Genu Mutacijos Ir Reparacija 11

GEN MUTACIJOS. REPARACIJA

Takin mutacija yra vienos bazi poros pokytis

Tai gali bti bazi pakaitos

2

5 AACGCTAGATC 3

3 TTGCGATCTAG 5

5 AACGCGAGATC 3

3 TTGCGCTCTAG 5

Tranzicija yra pirimidino (C, T) pakeitimas kitu

pirimidinu arba purino (A, G) pakeitimas kitu purinu

Transversija yra pirimidino pakeitimas purinu ir

atvirkiai

Tranzicijos aptinkamos daniau u transversijas

1. GEN MUTACIJOS

Gen mutacijos keiia DNR sekas

Takins mutacijos taip pat susiformuoja dl trump DNR sek insercij (intarp) ar delecij (ikrit)

Gen mutacijos keiia DNR sekas

3

5 AACGCTAGATC 3

3 TTGCGATCTAG 5

5 AACGCGC 3

3 TTGCGCG 5

5 AACGCTAGATC 3

3 TTGCGATCTAG 5

5 AACAGTCGCTAGATC 3

3 TTGTCAGCGATCTAG 5

Keturi bazi por delecija

Keturi bazi por insercija

Mutacijos, vykusios struktrinio geno koduojanioje srityje, gali turti vairias pasekmes polipeptidui

Tylinios mutacijos yra tokios bazi pakaitos, kurios nepakeiia aminorgi sekos polipeptide

Tai vyksta dl genetinio kodo isigimimo

Misens mutacijos yra tos bazi pakaitos, kurios pakeiia aminorgi sek polipeptide

Pavyzdys: Siklemija

Jei pakeista aminorgtis pasiymi panaiomis savybmis, kaip ir ankstesnioji, tai tokia mutacija vadinama neutralia

Gen mutacijos gali pakeisti koduojanias geno sekas

4

Misens mutacija sukelia siklemij

Siklemij sukelia takin mutacija, dl kurios globino polipeptide glutamo rgtis pakeiiama valinu

a) Normals eritrocitai b) Siklemija serganio mogaus eritrocitai

5

Mutacijos, vykusios struktrinio geno koduojanioje srityje, gali turti vairias pasekmes polipeptidui

Gen mutacijos gali pakeisti koduojanias geno sekas

6

Nonsens mutacijos keiia normal kodon terminalin kodon

Rmlio poslinkio (frameshift) mutacijos atsiranda dl vienos bazs ar kartotinio dviems bazi skaiiaus insercijos ar delecijos

Tai pakeiia skaitymo rmel taip, kad pasroviui nuo mutacijos susiformuoja visikai skirtinga aminorgi seka

7

Takini mutacij, vykusi koduojaniose sekose, pasekms

Mutacijos tipas

Mutacija DNR Pavyzdys

Nra

Tylinti

Misens

Nonsens

Rmelio poslinkio

Nra

Bazi pakaita

Bazi pakaita

Bazi pakaita

Insercija

Gamtinse populiacijose daniausiai sutinkamas genotipas vadinamas laukinio tipo genotipu

Tiesiogin mutacija keiia laukinio tipo genotip nauj

Jei mutacija naudinga, naujas genotipas gali bti isaugotas evoliucijos

Prieingu atveju mutacija greiiausiai bus paalinta i populiacijos

Grtamoji mutacija turi prieing poveik

Ji taip pat vadinama reversija

Gen mutacijos ir j pasekms genotipui ir fenotipui

8

Mutav individai danai skiriasi savo sugebjimu igyventi

alingos mutacijos sumaina igyvenimo tikimyb

Kratutinis atvejis yra letalios mutacijos

Naudingos mutacijos sustiprina organizmo

igyvenamum arba jo reprodukcin skm

Kai kurios mutacijos yra vadinamos slyginmis

Jos veikia fenotip tik esant tam tikroms slygoms

Pavyzdiui, temperatrai jautrs mutantai

9


vykusi antroji mutacija kartais turi takos pirmosios mutacijos fenotipinei ekspresijai

ios mutacijos vadinamos supresinmis mutacijomis arba tiesiog supresoriais

Supresoriai skirstomi dvi grupes

Intrageniniai supresoriai

Antrosios mutacijos vieta yra tame paiame gene (taiau ne toje paioje vietoje!), kur vyko pirmoji mutacija

