Informacija

DNR pakeitimas, o ne taisymas

DNR pakeitimas, o ne taisymas



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.

Aš šiek tiek perskaičiau DNR pažeidimo senėjimo teoriją. Viena iš pagrindinių tos teorijos idėjų, kurią gavau, yra ta, kad žalos kaupimasis mūsų DNR yra viena iš didžiausių senėjimo priežasčių, o tai gana intuityvu tokiam ne biologijos mokslui kaip aš. Be to, buvo tiriami DNR pažeidimo atstatymo būdai ir būdai, kaip nanotechnologijos gali padėti atkurti DNR. Techniniai dalykai man nepatenka. Mano klausimas toks

Jei tikslus DNR atstatymas yra toks sudėtingas mechanizmas, kurį reikia išlaikyti visą gyvenimą, kodėl gi nekatabolizuoti DNR ir pakeisti jos nauja?

Atrodo labai įmanoma susintetinti žmogaus DNR (praneškite apie mano nežinojimą, jei aš klystu. lol.) ir atrodo daug žadanti perskaičius tai: https://www.wired.com/story/live-forever-synthetic- žmogus-genomas/.

REDAGUOTI: Komentaruose man buvo nurodyta, kad mano klausimas per platus, prašau, pasakykite man, kaip jį sukonkretinti, jei sutinkate, kad taip yra šiuo atveju. Labai džiaugiuosi galėdamas priimti techninius atsakymus, nes visada galiu atsekti iki pagrindinių dalykų.


Atrodo labai įmanoma susintetinti žmogaus DNR (praneškite apie mano nežinojimą, jei aš klystu. lol.) ir atrodo daug žadanti perskaičius tai: https://www.wired.com/story/live-forever-synthetic- žmogus-genomas/.

Žinoma, įmanoma susintetinti žmogaus DNR, bet kitas dalykas yra sukurti funkcinę chromosomą. Tiesą sakant, straipsnyje, į kurį pateikiate nuorodą, jie aptaria tyrimų pastangas susintetinti žmogaus Y chromosomą. Kiek galiu pasakyti, jie to dar nepadarė, jie tik siūlo tai pabandyti. George'o Church yra labai vertinamas genomikas, tačiau straipsnyje labai aplaidžiai kalbama apie tai, ką jie daro galvoti jie gali daryti tai, ką iš tikrųjų padarė. Buvo atliktas darbas su žmogaus dirbtinėmis chromosomomis (HAC), tačiau tai buvo specialios paskirties konstrukcijos, kurios sėkmingai replikuojasi ir dalijasi ląstelėse, bet nedubliuoja visos natūralios chromosomos.

Žmogaus genomo sintezė būtų tik terapinio proceso pradžia. Tada jūs susiduriate su klausimu, kaip susintetintą genomą patalpinti į recipiento ląsteles. Dabartiniai genų terapijos metodai apima vieno „sutaisyto“ geno įterpimą į virusą ir atitinkamo audinio užkrėtimą tuo virusu. Taip genas neįterpiamas į visas kūno ląsteles, tik tas, kurios yra užkrėstos virusu. Kai kurioms paprastoms genetinėms ligoms to pakanka ligos simptomams palengvinti. Vis dėlto į virusą negalima įterpti viso žmogaus genomo.

Taip pat buvo pasiūlyta iš recipiento paimti kamienines ląsteles, modifikuoti jas pataisytu genu ir vėl įterpti į sergantį audinį. Vėlgi, tai paveiktų tik dalį vieno audinio, o ne visas kūno ląsteles. Taip pat vienas dalykas yra įterpti trumpą seką į kamieninę ląstelę, bet niekas nežino, ar galėtumėte pakeisti visą kamieninės ląstelės genomą ir vis tiek išlaikyti ją kaip kamieninę ląstelę. Be to, tai būtų naudinga tik audiniams, kurie vis dar aktyviai dalijasi. Daugelis svarbių audinių (pavyzdžiui, smegenyse) nustojo dalytis arba dalijasi tik lėtai suaugusiems.

Netgi genų terapija, apimanti atskirus genus, buvo patvirtinta tik kelioms ligoms gydyti. Tai beveik visiškai eksperimentinė slenkstis. Tai, ką jūs siūlote, vis dar yra laukinių spekuliacijų sfera. Spekuliacijos gali būti įkvepiančios ir motyvuojančios mokslinių tyrimų programoms, tačiau dar nepradėkite skaičiuoti viščiukų.


Kai ląstelė replikuoja savo DNR, ji tai daro reaguodama į aplinkos signalus, pranešančius ląstelei, kad laikas dalytis. Idealus DNR replikacijos tikslas yra pagaminti dvi identiškas dvigrandinio DNR šablono kopijas ir tai padaryti per tokį laiką, kuris nesukeltų pernelyg didelių evoliuciškai atrankinių išlaidų. Tai nelengva užduotis, kai manote, kad tokių yra

6 500 000 000 bazinių porų žmogaus genome ir

4 500 000 bazinių porų tipinio genome E. coli padermė ir kad Gamta nustatė, kad ląstelės turi daugintis atitinkamai per 24 valandas ir 20 minučių. Bet kuriuo atveju turi įvykti daug individualių biocheminių reakcijų.

Nors idealiu atveju replikacija vyktų nepriekaištingai, DNR replikacija, kaip ir visi kiti biocheminiai procesai, yra netobula.

kurios tinkamai nesusieja su bazine pora. Daugelyje organizmų daug klaidų, atsirandančių DNR replikacijos metu

greitai pati DNR polimerazė per mechanizmą, žinomą kaip . , DNR polimerazė „perskaito“ kiekvieną naujai pridėtą bazę, aptikdama mažų struktūrinių anomalijų buvimą ar nebuvimą, prieš pridėdama kitą bazę į augančią grandinę. Tai darydamas

Jei polimerazė nustato, kad naujai pridėta bazė turi

teisingai su baze šablono grandinėje, jis prideda kitą nukleotidą. Jei vis dėlto neteisingas nukleotidas

Dėl netinkamos formos dvigubos spiralės DNR polimerazė sustos ir išstums naujai pagamintą polimerą.

iš polimerizacijos vietos.

