Транскрипция – перенос генетической информации от ДНК к мРНК /переписывание генетической информации в виде последовательности дезокрибонуклеотидов в последовательность рибонуклеотидов/

Биологическое значение – синтез мРНК, которая выполняет роль матрицы для синтеза полипептида (белка) [При транскрипции переписывается не весь геном, а лишь некоторый участок ДНК, называемый геном]

Транскриптон – участок матричной ДНК, с которой происходит процесс переписывания, то есть транскрипция /Состоит из нескольких участков

Промотор – участок ДНК, к которому присоединяется фермент РНК-полимераза

Оператор – участок ДНК, к которому присоединяются различные белки, регулирующие скорость транскрипции

Терминатор – стоп сигнал, завершающий транскрипцию./

3 этапа транскрипции:

– инициация

– элонгация

– терминация

Инициация транскрипции /Распознается большая бороздка ДНК =РНК-полимераза находит промотор в ДНК и взаимодействует с ним =ДНК на этом участке начинает плавиться (расплетаются нити ДНК) = Промотор содержит пары А-Т, поэтому плавится достаточно легко/

Элонгация транскрипции (синтез РНК) /для элонгации необходимо:рибонуклеотиды, служащие субстратом и источником энергии для этого процесса;фермент ДНК-зависимая –РНК- полимераза;в процессе элонгации мононуклеотиды во вновь синтезированной цепи РНК строго комплементарны мононуклеотидам матричной ДНК/

Терминация транскрипции /достижение РНК-полимеразы стоп-сигнала и отсоединение синтезированной РНК/

Созревание и процессинг мРНК

– При синтезе мРНК транскрибируется ДНК, в которую входят участки информационные и ненесущие информации, причем их до 90%

– После транскрипции участки РНК ненесущие информацию, называемые интронами вырезаются

– Остаются только информативные участки РНК

– Из ядра в цитоплазму выходит созревшая РНК.

Генетический код. Свойства генетического кода, биологическое значение.

Генетический код – запись информации о первичной структуре белка (последовательности АК) в форме последовательности рибонуклеотидов в

м-РНК.

Свойства генетического кода

1)Специфичность – каждой аминокислоте соответствует триплет нуклеотидов

2)Триплетность – кодон состоит из 3-х нуклеотидов

3)Вырожденность – одной аминокислоте соответствует несколько кодонов

4)Непрерывность – между кодонами нет нуклеотидов, разделяющих их

5)Неперекрываемость – каждый нуклеотид входит в состав лишь одного кодона

6)Универсальность – у всех живых организмов одни и те же кодоны несут информацию об одних и тех же аминокислотах

7)Коллинеарность – соответствие линейной последовательности нуклеотидов в м-РНК линейной последовательности аминокислот в белке



Источник: https://infopedia.su/9xf75b.html

Повреждения ДНК становятся основной причиной развития рака

ПОВРЕЖДЕНИЕ ДНК И МУТАЦИИ

Ученые выяснили механизмы мутаций, которые возникают в результате повреждений ДНК, и становятся основной причиной развития рака. Статья c результатами работы вышла в журнале Nature Genetics.

Принято считать, что подавляющее большинство мутаций — это результат неточного копирования ДНК, которое предшествует каждому клеточному делению.

Эти предположения подкреплялись тем, что риск возникновения рака во многом связан с количеством клеточных делений и тем, что количество удвоений (митозов), которое проходит мужская половая клетка (сперматозоид) до момента своего окончательного формирования, пропорционально возрасту отца.

Например, сперматозоид 18-летнего мужчины в процессе своего «созревания» претерпевает около 100 удвоений, а 50-летнего — около 800. С каждым удвоением количество ошибок в ДНК растет и, как следствие, растет количество мутаций в сперматозоиде.

«Мы решили зайти с другой стороны и оценить вклад второго механизма накопления мутаций, а именно повреждений ДНК, — комментирует исследование один из его авторов Владимир Сеплярский из Института проблем передачи информации имени А. А. Харкевича РАН и Гарвардской медицинской школы (США). — Для этого мы использовали следующий эффект: в клетке существует система репарации, то есть такая, которая чинит повреждения. Причем она работает только на той цепи ДНК, с которой считываются гены. Мы посмотрели, какие типы мутаций происходят на этих участках неожиданно редко, и таким образом получили возможность оценить количество мутаций, которые вызваны повреждениями ДНК».

Далее ученые посмотрели, что происходит с поврежденной ДНК в процессе деления клетки. Для этого они сравнили мутации на обеих цепях удваивающейся ДНК — лидирующей и отстающей. Оказалось, что те типы мутаций, которые связаны с повреждением ДНК, чаще происходят на отстающей цепи.