Intergeniniai supresoriai

Antrosios mutacijos vieta yra kitame gene

10


Mutacijos nekoduojaniose sekose taip pat gali paveikti gen ekspresij

Mutacija gali pakeisti promotoriaus sek

Mutacijos promotori padaro promotori panaesn konsenso sek

Tai gali sustiprinti transkripcij

Mutacijos nuo promotoriaus maina promotoriaus sekos panaum konsenso sek

Tai gali susilpninti transkripcij

Mutacijos reguliacini sek/operatoriaus vietose gali pakeisti geno veiklos reguliavim

Mutacijos 5-UTR/3-UTR gali pakeisti mRNR stabilum ir/arba jos transliacij

Mutacijos taip pat gali pakeisti splaisingo vietas eukariot genuose

Gen mutacijos nekoduojaniose sekose

12

Keletas mogaus genetini lig atsiranda dl neprasto mutacij tipo, vadinamo trinukleotid kartotini sek ekspansija (TNRE)

Dl io reikinio ilgis sek, sudaryt i pasikartojani 3 nukleotid, gali keistis i kartos kart

Dl trinukleotid ekspansijos atsiranda tokios mogaus ligos kaip:

Hantingtono liga

Martino-Belo sindromas (liosios X sindromas;FRAXA)

Miotonin raumen distrofija

Mutacijos dl kartotini trinukleotid sek

13

Kai kurios chromosom sritys turi trinukleotidines sekas, isidsiusias tandemikai

Sveiki individai perduoda nepakitusio ilgio sekas savo

palikuonims

Individ, sergani trinuleotid ekspansijos ligomis, sek ilgis virija tam tikr kritin rib

Jos taip pat gali lengvai pailgti dar labiau

Tipikas pavyzdys yra trinukleotido CAG ekspansija

14

CAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAG

CAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAG

n = 11

n = 18


Kai kada ekspansija vyksta koduojanioje geno sekoje (Hantingtono liga)

Daniausiai tai bna trinukleotidas CAG (glutaminas)

Todl koduojamas baltymas turi ilgas glutamino sekas

Tai priveria baltymus agreguoti

Agregacijos laipsnis koreliuoja su ligos sunkumu

Kitais atvejais ekspansija vyksta nekoduojaniose geno srityse (Martino-Belo sindromas)

Tai sukelia DNR struktros pokyius

Dl i pokyi atsiranda ligos simptomai

15


Trinukleotid ekspansijos ligos pasiymi dviem neprastomis savybmis

1. ios ligos sunkumas progresuoja i kartos kart

is reikinys vadinamas anticipacija

2. Ligos sunkumas priklauso nuo to, kuris i tv perdav trinukleotidini pasikartojim sek

Hantingtono ligos tikimyb didesn, jei ji paveldima tvo linija

Miotonins raumen distrofijos tikimyb didesn, jei paveldima motinos linija

16


Lios X chromosomos FMR1 geno transkripcija

Premutacija virsta mutacija, brstant moterikoms lytinms lstelms. Ji pasireikia tik premutacij turini moter snums Ilgesni nei 200 CGG pasikartojim ilgio DNR fragmentai yra metilinami.

Jei organizme dl koki nors prieasi yra sutriks metilinimas, Martino-Belo sindromas nepasireikia

Geno FMR1 produktas baltymas FMRP nebesintetinamas

FMRP dalyvauja perneant mRNR poliribosomas dendrituose, todl jo trkumas sukelia neuron funkcionavimo sutrikimus

17

Trinukleotid sek pailgjimas dl replikacijos klaid

18

19 Trinukleotid sek pailgjimas Trinukleotid sek sutrumpjimas

Chromosom aberacijos gali paveikti geno veikl tiesiogiai, jei trkis vyksta paiame gene