DNR grandinė pateks į egzonukleazės vietą. Šioje vietoje DNR polimerazė gali atskirti keletą paskutinių nukleotidų, kurie

prie polimero. Kai polimerazė pašalina neteisingus nukleotidus, DNR grandinė gali grįžti į polimerizacijos vietą ir atsiras naujų nukleotidų.

vėl. Ši korektūros galimybė turi tam tikrų kompromisų: naudojant klaidas taisančią / tikslesnę polimerazę reikia laiko (kompromisas yra replikacijos greitis) ir energijos (visada reikia atsižvelgti į svarbias išlaidas). Kuo lėčiau eisite, tuo tikslesni galėsite. Tačiau jei judate per lėtai, galite neleisti replikuoti taip greitai, kaip konkurentai, todėl svarbu išsiaiškinti pusiausvyrą.

Figūra 1. Korektūra naudojant DNR polimerazę ištaiso klaidas replikacijos metu.


Vandens rėžiai

Shutterstock

Vandens rėžiukai, švelnūs lapiniai žalumynai, kuriuos tikriausiai matėte prekybos centre, bet per daug nenorėjote mesti į krepšelį, yra geriausias mūsų supermaistas, kuris ne be priežasties yra geresnis už lapinius kopūstus. Tyrime, paskelbtame m „American Journal of Clinical Nutrition“.Tyrėjai pastebėjo, kad dalyviai, papildę savo mitybą tik ¾ puodelio žalių vandens rėžių per dieną, žymiai sumažino bazinį ir oksidacinį DNR pažeidimą, taip pat sumažino vėžio riziką. Be to, teigiami pokyčiai buvo labiau paplitę tarp rūkančių dalyvių.


14.6 DNR taisymas

Šio skyriaus pabaigoje galėsite atlikti šiuos veiksmus:

DNR replikacija yra labai tikslus procesas, tačiau kartais gali pasitaikyti klaidų, pavyzdžiui, DNR polimerazė įterpia neteisingą bazę. Neištaisytos klaidos kartais gali sukelti rimtų pasekmių, tokių kaip vėžys. Remonto mechanizmai ištaiso klaidas. Retais atvejais klaidos neištaisomos, kitais atvejais sukelia mutacijas, patys remontiniai fermentai yra mutuoti arba sugedę.

Daugumą klaidų DNR replikacijos metu greitai ištaiso pačios DNR polimerazės korektūros gebėjimas. (14.17 pav.). Korektūroje DNR pol nuskaito naujai pridėtą bazę prieš pridedant kitą, todėl galima atlikti pataisymą. Polimerazė patikrina, ar naujai pridėtas pagrindas tinkamai susietas su pagrindu šablono gijoje. Jei tai tinkama bazė, pridedamas kitas nukleotidas. Jei buvo pridėta neteisinga bazė, fermentas įpjauna fosfodiesterio ryšį ir išskiria netinkamą nukleotidą. Tai atlieka 3' egzonukleazės veikimas DNR pol. Pašalinus netinkamą nukleotidą, jį galima pakeisti tinkamu.

Kai kurios klaidos neištaisomos replikacijos metu, o ištaisomos pasibaigus replikacijai. Šio tipo taisymas yra žinomas kaip neatitikimo taisymas (14.18 pav.). Konkretūs remonto fermentai atpažįsta netinkamai susijusį nukleotidą ir išimama grandinės dalis, kurioje jis yra, iškirpta sritis yra sintezuojama iš naujo. Jei neatitikimas lieka nepataisytas, tai gali sukelti ilgalaikę žalą, kai neatitikimas DNR bus replikuotas. Kaip neatitikimą taisantys fermentai atpažįsta, kuri iš dviejų bazių yra neteisinga? Į E. coli, po replikacijos azoto bazės adeninas įgyja metilo grupę, iš kurios pradinė DNR grandinė turės metilo grupes, o naujai susintetintoje grandinėje jų trūksta. Taigi, DNR polimerazė gali pašalinti neteisingai įterptas bazes iš naujai susintetintos, nemetilintos grandinės. Eukariotuose mechanizmas nėra labai gerai suprantamas, tačiau manoma, kad jis apima neužsandarintų įtrūkimų atpažinimą naujoje grandinėje, taip pat trumpalaikį nuolatinį kai kurių replikacijos baltymų susiejimą su nauja dukterine grandine, kai replikacija baigta. .

Kitas taisymo mechanizmo tipas, nukleotidų iškirpimo taisymas, yra panašus į neatitikimo taisymą, išskyrus tai, kad jis naudojamas pažeistoms bazėms pašalinti, o ne nesutampantiems. Remonto fermentai pakeičia nenormalias bazes, padarydami pjūvį pažeisto pagrindo 3' ir 5' galuose (14.19 pav.). DNR segmentas pašalinamas ir pakeičiamas teisingai suporuotais nukleotidais, veikiant DNR pol. Užpildžius pagrindus, likęs tarpas užsandarinamas fosfodiesterio jungtimi, katalizuojama DNR ligazės. Šis taisymo mechanizmas dažnai naudojamas, kai UV poveikis sukelia pirimidino dimerų susidarymą.

Gerai ištirtas klaidų neištaisymo pavyzdys matomas žmonėms, sergantiems pigmentine kseroderma (14.20 pav.). Paveiktų asmenų oda yra labai jautri saulės UV spinduliams. Kai asmenys yra veikiami UV spindulių, susidaro pirimidino dimerai, ypač timino, žmonės, sergantys pigmentine kseroderma, negali ištaisyti žalos. Jie nepataisomi dėl nukleotidų ekscizijos taisymo fermentų defekto, o normalių asmenų timino dimerai išpjaunami ir defektas ištaisomas. Timino dimerai iškreipia DNR dvigubos spiralės struktūrą ir tai gali sukelti problemų DNR replikacijos metu. Žmonės, sergantys pigmentine kseroderma, gali turėti didesnę riziką susirgti odos vėžiu nei tie, kurie neserga šia liga.