Это верно как для мутаций, которые вызывают известные мутагены в ходе развития раковой опухоли (например, в результате воздействия табачного дыма при раке легких, ультрафиолета при меланоме и аристолохиевой кислоты при раке печени), так и для мутаций, передающихся по наследству.

Таким образом, оказалось, что многие из мутаций, передающихся по наследству, вызываются не ошибками при удвоении ДНК, а повреждениями этой хрупкой молекулы.

Результат, полученный путем компьютерного анализа, авторы решили проверить экспериментально.

Кроме того, оставался вопрос: если многие мутации вызываются повреждением ДНК, почему же число накопленных мутаций связано с числом удвоений клетки? Чтобы понять это, исследователи вместе с коллегами из Каролинского института (Швеция) провели эксперимент.

Клеточную линию облучили ультрафиолетом, а затем в одном случае искусственно увеличили паузу до следующего деления на двое суток, а во втором — дали клеткам делиться нормально. Оказалось, что небольшая задержка уменьшила мутагенный эффект ультрафиолета в 30 раз.

То есть повреждения ДНК превращаются в мутации только в том случае, если они произошли совсем незадолго до удвоения клетки. Эти результаты позволяют предположить, что мутации в раковых опухолях, вызванные мутагенами, накапливаются только в активно делящихся клетках. Благодаря этой гипотезе можно иначе трактовать взаимосвязь между количеством клеточных делений и числом накопленных мутаций.

«Меня давно интересовал вопрос, какова причина мутаций в зародышевой линии. Существовало предположение, что мутации, наследуемые от отца — это следствие неточностей репликации.

В этой работе мы статистически показали, что существенную роль также играют повреждения ДНК.

К сожалению, оценка вклада таких повреждений в мутагенез, которую мы получили сейчас, явно занижена, и мы ищем новые подходы для ее уточнения», — резюмирует Владимир Сеплярский.

Исследование того, как возникают наследственные мутации, имеет не только теоретическое значение. Понимание механизмов мутагенеза позволяет оценивать вероятность, и даже отчасти предсказывать, мутации, которые приводят к появлению раковой опухоли и наследственным заболеваниям, и в перспективе, возможно — предотвращать их возникновение.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс. Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.

дня. Как держать под контролем уровень сахара

Источник: https://doctor.rambler.ru/news/41399135-povrezhdeniya-dnk-stanovyatsya-osnovnoy-prichinoy-razvitiya-raka/

В чем разница между повреждением днк и мутацией

ПОВРЕЖДЕНИЕ ДНК И МУТАЦИИ

главное отличие между повреждением ДНК и мутацией является то, чтоПовреждение ДНК – это структурное изменение ДНК, тогда как мутация – это изменение нуклеотидной последовательности ДНК. Кроме того, повреждение ДНК предотвращает репликацию ДНК, в то время как мутация изменяет генетическую информацию, закодированную ДНК.

Повреждение ДНК и мутация – две группы ошибок, которые происходят в ДНК. Кроме того, факторы окружающей среды, а также соединения, высвобождаемые в результате метаболизма, могут вызывать повреждение ДНК, тогда как мутации возникают главным образом из-за ошибок в репликации и рекомбинации ДНК.

Ключевые области покрыты

1. Что такое повреждение ДНК
– определение, причины, типы
2. Что такое мутация
– определение, причины, типы
3. Каковы сходства между повреждением ДНК и мутацией
– Краткое описание общих черт
4. В чем разница между повреждением днк и мутацией
– Сравнение основных различий

Основные условия

Химические изменения, повреждение ДНК, мутации мутации сдвига кадров, точечные мутации, разрывы нитей

Что такое повреждение ДНК?

Повреждение ДНК – это тип ошибки в ДНК, приводящий к структурным изменениям в ДНК. Основное значение повреждения ДНК заключается в том, что он обладает способностью предотвращать функционирование репликации ДНК.

Тем не менее, большинство повреждений ДНК подвергается репарации ДНК, которая не является 100% эффективной. Однако накопление неповрежденных повреждений ДНК в нереплицирующихся клетках, включая клетки мозга и мышечные клетки, вызывает старение.

С другой стороны, невосстановленные повреждения ДНК в реплицирующихся клетках приводят к мутациям или эпигенетическим изменениям.

Рисунок 1: Эффект повреждения ДНК

Важно отметить, что повреждения в ДНК могут изменить функцию генов или регуляцию экспрессии генов, возможно, способствуя раку. Следовательно, контрольная точка G2 проверяет возможные повреждения ДНК, а также завершает репликацию ДНК во время клеточного цикла, прежде чем продолжить.

Рисунок 2: Повреждение ДНК УФ

Кроме того, тремя основными типами повреждений ДНК являются химические изменения азотистых оснований, включая дезаминирование O6-метилгуанином и цитозином, отсутствие оснований, включая депуринирование и депиримидинирование, и разрывы нитей ДНК.