Geno seka gali likti nepakeista, taiau jo raika gali keistis, jei genas bus perkeltas kit viet

Tai vadinama padties efektu (position effect)

Skiriamos dvi pagrindins padties efekto prieastys:

1. Geno perklimas prie kit reguliacini sek

2. Geno perklimas heterochromatinin region

Chromosom struktros pokyiai gali takoti gen raik

20

21

Reguliacins sekos danai veikia abiem kryptimis

Akies spalva drozofiloje:

a) normali raudona akis;

b) akies spalv lemiantis genas perkeltas heterochromatinin chromosomos srit

Oganizm lstels gali bti dviej tip:

Generatyvins lstels

I j vystosi gametos, tokios kaip kiauialst ir spermatozoidai

Somatins lstels

Visos likusios lstels

Generatyvins mutacijos tiesiogiai vyksta kiauialstse ar spermatozoiduose arba i lytini lsteli pirmtakuose

Somatins mutacijos tiesiogiai vyksta somatinse lstelse arba j pirmtakuose

Mutacijos gali vykti lytinse arba somatinse lstelse

22

23

Mutacija gali bti perduota sekanioms

kartoms

Dms dydis priklauso nuo mutacijos atsiradimo laiko

Kuo anksiau vyko mutacija, tuo didesn dm

Mutacija negali bti perduota sekanioms kartoms (nebent

mutacija vyko generatyvinse lstelse)

a) Generatyvin mutacija b) Somatin mutacija

Individai, turintys genotipikai skirtingas somatines sritis yra

vadinami genetinmis mozaikomis

Mutacijos gali atsirasti spontanikai arba bti indukuotos

Spontanins mutacijos Atsiranda dl lstelini ar biologini proces sutrikimo

Pavyzdiui, DNR replikacijos klaidos

Indukuotos mutacijos Sukelia aplinkos veiksniai

Veiksniai, galintys pakeisti DNR struktr, yra vadinami mutagenais Tai gali bti biologiniai, cheminiai arba fiziniai veiksniai

2. MUTACIJ ATSIRADIMAS IR PRIEASTYS

24

Mutacij prieastys

25

Mutacij prieastys Apraymas

Spontanins mutacijos

Nenormali rekombinacija Nenormalus krosingoveris gali sukelti delecijas, duplikacijas, translokacijas ir

inversijas

Nenormali segregacija Nenormali segregacija gali sukelti aneuploidij ir poliploidij

DNR replikacijos klaidos DNR polimerazs klaidos gali sukelti takines mutacijas

Toksiki metabolizmo produktai

Normali metabolizmo proces galutiniai arba tarpiniai produktai gali bti chemikai aktyvs junginiai, paeidiantys DNR struktr

Transpozabils elementai Gali siterpti gen ir sutrikdyti jo veikl

Depurininimas Retkariais gali nutrkti ryys tarp purino ir dezoksiribozs

Deamininimas Citozinas ir 5-metilcitozinas gali bti deamininami ir virsti uracil ar timin

Tautomeriniai virsmai Spontaniniai bazi struktros pokyiai gali sukelti mutacijas, jei jie vyksta prie pat DNR replikacij

Indukuotos mutacijos

Cheminiai veiksniai Chemins mediagos gali pakeisti DNR struktr

Fiziniai veiksniai UV viesa ir rentgeno spinduliai gali paeisti DNR struktr

Mutavimo greitis (mutation rate) yra tikimyb, kad gene vyks nauja mutacija

Jo daniausia iraika yra nauj mutacij skaiius, vyks tiriamame gene per vien generacij

Mutavimo greiio skaitin iraika paprastai bna nuo 10-5 iki 10-9 per vien generacij

Tiriamojo geno mutavimo greitis nra pastovus dydis

Jis gali padidti, jei aplinkoje yra mutagen

Skirting ri ar net skirting tos paios ries linij mutavimo greitis gali gana ymiai skirtis

Mutavimo greitis ir mutacij danis

26

Net to paties individo skirting gen mutavimo greitis gali bti skirtingas

Kai kurie genai yra didesni u kitus

Tai padidina mutacijos tikimyb

Kai kurie genai yra taip isidst chromosomose, kad tampa jautresni mutacijoms

Jie yra vadinami kartaisiais takais (hot spots)