Klaidos DNR replikacijos metu nėra vienintelė priežastis, kodėl DNR atsiranda mutacijų. Mutacijos, genomo nukleotidų sekos variacijos, taip pat gali atsirasti dėl DNR pažeidimo. Tokios mutacijos gali būti dviejų tipų: sukeltos arba spontaniškos. Sukeltos mutacijos yra tos, kurios atsiranda dėl cheminių medžiagų, UV spindulių, rentgeno spindulių ar kitų aplinkos veiksnių poveikio. Spontaniškos mutacijos atsiranda be jokio aplinkos poveikio, jos yra natūralių organizme vykstančių reakcijų rezultatas.

Mutacijos gali turėti platų poveikį. Taškinės mutacijos yra tos mutacijos, kurios veikia vieną bazių porą. Dažniausios nukleotidų mutacijos yra pakaitalai, kurių metu viena bazė pakeičiama kita. Šie pakaitalai gali būti dviejų tipų: perėjimai arba transversijos. Pereinamasis pakaitalas reiškia purino arba pirimidino pakeitimą tos pačios rūšies baze, pavyzdžiui, purinas, toks kaip adeninas, gali būti pakeistas purino guaninu. Transversijos pakaitalai reiškia, kad purinas pakeičiamas pirimidinu, arba atvirkščiai, pavyzdžiui, citozinas, pirimidinas, pakeičiamas adeninu, purinu. Kai kurios taškinės mutacijos nėra išreikštos, jos yra žinomos kaip tyliosios mutacijos. Tyliosios mutacijos dažniausiai atsiranda dėl pakeitimo trečiojoje kodono bazėje, kuri dažnai reiškia tą pačią aminorūgštį kaip ir pirminis kodonas. Dėl kitų taškinių mutacijų viena aminorūgštis gali būti pakeista kita, o tai gali pakeisti baltymo funkciją. Taškinės mutacijos, generuojančios stop kodoną, gali anksti nutraukti baltymą.

Dėl kai kurių mutacijų gali padidėti to paties kodono kopijų skaičius. Tai vadinama trinukleotidų pasikartojančiais išsiplėtimais ir sukelia pasikartojančius tos pačios aminorūgšties regionus. Mutacijos taip pat gali atsirasti dėl bazės pridėjimo, žinomo kaip įterpimas, arba bazės pašalinimo, taip pat žinomo kaip delecija, rezultatas. Jei dėl įterpimo arba ištrynimo pakeičiamas transliacinis skaitymo rėmas (kadrų poslinkio mutacija), gautas baltymas paprastai neveikia. Kartais DNR dalis iš vienos chromosomos gali būti perkelta į kitą chromosomą arba kitą tos pačios chromosomos regioną, o tai dar vadinama translokacija. Šie mutacijų tipai parodyti 14.21 pav.

Vizualinis ryšys

Kadrų poslinkio mutacija, dėl kurios įterpiami trys nukleotidai, dažnai yra mažiau žalinga nei mutacija, dėl kurios įterpiamas vienas nukleotidas. Kodėl?

Buvo žinoma, kad taisymo genų mutacijos sukelia vėžį. Daugelis mutavusių atkūrimo genų buvo susiję su tam tikromis kasos vėžio, gaubtinės žarnos vėžio ir gaubtinės ir tiesiosios žarnos vėžio formomis. Mutacijos gali paveikti somatines ląsteles arba lytines ląsteles. Jei somatinėje ląstelėje susikaupia daug mutacijų, jos gali sukelti problemų, tokių kaip nekontroliuojamas ląstelių dalijimasis, pastebėtas sergant vėžiu. Jei lytinėse ląstelėse įvyksta mutacija, mutacija bus perduota kitai kartai, kaip hemofilijos ir pigmentinės kserodermos atveju.

Kaip „Amazon“ partneris, uždirbame iš atitinkamų pirkinių.

Norite cituoti, bendrinti ar pakeisti šią knygą? Ši knyga yra Creative Commons Attribution License 4.0 ir jūs turite priskirti OpenStax.

    Jei perplatinate visą arba dalį šios knygos spausdintu formatu, kiekviename fiziniame puslapyje turite įtraukti toliau nurodytą priskyrimą:

  • Norėdami sukurti citatą, naudokite toliau pateiktą informaciją. Rekomenduojame naudoti citavimo įrankį, tokį kaip šis.
    • Autoriai: Mary Ann Clark, Matthew Douglas, Jung Choi
    • Leidėjas / svetainė: OpenStax
    • Knygos pavadinimas: Biologija 2e
    • Paskelbimo data: 2018 m. kovo 28 d
    • Vieta: Hiustonas, Teksasas
    • Knygos URL: https://openstax.org/books/biology-2e/pages/1-introduction
    • Skyriaus URL: https://openstax.org/books/biology-2e/pages/14-6-dna-repair

    © „OpenStax“, 2021 m. sausio 7 d. OpenStax sukurtas vadovėlio turinys yra licencijuotas pagal Creative Commons Attribution License 4.0 licenciją. „OpenStax“ pavadinimui, „OpenStax“ logotipui, „OpenStax“ knygų viršeliams, „OpenStax CNX“ pavadinimui ir „OpenStax CNX“ logotipui Creative Commons licencija netaikoma ir jų negalima atgaminti be išankstinio ir aiškaus rašytinio Rice universiteto sutikimo.


    Meno jungtis

    Dėl mutacijų gali pasikeisti DNR užkoduota baltymų seka.

    Kadrų poslinkio mutacija, dėl kurios įterpiami trys nukleotidai, dažnai yra mažiau žalinga nei mutacija, dėl kurios įterpiamas vienas nukleotidas. Kodėl?