Кроме того, повреждения ДНК могут происходить естественным образом из-за соединений, вырабатываемых организмом во время обмена веществ или гидролитических процессов. Реакционноспособные виды кислорода, азота и карбонила, алкилирующие агенты и продукты перекисного окисления липидов являются примерами соединений, которые повреждают ДНК.

Кроме того, факторы окружающей среды, включая ионизирующее излучение, ультрафиолетовое излучение и генотоксичные соединения, могут вызывать повреждения ДНК.

Что такое мутация

Мутация – это другой тип ошибок в ДНК, который вызывает изменения в нуклеотидной последовательности. В основном это происходит из-за ошибок в репликации и рекомбинации ДНК. Поскольку мутация может проходить через поколения, это тип постоянного изменения в ДНК. Большинство мутаций безвредны, в то время как некоторые мутации могут вызывать рак или другие смертельные заболевания.

Рисунок 3: точечные мутации

Кроме того, тремя основными типами мутаций являются замены оснований, вставки и делеции. Два основных типа базовых замен – это переходы и трансверсии. Здесь переходы представляют собой замены пурина другим пурином или пиримидина другим пиримидином.

Трансверсии представляют собой замены пурина пиримидином и наоборот. Эти базовые замены приводят к точечным мутациям, которые могут быть либо безмолвными, либо бессмысленными, либо бессмысленными.

Кроме того, вставки и делеции представляют собой два типа мутаций со сдвигом рамки, которые добавляют или удаляют одно или несколько оснований соответственно к цепи ДНК или от нее.

Рисунок 4: Структурные изменения хромосом

Однако крупномасштабные мутации, которые вносят изменения в структуру хромосом, возникают из-за повреждений в основной цепи ДНК.

Сходства между повреждением ДНК и мутацией

  • Повреждение и мутация ДНК – это два типа биологических последствий, которые вносят изменения в ДНК.
  • Они приводят к изменениям функции генов или регуляции экспрессии генов.
  • Кроме того, механизмы репарации ДНК отвечают за исправление обоих типов изменений в ДНК.
  • Однако некоторые из этих изменений могут привести к раку и другим заболеваниям.

Определение

Повреждение ДНК относится к повреждениям ДНК, которые приводят к отклонениям от ее нормальной, неповрежденной структуры и которые могут, если их не исправить, привести к мутации или блокированию репликации ДНК.

Мутация относится к постоянному изменению нуклеотидной последовательности генома организма, вируса или внехромосомной ДНК или других генетических элементов.

Таким образом, эти определения объясняют основное различие между повреждением ДНК и мутацией.

Значимость

Кроме того, повреждение ДНК представляет собой структурное изменение в ДНК, в то время как мутация представляет собой изменение нуклеотидной последовательности в ДНК.

долговечность

Долговечность также является важной разницей между повреждением ДНК и мутацией. Большинство повреждений ДНК устраняется с помощью клеточных механизмов, а мутации являются постоянными изменениями в ДНК.

следствие

Еще одно различие между повреждением ДНК и мутацией заключается в том, что неповрежденные повреждения ДНК становятся мутациями в реплицирующихся клетках, в то время как мутации передаются через поколения.

причины

Соединения, высвобождаемые во время обмена веществ и факторов окружающей среды, вызывают повреждения ДНК, тогда как ошибки в репликации и рекомбинации ДНК вызывают мутации. Следовательно, это серьезное различие между повреждением ДНК и мутацией.

Типы

Три типа повреждений ДНК – это химические изменения азотистых оснований, отсутствие оснований и разрывы нитей ДНК, в то время как три типа мутаций – это замены, делеции и вставки.

значение

Кроме того, еще одно различие между повреждением ДНК и мутацией заключается в том, что повреждения ДНК предотвращают процесс репликации ДНК, в то время как мутации изменяют генетическую информацию, закодированную ДНК.

Заключение

Повреждение ДНК является типом структурных изменений в ДНК, возникающих из-за соединений, высвобождаемых в результате обмена веществ или из-за факторов окружающей среды, включая радиацию. Но большинство повреждений ДНК восстанавливается с помощью механизмов репарации ДНК.

Невосстановленные повреждения ДНК в реплицирующихся клетках вызывают мутации в структуре хромосом. С другой стороны, мутация – это наследственное изменение нуклеотидной последовательности ДНК. Это возникает из-за ошибок в репликации и рекомбинации ДНК. Двумя основными типами мутаций являются точечные мутации и мутации сдвига кадров.

Следовательно, основное различие между повреждением ДНК и мутацией заключается в типе изменений в ДНК.

Ссылка:

1. «Типы повреждения ДНК и причины повреждения ДНК, повреждения от дезаминирования». Cell Biolabs, Inc.,

Источник: https://ru.strephonsays.com/what-is-the-difference-between-dna-damage-and-mutation

Book for ucheba
Добавить комментарий