Kartieji takai taip pat gali bti randami ir geno viduje

Gene aptinkamos tam tikros sritys, kuriose mutacijos vyksta

ymiai daniau, nei kitose srityse


27

28

Daug mutacij vyksta tiksliai toje paioje geno

vietoje

Geno mutacij danis (mutation frequency) yra nustatomas mutavusi gen skaii padalinus i bendro gen skaiiaus populiacijoje

Jei 1 milijonas bakterij buvo ista ir tarp j nustatyta 10 mutant, tada

mutacij danis yra 1 i 100,000 arba 10-5

Mutacij danis priklauso ne tik nuo mutavimo greiio, bet ir nuo

Mutacij pasireikimo laiko

Tikimybs, kad mutacija bus perduota sekanioms kartoms


29

Spontanins mutacijos atsiranda dl trij tip chemini pokyi

1. Depurininimo

2. Deamininimo

3. Tautomerini virsm

Spontanini mutacij prieastys

30

Daniausias pokytis

Depurininimas yra purin (guanino ir adenino) paalinimas i DNR

Kovalentins jungtys tarp dezoksiribozs ir purino yra kiek nestabilios

Kartais vyksta spontanin reakcija su vandeniu, dl kurios baz atkabinama nuo cukraus

Susidaro apurinin vieta (apurinic site)

Apurinins vietos gali bti reparuojamos

Taiau jei reparacijos sistema nesuveikia, vykstant replikacijai gali susidaryti mutacija

31

Spontanini mutacij prieastys

32 Spontaninis depurininimas

a) Depurininimas

b) Apurinins vietos replikacija

Depurininimas Apurinin vieta

DNR replikacija

X gali bti A, T, G ar C

Trys i keturi (A, T ir G) yra neteisingi nukleotidai

Todl mutacijos tikimyb yra 75%

Deamininimas yra aminogrups paalinimas i citozino

Kitos bazs nra lengvai deamininamos

33

DNR reparacijos fermentai gali atpainti uracil kaip netinkam DNR baz ir j paalinti

Taiau jei reparacijos sitema nesuveikia, po replikacijos vyksta mutacija, kurios metu C-G virsta A-T

Citozino deamininimas

Taip pat gali vykti 5-metilcitozino deamininimas

34

Timinas yra normalus DNR komponentas

Tai sukelia problem reparacijos fermentams

Jie negali nustatyti, kuri i dviej bazi, esani dviejose DNR grandinse, yra klaidinga

Todl metilintas citozinas yra mutacij atsiradimo kartasis takas

5-metilcitozino deamininimas

Tautomeriniai virsmai yra laikinas bazi struktros pokytis

prastin, stabili timino ir guanino yra ketonin forma

Nedidelis T ir G bazi kiekis gali virsti enoline forma

prastin, stabili adenino ir citozino yra amino forma

Nedidelis A ir C bazi kiekis gali virsti imino forma

ios retos formos skatina AC ir GT bazi por susidarym

Tautomeriniai virsmai sukelia mutacijas tada, kai

vyksta prie pat DNR replikacij

35

36

Reta prasta

37

Klaidingas bazi poravimasis dl tautomerini virsm

38

Laikinas

tautomerinis

virsmas

Grs atgal normali form

Tautomeriniai virsmai ir replikacija sukelia mutacijas

Iki replikacijos

vyksta adenino

tautomerinis

virsmas

Poravimosi

klaida

Vyksta antroji

DNR

replikacija

DNR molekuls, randamos 4 dukterinse lstelse

Mutacija

Daugelis veiksni gali veikti kaip mutagenai, negrtamai pakeiiantys DNR struktr

Mutagenai kelia problem dl dviej pagrindini prieasi:

1. Mutagenai danai dalyvauja isivystant mogaus onkologinms ligoms

2. Mutagenai gali sukelti gen mutacijas, kurios gali bti alingos sekanioms organizm kartoms

Mutageniki veiksniai danai klasifikuojami kaip cheminiai arba fiziniai mutagenai

Kai kurie biologiniai veiksniai taip pat gali sukelti

mutacijas 39

Mutagen tipai

Mutagen pavyzdiai

40

Mutagenai Poveikis DNR struktrai

Cheminiai mutagenai

Nitritin rgtis Deaminina bazes

Hidroksilaminas Hidroksilina citozin

Azoto ipritas Alkilina bazes

Etilmetansulfonatas Alkilina bazes

Proflavinas siterpia (interkaliuoja) DNR grandin

5-bromuracilas Bazs analogas (sijungia DNR vietoje timino)

2-aminopurinas Bazs analogas (sijungia DNR vietoje purino)

Fiziniai mutagenai

UV viesa Skatina timino dimer susiformavim

Rentgeno spinduliai Sukelia bazi ikritas, DNR grandini trkius, ssiuvas ir chromosom trkius

Cheminiai mutagenai skirstomi tris pagrindines grupes

1. Bazi modifikatoriai

2. Bazi analogai

3. Interkaliuojantys junginiai

41

Mutagenai paeidia DNR struktr skirtingais bdais

Bazi modifikatoriai kovalentikai modifikuoja nukleotido struktr

Pavyzdiui, nitritin rgtis pakeiia amino grupes keto grupmis (NH2 =O)

Tai gali paversti citozin uracil, o adenin hipoksantin

Tokios modifikuotos bazs poruojasi su kitokiais nukleotidais, nei nemodifikuotos

Kai kurie cheminiai mutagenai suardo taisyklingas poras

alkilindami bazes, esanias DNR struktroje

Pavyzdiai: Azoto ipritas ir etilmetansulfonatas (EMS)

42

43

is klaidingas poravimasis gali sukelti mutacijas naujose

grandinse po replikacijos

Modifikuot bazi netaisyklingas poravimasis

Matricin grandin Po replikacijos

Interkaliuojantys junginiai turi plokias planarines struktras, kurios geba siterpti dvigub DNR spiral

Tai paeidia spirals struktr

Kai DNR, turinti iuos siterpusius mutagenus, replikuojasi, dukterinje grandinje gali susidaryti vieno nukleotido intarpai arba ikritos

Pavyzdiai:

Akridino daai

Proflavinas

44

Bazi analogai sijungia dukterin DNR grandin replikacijos metu

Pavyzdiui, 5-bromuracilas yra timino analogas

Jis gali bti jungtas DNR vietoje timino

45

Normali pora is tautomerinis

virsmas vyksta gana

danai

Klaidingas

poravimasis

5-BU poravimasis su adeninu arba guaninu

46

5-bromuracilas gali paskatinti AT

bazi por virsti GC bazi pora

Mutacij susidarymas replikacijos metu dl jungiamo 5-bromuracilo

Fiziniai mutagenai bna dviej pagrindini tip

1. Jonizuojanioji radiacija

2. Nejonizuojanioji radiacija

Jonizuojanioji radiacija

Rentgeno ir gama spinduliai

Pasiymi trumpu bangos ilgiu ir didele energija

Gali gilia siskverbti biologines molekules

Sukuria chemikai aktyvias molekules, vadinamas laisvaisiais radikalais

Gali sukelti

Bazi delecijas

DNR grandini trkius

Ssiuvas

Chromosom trkius 47

48

Nejonizuojanioji radiacija

UV viesa

Turi maiau energijos

Negali giliai prasiskverbti biologines molekules

Formuoja susitus timino dimerus

Timino dimerai gali sukelti

mutacijas kai vyksta DNR

replikacija

Mutagenikumui vertinti yra naudojama daug vairi test

Vienas daniausiai naudojam yra Eimso testas

Metod sukr Briusas Eimsas (Bruce Ames)

Naudojamas Salmonella typhimurium kamienas, nesugebantis

sintetinti histidino

ios bakterijos turi mutacij gene, dalyvaujaniame histidino biosintezje. Todl jos negali augti mitybinje terpje, kurioje nra histidino

vykusi kita mutacija (t.y. reversija) atstato gebjim sintetinti histidin. Tokios bakterijos sugeba augti terpje be histidino