    Buvo žinoma, kad taisymo genų mutacijos sukelia vėžį. Daugelis mutavusių atkūrimo genų buvo susiję su tam tikromis kasos vėžio, gaubtinės žarnos vėžio ir gaubtinės ir tiesiosios žarnos vėžio formomis. Mutacijos gali paveikti somatines ląsteles arba lytines ląsteles. Jei somatinėje ląstelėje susikaupia daug mutacijų, jos gali sukelti problemų, tokių kaip nekontroliuojamas ląstelių dalijimasis, pastebėtas sergant vėžiu. Jei lytinėse ląstelėse įvyksta mutacija, mutacija bus perduota kitai kartai, kaip hemofilijos ir pigmentinės kserodermos atveju.


    Kaip mūsų ląstelės atkuria pažeistą DNR

    Nauji tyrimai rodo, kad kai kurios anksčiau nepastebėtos molekulės kūno ląstelėse atlieka pagrindinį vaidmenį atkuriant pažeistą DNR.

    Apleista molekulė vadinama histonu 1 (H1) ir iki šiol daugiausia buvo apibūdinama kaip molekulė, padedanti organizuoti DNR ląstelėse. Tačiau naujas tyrimas rodo, kad H1 taip pat atlieka svarbų vaidmenį DNR atstatyme.

    Naujas atradimas, pasak mokslininkų, už naujų rezultatų, gali padėti mums geriau suprasti, kaip vystosi vėžys.

    "Vėžys apibūdinamas kaip liga, pažeidžianti DNR. Todėl H1 neabejotinai atlieka svarbų vaidmenį saugant nuo vėžio, nes jis yra labai svarbus įdarbinant atkuriamuosius baltymus, kurie ištaiso šią žalą“, – sako bendraautorius profesorius Nielsas Mailandas iš Novo Nordisk fondo baltymų tyrimų centro Kopenhagos universitete. Danija.

    &bdquoTai, kad H1 atlieka tokį pagrindinį vaidmenį tokiame svarbiame mechanizme, yra visiškai naujos žinios. Tai taip pat reiškia, kad kiti tyrėjai tikriausiai pradės daug daugiau dėmesio skirti H1“, – sako jis.

    Kolegė: įspūdingi rezultatai

    Docentas Clausas Storgaardas Sørensenas, Kopenhagos universiteto Biotech tyrimų ir inovacijų centro tyrėjas, perskaitė naują tyrimą ir sako, kad rezultatai yra jaudinantys.

    Jis pats nedalyvavo tyrime, tačiau džiaugiasi, kad Mailandas ir jo kolegos atrado H1 funkciją, kurią iki šiol buvo taip sunku suprasti.

    Sørensenas ypač džiaugiasi atradęs naują mechanizmą, reguliuojantį DNR atstatymą ir kuris atlieka svarbų biologinį vaidmenį imuninėje sistemoje.

    "Jei turėčiau pasakyti, kas, mano nuomone, yra labiausiai jaudinantis atradimas, tai štai jis. Tyrėjai labai prisidėjo prie mūsų supratimo apie tai, kaip 53BP1 baltymas yra įdarbinamas pažeistose DNR vietose“, - sako Sørensen.

    Tuo pačiu metu 53BP1 yra labai svarbus imuninės sistemos veiksnys. Bus įdomu pamatyti, ar ta linkme bus kokių nors puikių atradimų“, – sako jis.

    DNR pažeidžiama iki 100 000 kartų per dieną

    Kiekvienoje kūno ląstelėje DNR pažeidžiama nuo 50 000 iki 100 000 kartų per dieną. Taip atsitinka, kai sukeičiami arba keičiami DNR statybiniai blokai arba kai suplėšoma viena ar abi DNR grandinės.

    Kai atsiranda žala, ląstelė siunčia taisomuosius baltymus į vietą, kad greitai ją pašalintų. Taisymosi metu ji gali būti sunaikinta arba paversta vėžine ląstele.

    Mokslininkai jau kurį laiką žinojo, kad baltymas ubikvitinas atlieka svarbų vaidmenį įdarbinant atkuriamuosius baltymus. Tačiau iki šiol jie nežinojo, kaip ubikvitinas iš tikrųjų atstato pažeistą DNR arba kaip buvo reguliuojama taisymo sistema.

    Naujasis tyrimas atskleidė, kad ubikvitinas yra H1 molekulėje, arti pažeistos DNR. Kai reikia, H1 yra netoliese, kad padėtų įdarbinti atkūrimo baltymus tiesiai į pažeistą vietą.

    „Anksčiau buvo įrodyta, kad ubikvitinas yra ant histonų, esančių netoli pažeistos DNR, bet mes visada tikėjome, kad tai buvo vienas iš keturių pagrindinių histonų, dalyvaujančių [atstatant pažeistą DNR]“, – sako Mailandas.

    „Dabar gana stebėtinai paaiškėjo, kad ubikvitinas pirmiausia nusėda ant papildomo histono H1“, – sako jis.

    Keletas tyrimų spinoffų

    „Mailand“ gali pamatyti du pagrindinius naujų rezultatų aspektus.

    Pirma, nauji rezultatai yra svarbi galvosūkio dalis, kai reikia suprasti ląstelių mechanizmus, paaiškinančius, kaip organizmas atkuria pažeistą DNR ir kaip pirmiausia atsiranda vėžys. Galų gale tai gali paskatinti prevencinį gydymą, skirtą šiam atkūrimo procesui.

    Antra, H1 gali turėti daug kitų neatrastų funkcijų. Remonto baltymų įdarbinimas yra tik vienas iš daugelio.

    "Manau, kad čia yra daug ką ištirti. Tai tarsi durų atidarymas į iki šiol beveik nežinomą žemę, kupiną naujų žinių“, – sako Mailandas.


    Biologija 171

    Šio skyriaus pabaigoje galėsite atlikti šiuos veiksmus:

    DNR replikacija yra labai tikslus procesas, tačiau kartais gali pasitaikyti klaidų, pavyzdžiui, DNR polimerazė įterpia neteisingą bazę. Neištaisytos klaidos kartais gali sukelti rimtų pasekmių, tokių kaip vėžys. Remonto mechanizmai ištaiso klaidas. Retais atvejais klaidos neištaisomos, kitais atvejais sukelia mutacijas, patys remontiniai fermentai yra mutuoti arba sugedę.

    Daugumą klaidų DNR replikacijos metu greitai ištaiso pačios DNR polimerazės korektūros gebėjimas. ((Paveikslas)). Korektūroje DNR pol nuskaito naujai pridėtą bazę prieš pridedant kitą, todėl galima atlikti pataisymą. Polimerazė patikrina, ar naujai pridėtas pagrindas tinkamai susietas su pagrindu šablono gijoje. Jei tai tinkama bazė, pridedamas kitas nukleotidas. Jei buvo pridėta neteisinga bazė, fermentas įpjauna fosfodiesterio ryšį ir išskiria netinkamą nukleotidą. Tai atlieka 3′ egzonukleazės veikimas DNR pol. Pašalinus netinkamą nukleotidą, jį galima pakeisti tinkamu.


    Kai kurios klaidos neištaisomos replikacijos metu, bet ištaisomos baigus replikaciją. Šio tipo taisymas vadinamas neatitikimo taisymu ((pav.)). Konkretūs remonto fermentai atpažįsta netinkamai susijusį nukleotidą ir išimama grandinės dalis, kurioje jis yra, iškirpta sritis yra sintezuojama iš naujo. Jei neatitikimas lieka nepataisytas, tai gali sukelti ilgalaikę žalą, kai neatitikimas DNR bus replikuotas. Kaip neatitikimą taisantys fermentai atpažįsta, kuri iš dviejų bazių yra neteisinga? Į E. coli, po replikacijos azoto bazės adeninas įgyja metilo grupę, iš kurios pradinė DNR grandinė turės metilo grupes, o naujai susintetintoje grandinėje jų trūksta. Taigi, DNR polimerazė gali pašalinti neteisingai įterptas bazes iš naujai susintetintos, nemetilintos grandinės. Eukariotuose mechanizmas nėra labai gerai suprantamas, tačiau manoma, kad jis apima neužsandarintų įtrūkimų atpažinimą naujoje grandinėje, taip pat trumpalaikį nuolatinį kai kurių replikacijos baltymų susiejimą su nauja dukterine grandine, kai replikacija baigta. .


    Kitas taisymo mechanizmo tipas, nukleotidų iškirpimo taisymas, yra panašus į neatitikimo taisymą, išskyrus tai, kad jis naudojamas pažeistoms bazėms pašalinti, o ne nesutampantiems. Remonto fermentai pakeičia nenormalias bazes, įpjaunant tiek 3′, tiek 5′ pažeisto pagrindo galus ((pav.)). DNR segmentas pašalinamas ir pakeičiamas teisingai suporuotais nukleotidais, veikiant DNR pol. Užpildžius pagrindus, likęs tarpas užsandarinamas fosfodiesterio jungtimi, katalizuojama DNR ligazės. Šis taisymo mechanizmas dažnai naudojamas, kai UV poveikis sukelia pirimidino dimerų susidarymą.


    Gerai ištirtas klaidų neištaisymo pavyzdys matomas žmonėms, sergantiems pigmentine kseroderma ((Pav.)). Paveiktų asmenų oda yra labai jautri saulės UV spinduliams. Kai asmenys yra veikiami UV spindulių, susidaro pirimidino dimerai, ypač timino, žmonės, sergantys pigmentine kseroderma, negali ištaisyti žalos. Jie nepataisomi dėl nukleotidų ekscizijos taisymo fermentų defekto, o normalių asmenų timino dimerai išpjaunami ir defektas ištaisomas. Timino dimerai iškreipia DNR dvigubos spiralės struktūrą ir tai gali sukelti problemų DNR replikacijos metu. Žmonės, sergantys pigmentine kseroderma, gali turėti didesnę riziką susirgti odos vėžiu nei tie, kurie šia liga neserga.


    Klaidos DNR replikacijos metu nėra vienintelė priežastis, kodėl DNR atsiranda mutacijų. Mutacijos, genomo nukleotidų sekos variacijos, taip pat gali atsirasti dėl DNR pažeidimo. Tokios mutacijos gali būti dviejų tipų: sukeltos arba spontaniškos. Sukeltos mutacijos yra tos, kurios atsiranda dėl cheminių medžiagų, UV spindulių, rentgeno spindulių ar kitų aplinkos veiksnių poveikio. Spontaniškos mutacijos atsiranda be jokio aplinkos poveikio, jos yra natūralių organizme vykstančių reakcijų rezultatas.

    Mutacijos gali turėti platų poveikį. Taškinės mutacijos yra tos mutacijos, kurios veikia vieną bazių porą. Dažniausios nukleotidų mutacijos yra pakaitalai, kurių metu viena bazė pakeičiama kita. Šie pakaitalai gali būti dviejų tipų: perėjimai arba transversijos. Pereinamasis pakaitalas reiškia purino arba pirimidino pakeitimą tos pačios rūšies baze, pavyzdžiui, purinas, toks kaip adeninas, gali būti pakeistas purino guaninu. Transversijos pakaitalai reiškia, kad purinas pakeičiamas pirimidinu, arba atvirkščiai, pavyzdžiui, citozinas, pirimidinas, pakeičiamas adeninu, purinu. Kai kurios taškinės mutacijos nėra išreikštos, jos yra žinomos kaip tyliosios mutacijos. Tyliosios mutacijos dažniausiai atsiranda dėl pakeitimo trečiojoje kodono bazėje, kuri dažnai reiškia tą pačią aminorūgštį kaip ir pirminis kodonas. Dėl kitų taškinių mutacijų viena aminorūgštis gali būti pakeista kita, o tai gali pakeisti baltymo funkciją. Taškinės mutacijos, generuojančios stop kodoną, gali anksti nutraukti baltymą.