Eimso testu nustatomas mutant kiekis, susiformavs Petri lktelje, kurioje auga paveiktos tiriamja mediaga bakterijos

49

Mutagenikumo nustatymas

50 Eimso mutagenikumo tyrimo testas

Ferment, galini

metabolizuoti

mutagen, altinis

Kontrolin lktel rodo, kad

spontanini mutacij danis

yra emas Didelis kolonij kiekis rodo, kad tiriama mediaga gali bti mutagenas

Kadangi dauguma mutacij yra alingos, DNR reparacijos sistemos yra gyvybikai svarbios organizmo igyvenimui Lstelse yra keletas DNR reparacijos sistem,

itaisani skirting tip DNR paaidas

Daugeliu atveju DNR reparacija yra daugiapakopis procesas

1. Surandama DNR struktros anomalija

2. Nenormali DNR paalinama

3. Sintetinama normali DNR

3. DNR REPARACIJA

51

Daniausi DNR reparacijos tipai

Sistema Apraymas

Tiesiogin reparacija Fermentas tiesiogiai atpasta netaisykling DNR struktr ir veria j taisykling struktr

Bazi ar nukleotid ekscizijos reparacija

Pradioje atpastamos netaisyklingos bazs ar nukleotidai ir paalinami i DNR struktros. ioje srityje ikerpamas DNR segmentas. Komplementari DNR grandin naudojama kaip matrica naujam segmentui sintetinti.

Neatitinkani nukleotid reparacija

Procesas, panaus ekscizin reparacij: skirtumas tik tas, kad atpastami neteisingai suporuoti nukleotidai.

Rekombinacin reparacija

Vyksta, jei replikuojantis dl DNR paaidos susidaro nereplikuotos DNR spraga. Vyksta mainai tarp DNR segmento su spraga ir normaliai replikuotos DNR. Po to spraga gali bti upildyta, panaudojant komplementari grandin kaip matric.

52

Keletu atvej nukleotid kovalentins modifikacijos gali bti tiesiogiai paalintos, veikiant specialiems fermentams

Fotoliaz gali reparuoti timino dimerus

Ji perskelia dimerus, atstatydama normali DNR struktr

O6-alkilguanino alkiltransferaz reparuoja alkilintas bazes

Ji pernea metilo ar etilo grup nuo bazs ant alkiltransferazs baltymo cisteino

i reakcija negrtamai inhibuoja alkiltransferaz

53

Paeistos bazs gali bti reparuojamos tiesiogiai

54 Tiesiogin paeist DNR bazi reparacija

a) Tiesiogin timino dimero reparacija b) Metilintos bazs tiesiogin reparacija

DNR fotoliaz kerpa dvi jungtis

tarp timino

dimero

Atstatoma normali dviej timin struktra Atstatoma normali guanino struktra

Alkiltransferaz katalizuoja

alkilo grups paalinim

Bazi ekscizijos reparacijoje (BER) dalyvauja fermentai, priklausantys DNR-N-glikozilazi klasei

ie fermentai gali atpainti nenormali baz ir suardyti jungt tarp jos ir DNR karkaso dezoksiribozs

Priklausomai nuo ries i reparacijos sistema gali paalinti tokias nenormalias bazes, kaip:

Uracil; timino dimerus

3-metiladenin;7-metilguanin

55

Bazi ekscizijos reparacija paalina paeist DNR

56

Priklausomai nuo to, kas yra

paalinamas purinas ar pirimidinas, susidaro apurininiai

arba apirimidininiai saitai

karpos replikacija (nick replication) bt tikslesnis terminas

N-glikozilaz atpasta nenormali baz ir nukerpa jungt tarp bazs ir fosfodezoksiribozinio karkaso

Apirimidininis

nukleotidas AP endonukleaz atpasta trkstam baz ir kerpa DNR karkas trkstamos bazs 5 pusje

karpa

karpos transliacijos regionas

DNR polimeraz naudoja 5-3 egzonukleazin aktyvum paeistai sriiai paalinti; susidariusi spraga upildoma normaliais nukleotidais; ligaz susiuva srities kratus