    Dėl kai kurių mutacijų gali padidėti to paties kodono kopijų skaičius. Tai vadinama trinukleotidų pasikartojančiais išsiplėtimais ir sukelia pasikartojančius tos pačios aminorūgšties regionus. Mutacijos taip pat gali atsirasti dėl bazės pridėjimo, žinomo kaip įterpimas, arba bazės pašalinimo, taip pat žinomo kaip delecija, rezultatas. Jei dėl įterpimo arba ištrynimo pakeičiamas transliacinis skaitymo rėmas (kadrų poslinkio mutacija), gautas baltymas paprastai neveikia. Kartais DNR dalis iš vienos chromosomos gali būti perkelta į kitą chromosomą arba kitą tos pačios chromosomos regioną, o tai dar vadinama translokacija. Šie mutacijų tipai parodyti (pav.).


    Kadrų poslinkio mutacija, dėl kurios įterpiami trys nukleotidai, dažnai yra mažiau žalinga nei mutacija, dėl kurios įterpiamas vienas nukleotidas. Kodėl?

    Buvo žinoma, kad taisymo genų mutacijos sukelia vėžį. Daugelis mutavusių atkūrimo genų buvo susiję su tam tikromis kasos vėžio, gaubtinės žarnos vėžio ir gaubtinės ir tiesiosios žarnos vėžio formomis. Mutacijos gali paveikti somatines ląsteles arba lytines ląsteles. Jei somatinėje ląstelėje susikaupia daug mutacijų, jos gali sukelti problemų, tokių kaip nekontroliuojamas ląstelių dalijimasis, pastebėtas sergant vėžiu. Jei lytinėse ląstelėse įvyksta mutacija, mutacija bus perduota kitai kartai, kaip hemofilijos ir pigmentinės kserodermos atveju.

    Skyriaus santrauka

    DNR polimerazė gali padaryti klaidų pridėdama nukleotidų. Jis redaguoja DNR, patikrindamas kiekvieną naujai pridėtą bazę. Netinkami pagrindai pašalinami ir pakeičiami tinkamu pagrindu, prieš tęsiant pailginimą. Dauguma klaidų ištaisomos replikacijos metu, nors kai tai neįvyksta, naudojamas neatitikimo taisymo mechanizmas. Neatitikimo taisymo fermentai atpažįsta neteisingai įterptą bazę ir išskiria ją iš DNR, pakeičiant ją tinkama baze. Atliekant dar vieną atstatymo tipą, nukleotidų ekscizijos taisymą, pažeista bazė pašalinama kartu su keliomis bazėmis 5′ ir 3′ galuose, o jos pakeičiamos kopijuojant šabloną DNR polimerazės pagalba. Naujai susintetinto fragmento galai prijungiami prie likusios DNR, naudojant DNR ligazę, kuri sukuria fosfodiesterio ryšį.

    Dauguma klaidų ištaisomos, o jei ne, jos gali sukelti mutaciją, apibrėžtą kaip nuolatinį DNR sekos pokytį. Mutacijos gali būti įvairių tipų, tokių kaip pakeitimas, ištrynimas, įterpimas ir pasikartojantis trinukleotido išplėtimas. Remonto genų mutacijos gali sukelti rimtų pasekmių, tokių kaip vėžys. Mutacijos gali būti sukeltos arba gali atsirasti spontaniškai.

    Meno jungtys

    (Paveikslas) Kadrų poslinkio mutacija, dėl kurios įterpiami trys nukleotidai, dažnai yra mažiau žalinga nei mutacija, dėl kurios įterpiamas vienas nukleotidas. Kodėl?

    (Paveikslėlis) Jei pridedami trys nukleotidai, viena papildoma aminorūgštis bus įtraukta į baltymų grandinę, bet skaitymo rėmas nepasikeis.

    Nemokamas atsakymas

    Kokios yra neatitikimo taisymo fermento mutacijos pasekmės? Kaip tai paveiks geno funkciją?

    Mutacijos nepataisomos, kaip ir pigmentinės kserodermos atveju. Gali būti paveikta genų funkcija arba ji gali būti neišreikšta.

    Suaugusio žmogaus, kuris anksčiau buvo įdegis, genomas yra sekvenuojamas. Jo DNR baltymus koduojančios srities pradžia yra ATGGGGATATGGCAT. Jei sveiko suaugusio žmogaus baltymus koduojančiame regione yra ATGGGGATATGAGCAT, nustatykite mutacijos vietą ir tipą.

    Tai yra kadrų poslinkio mutacija su „A“ ištrynimu 12-oje kodavimo srities padėtyje.

    Žodynėlis


    71 DNR taisymas

    Šio skyriaus pabaigoje galėsite atlikti šiuos veiksmus:

    DNR replikacija yra labai tikslus procesas, tačiau kartais gali pasitaikyti klaidų, pavyzdžiui, DNR polimerazė įterpia neteisingą bazę. Neištaisytos klaidos kartais gali sukelti rimtų pasekmių, tokių kaip vėžys. Remonto mechanizmai ištaiso klaidas. Retais atvejais klaidos neištaisomos, kitais atvejais sukelia mutacijas, patys remontiniai fermentai yra mutuoti arba sugedę.

    Daugumą klaidų DNR replikacijos metu greitai ištaiso pačios DNR polimerazės korektūros gebėjimas. ((Paveikslas)). Korektūroje DNR pol nuskaito naujai pridėtą bazę prieš pridedant kitą, todėl galima atlikti pataisymą. Polimerazė patikrina, ar naujai pridėtas pagrindas tinkamai susietas su pagrindu šablono gijoje. Jei tai tinkama bazė, pridedamas kitas nukleotidas. Jei buvo pridėta neteisinga bazė, fermentas įpjauna fosfodiesterio ryšį ir išskiria netinkamą nukleotidą. Tai atlieka 3′ egzonukleazės veikimas DNR pol. Pašalinus netinkamą nukleotidą, jį galima pakeisti tinkamu.


    Kai kurios klaidos neištaisomos replikacijos metu, bet ištaisomos baigus replikaciją. Šio tipo taisymas vadinamas neatitikimo taisymu ((pav.)). Konkretūs remonto fermentai atpažįsta netinkamai susijusį nukleotidą ir išimama grandinės dalis, kurioje jis yra, iškirpta sritis yra sintezuojama iš naujo. Jei neatitikimas lieka nepataisytas, tai gali sukelti ilgalaikę žalą, kai neatitikimas DNR bus replikuotas. Kaip neatitikimą taisantys fermentai atpažįsta, kuri iš dviejų bazių yra neteisinga? Į E. coli, po replikacijos azoto bazės adeninas įgyja metilo grupę, iš kurios pradinė DNR grandinė turės metilo grupes, o naujai susintetintoje grandinėje jų trūksta. Taigi, DNR polimerazė gali pašalinti neteisingai įterptas bazes iš naujai susintetintos, nemetilintos grandinės. Eukariotuose mechanizmas nėra labai gerai suprantamas, tačiau manoma, kad jis apima neužsandarintų įtrūkimų atpažinimą naujoje grandinėje, taip pat trumpalaikį nuolatinį kai kurių replikacijos baltymų susiejimą su nauja dukterine grandine, kai replikacija baigta. .


    Kitas taisymo mechanizmo tipas, nukleotidų iškirpimo taisymas, yra panašus į neatitikimo taisymą, išskyrus tai, kad jis naudojamas pažeistoms bazėms pašalinti, o ne nesutampantiems. Remonto fermentai pakeičia nenormalias bazes, įpjaunant tiek 3′, tiek 5′ pažeisto pagrindo galus ((pav.)). DNR segmentas pašalinamas ir pakeičiamas teisingai suporuotais nukleotidais, veikiant DNR pol. Užpildžius pagrindus, likęs tarpas užsandarinamas fosfodiesterio jungtimi, katalizuojama DNR ligazės. Šis taisymo mechanizmas dažnai naudojamas, kai UV poveikis sukelia pirimidino dimerų susidarymą.


    Gerai ištirtas klaidų neištaisymo pavyzdys matomas žmonėms, sergantiems pigmentine kseroderma ((Pav.)). Paveiktų asmenų oda yra labai jautri saulės UV spinduliams. Kai asmenys yra veikiami UV spindulių, susidaro pirimidino dimerai, ypač timino, žmonės, sergantys pigmentine kseroderma, negali ištaisyti žalos. Jie nepataisomi dėl nukleotidų ekscizijos taisymo fermentų defekto, o normalių asmenų timino dimerai išpjaunami ir defektas ištaisomas. Timino dimerai iškreipia DNR dvigubos spiralės struktūrą ir tai gali sukelti problemų DNR replikacijos metu. Žmonės, sergantys pigmentine kseroderma, gali turėti didesnę riziką susirgti odos vėžiu nei tie, kurie šia liga neserga.


    Klaidos DNR replikacijos metu nėra vienintelė priežastis, kodėl DNR atsiranda mutacijų. Mutacijos, genomo nukleotidų sekos variacijos, taip pat gali atsirasti dėl DNR pažeidimo. Tokios mutacijos gali būti dviejų tipų: sukeltos arba spontaniškos. Sukeltos mutacijos yra tos, kurios atsiranda dėl cheminių medžiagų, UV spindulių, rentgeno spindulių ar kitų aplinkos veiksnių poveikio. Spontaniškos mutacijos atsiranda be jokio aplinkos poveikio, jos yra natūralių organizme vykstančių reakcijų rezultatas.

    Mutacijos gali turėti platų poveikį. Taškinės mutacijos yra tos mutacijos, kurios veikia vieną bazių porą. Dažniausios nukleotidų mutacijos yra pakaitalai, kurių metu viena bazė pakeičiama kita. Šie pakaitalai gali būti dviejų tipų: perėjimai arba transversijos. Pereinamasis pakaitalas reiškia purino arba pirimidino pakeitimą tos pačios rūšies baze, pavyzdžiui, purinas, toks kaip adeninas, gali būti pakeistas purino guaninu. Transversijos pakaitalai reiškia, kad purinas pakeičiamas pirimidinu, arba atvirkščiai, pavyzdžiui, citozinas, pirimidinas, pakeičiamas adeninu, purinu. Kai kurios taškinės mutacijos nėra išreikštos, jos yra žinomos kaip tyliosios mutacijos. Tyliosios mutacijos dažniausiai atsiranda dėl pakeitimo trečiojoje kodono bazėje, kuri dažnai reiškia tą pačią aminorūgštį kaip ir pirminis kodonas. Dėl kitų taškinių mutacijų viena aminorūgštis gali būti pakeista kita, o tai gali pakeisti baltymo funkciją. Taškinės mutacijos, generuojančios stop kodoną, gali anksti nutraukti baltymą.

    Dėl kai kurių mutacijų gali padidėti to paties kodono kopijų skaičius. Tai vadinama trinukleotidų pasikartojančiais išsiplėtimais ir sukelia pasikartojančius tos pačios aminorūgšties regionus. Mutacijos taip pat gali atsirasti dėl bazės pridėjimo, žinomo kaip įterpimas, arba bazės pašalinimo, taip pat žinomo kaip delecija, rezultatas. Jei dėl įterpimo arba ištrynimo pakeičiamas transliacinis skaitymo rėmas (kadrų poslinkio mutacija), gautas baltymas paprastai neveikia. Kartais DNR dalis iš vienos chromosomos gali būti perkelta į kitą chromosomą arba kitą tos pačios chromosomos regioną, o tai dar vadinama translokacija. Šie mutacijų tipai parodyti (pav.).


    Kadrų poslinkio mutacija, dėl kurios įterpiami trys nukleotidai, dažnai yra mažiau žalinga nei mutacija, dėl kurios įterpiamas vienas nukleotidas. Kodėl?

    Buvo žinoma, kad taisymo genų mutacijos sukelia vėžį. Daugelis mutavusių atkūrimo genų buvo susiję su tam tikromis kasos vėžio, gaubtinės žarnos vėžio ir gaubtinės ir tiesiosios žarnos vėžio formomis. Mutacijos gali paveikti somatines ląsteles arba lytines ląsteles. Jei somatinėje ląstelėje susikaupia daug mutacijų, jos gali sukelti problemų, tokių kaip nekontroliuojamas ląstelių dalijimasis, pastebėtas sergant vėžiu. Jei lytinėse ląstelėse įvyksta mutacija, mutacija bus perduota kitai kartai, kaip hemofilijos ir pigmentinės kserodermos atveju.