Svarbus bendrasis DNR reparacijos procesas yra

nukleotid ekscizijos reparacija (NER)

is reparacijos tipas gali reparuoti daugel skirting DNR paaid tip, tarp j

timino dimerus ir chemikai modifikuotas bazes

NER yra randama visuose prokariotuose ir

eukariotuose

Jos molekuliniai mechanizmai geriau ityrinti prokariot lstelse

57

Nukleotid ekscizijos reparacija paalina paeistos DNR segmentus

E. coli NER sistemai veikti reikia keturi pagrindini baltym

Jie ymimi UvrA, UvrB, UvrC ir UvrD

Pavadinti taip dl to, kad dalyvauja ultravioleto viesos indukuot timino dimer reparacijoje

Jie taip pat dalyvauja reparuojant chemines DNR paaidas

UvrA, B, C ir D atpasta ir paalina trump paeistos DNR segment

DNR polimerazs ir ligaz baigia reparacijos proces

58


59

Timino dimeras

UvrAB kompleksas slenka DNR,

iekodamas DNR paaid

Aptikus paaid, UvrA yra paalinami, o vietoje j prisijungia Uvr C

Uvr C padaro pjovas abiejose

timino dimero pusse

60

Daniausiai pjovos yra daromos 4-5 nukleotid atstumu nuo paaidos 3galo ir 8 nukleotid atstumu nuo 5 galo

pjova pjova

Uvr D yra helikaz, paalinanti paeist srit. Uvr B ir C yra paleidiami i komplekso

DNR polimeraz upildo sprag, o DNR ligaz susiuva

Timino dimero nebra

Pigmentin kseroderm gali sukelti defektai septyniuose skirtinguose NER genuose


Keletas mogaus lig isivysto dl paveldim defekt NER genuose

i lig pavyzdiai yra pigmentin kseroderma (xeroderma pigmentosum; XP) ir Kokaino (Cockayne) sindromas (CS)

Abiej sindrom bdingas bruoas yra jautrumas Sauls viesai

61

Bazi neatitikimas yra dar viena DNR struktros anomalija

DNR dvigubos spirals struktra paklsta AT/GC bazi poravimosi taisyklei

Taiau DNR replikcijos metu dl klaidos gali bti jungta netatitinkanti poros baz

DNR polimerazei bdinga 3-5 korekcijos savyb, dl kurios yra aptinkamas ir itaisomas bazi neatitikimas

62

Neatitikimo reparacijos sistema aptinka ir

itaiso bazi por neatitikimus

Taiau jei i korekcija nesuveikia, tada pradeda veikti metilo nukreipiama bazi neatitikimo reparacijos sistema

i reparacijos sistema randama visose organizm ryse. Tai rodo jos gyvybin svarb

mogaus irganizme ios sistemos defektai yra siejami su kai kuri tip navik isivystymu

63



Molekuliniai bazi neatitikimo reparacijos mechanizmai geriausiai ityrinti E. coli

Dalyvauja trys baltymai - MutL, MutH ir MutS

Baltymai pavadinti Mut, kadangi jiems nesant mutacij danis yra ymiai didesnis

Pagrindin MutH ypatyb yra ta, kad jis gali atskirti tvin grandin nuo dukterins

Tvin grandin yra metilinta, o dukterin kol kas nemetilinta

64



65

Veikia kaip jungtis tarp

MutS ir MutH

Metilo nukreipiama bazi neatitikimo reparacija E. coli

MutS baltymas aptinka neatitikim. MutS/MutL kompleksas prisijungia prie MutH, kuris jau yra prisijungs prie hemimetilintos srities

Tvin grandin

Nauja

grandin

Neatitinkanti

baz

MutH kirpimo vieta

MutH daro pjov nemetilintoje grandinje. Egzonukleaz ioje vietoje pradeda skaidyti nemetilint DNR ir sustoja i karto u bazi neatitikimo