    Skyriaus santrauka

    DNR polimerazė gali padaryti klaidų pridėdama nukleotidų. Jis redaguoja DNR, patikrindamas kiekvieną naujai pridėtą bazę. Netinkami pagrindai pašalinami ir pakeičiami tinkamu pagrindu, prieš tęsiant pailginimą. Dauguma klaidų ištaisomos replikacijos metu, nors kai tai neįvyksta, naudojamas neatitikimo taisymo mechanizmas. Neatitikimo taisymo fermentai atpažįsta neteisingai įterptą bazę ir išskiria ją iš DNR, pakeičiant ją tinkama baze. Atliekant dar vieną atstatymo tipą, nukleotidų ekscizijos taisymą, pažeista bazė pašalinama kartu su keliomis bazėmis 5′ ir 3′ galuose, o jos pakeičiamos kopijuojant šabloną DNR polimerazės pagalba. Naujai susintetinto fragmento galai prijungiami prie likusios DNR, naudojant DNR ligazę, kuri sukuria fosfodiesterio ryšį.

    Dauguma klaidų ištaisomos, o jei ne, jos gali sukelti mutaciją, apibrėžtą kaip nuolatinį DNR sekos pokytį. Mutacijos gali būti įvairių tipų, tokių kaip pakeitimas, ištrynimas, įterpimas ir pasikartojantis trinukleotido išplėtimas. Remonto genų mutacijos gali sukelti rimtų pasekmių, tokių kaip vėžys. Mutacijos gali būti sukeltos arba gali atsirasti spontaniškai.

    Vizualinio ryšio klausimai

    (Paveikslas) Kadrų poslinkio mutacija, dėl kurios įterpiami trys nukleotidai, dažnai yra mažiau žalinga nei mutacija, dėl kurios įterpiamas vienas nukleotidas. Kodėl?

    (Paveikslėlis) Jei pridedami trys nukleotidai, viena papildoma aminorūgštis bus įtraukta į baltymų grandinę, bet skaitymo rėmas nepasikeis.

    Peržiūros klausimai

    Kuris iš šių fermentų korektūros metu nuskaito DNR?

    Pradinis DNR nukleotidų klaidų taisymo mechanizmas yra ________.

    1. neatitikimo remontas
    2. DNR polimerazės korektūra
    3. nukleotidų ekscizijos taisymas
    4. timino dimerai

    Mokslininkas sukuria vaisinės musės lervas su mutacija, kuri pašalina DNR pol III egzonukleazės funkciją. Kuri prognozė apie suaugusių vaisinių muselių mutacijų krūvį greičiausiai yra teisinga?

    1. Suaugusieji, turintys DNR pol III mutaciją, turės daug daugiau mutacijų nei vidutiniškai.
    2. Suaugusieji, turintys DNR pol III mutaciją, turės šiek tiek daugiau mutacijų nei vidutiniškai.
    3. Suaugusieji, turintys DNR pol III mutaciją, turės tiek pat mutacijų, kiek vidutiniškai.
    4. Suaugusieji, turintys DNR pol III mutaciją, turės mažiau mutacijų nei vidutiniškai.

    Kritinio mąstymo klausimai

    Kokios yra neatitikimo taisymo fermento mutacijos pasekmės? Kaip tai paveiks geno funkciją?

    Mutacijos nepataisomos, kaip ir pigmentinės kserodermos atveju. Gali būti paveikta genų funkcija arba ji gali būti neišreikšta.

    Suaugusio žmogaus, kuris anksčiau buvo įdegis, genomas yra sekvenuojamas. Jo DNR baltymus koduojančios srities pradžia yra ATGGGGATATGGCAT. Jei sveiko suaugusio žmogaus baltymus koduojančiame regione yra ATGGGGATATGAGCAT, nustatykite mutacijos vietą ir tipą.

    Tai yra kadrų poslinkio mutacija su „A“ ištrynimu 12-oje kodavimo srities padėtyje.

    Žodynėlis


    Meno jungtis

    Dėl mutacijų gali pasikeisti DNR užkoduota baltymų seka.

    Kadrų poslinkio mutacija, dėl kurios įterpiami trys nukleotidai, dažnai yra mažiau žalinga nei mutacija, dėl kurios įterpiamas vienas nukleotidas. Kodėl?

    Buvo žinoma, kad taisymo genų mutacijos sukelia vėžį. Daugelis mutavusių atkūrimo genų buvo susiję su tam tikromis kasos vėžio, gaubtinės žarnos vėžio ir gaubtinės ir tiesiosios žarnos vėžio formomis. Mutacijos gali paveikti somatines ląsteles arba lytines ląsteles. Jei somatinėje ląstelėje susikaupia daug mutacijų, jos gali sukelti problemų, tokių kaip nekontroliuojamas ląstelių dalijimasis, pastebėtas sergant vėžiu. Jei lytinėse ląstelėse įvyksta mutacija, mutacija bus perduota kitai kartai, kaip hemofilijos ir pigmentinės kserodermos atveju.


    Nemokamas atsakymas

    Kokios yra neatitikimo taisymo fermento mutacijos pasekmės? Kaip tai paveiks geno funkciją?

    Mutacijos nepataisomos, kaip ir pigmentinės kserodermos atveju. Gali būti paveikta genų funkcija arba ji gali būti neišreikšta.

    Suaugusio žmogaus, kuris anksčiau buvo įdegis, genomas yra sekvenuojamas. Jo DNR baltymus koduojančios srities pradžia yra ATGGGGATATGGCAT. Jei sveiko suaugusio žmogaus baltymus koduojančiame regione yra ATGGGGATATGAGCAT, nustatykite mutacijos vietą ir tipą.

    Tai yra kadrų poslinkio mutacija su „A“ ištrynimu 12-oje kodavimo srities padėtyje.