66 Metilo nukreipiama bazi neatitikimo reparacija E. coli

MutH kirpimo vieta

DNR polimeraz upildo sprag, DNR ligaz susiuva galus

Neatitinkanti baz reparuota

Kai kurie DNR paaid tipai gali sustabdyti DNR replikacij

Pavyzdiui, timino dimeras sustabdo suporuotos bazs jungim naujai susintetint dukterin grandin

Susidaro replikacijos spraga

Dl ios spragos gali susidaryti chromosom aberacijos ir kitos mutacijos

Taiau ias spragas gali upildyti rekombinacin reparacija

67

Paeista DNR gali bti reparuojama rekombinacijos bdu

68

DNR grandins A ir C turi tas paias sekas

DNR grandins B ir D turi tas paias sekas

Pastaba: Rekombinacin reparacija vyksta tada,

kai jau yra dvi DNR

kopijos

Vykstant rekombinacijai,

A grandins sritis yra pakeiiama C grandins tokia paia sritimi

69

Spraga reparuojama, taiau timino dimeras ilieka

Spraga, esant A grandinje, upildoma DNR polimerazs ir DNR ligazs, panaudojant B grandin kaip matric

DNR dvigrandininiai trkiai yra labai pavojingi lstelei

Dl j chromosomos yra suskaldomos gabaliukus

Juos sukelia jonizuojanioji radiacija ir cheminiai mutagenai

Tipikoje mogaus lstelje per dien susidaro nuo 10 iki 100 dvigrandinini trki

Trkiai gali sukelti chromosom aberacijas

Yra du pagrindiniai j reparacijos bdai:

homologin rekombinacin reparacija (homologous recombination repair; HRR)

nehomologini gal susijungimas (nonhomologous end joining; NHEJ)

70

Dvigrandinini DNR trki rekombinacin reparacija

Ne visa DNR yra reparuojama vienodai intensyviai

Aktyviai transkribuojami prokariot ir eukariot genai yra reparuojami efektyviau, negu netranskribuojama DNR

DNR reparacijos ferment pirmaeilis nukreipimas aktyviai transkribuojamus genus suteikia kelet biologini pranaum

1. Aktyvi gen DNR struktra yra maiau kompaktika

Todl tokie genai yra jautresni DNR paeidiantiems veiksniams

2. DNR sritys, turinios aktyvi gen, yra svarbesns igyvenamumui, negu netranskribuojamos sritys

72

Aktyviai transkribuojamos DNR

reparacija

E. coli baltymas, vadinamas transkripcij ir reparacij sujungianiu faktoriumi (transcription-repair coupling factor; TRCF) tarpininkauja tarp DNR

reparacijos ir transkripcijos

Jis nukreipia NER sistem aktyviai transkribuojamus genus, turinius paeist DNR

i sistema eukariotuose yra ityrinta menkiau; nustatyta keletas baltym, galini atlikti TRCF funkcij

ie baltymai nustatyti tiriant individus, pasiyminius dideliu mutacij daniu

Pvz., tiriant Kokaino sindrom identifikuoti du genai CS-A ir

CS-B, koduojantys baltymus, veikianius kaip TRCF 73

74

TRCF

RNR polimeraz

Timino dimeras

Timino dimeras sustabdo

RNR polimeraz

TRCF veikia kaip helikaz ir paalina RNR polimeraz i paeistos srities

RNR

polimeraz (turi UvrA jungimosi

viet)

Vyksta NER reparacija

Uvr A/B kompleksas

pritraukiamas, o

TRCF paleidiamas

Kai kurios paaidos ivegia vis reparacijos sistem ir lieka DNR

Jos taip pat gali igyventi ir iki DNR replikacijos

Replikacins DNR polimerazs, tokios, kaip E. coli DNR pol III yra jautrios DNR struktros pokyiams

Todl jos negali vykdyti replikacijos, jei DNR struktra yra paeista

Paeistos DNR replikacijai reikalingos specializuotos DNR polimerazs

75

Paeist DNR gali replikuoti paaidas apeinanios DNR polimerazs

ie specializuoti fermentai padeda vykti apeinaniai paaidas DNR sintezei, (translesion DNA synthesis; TLS)

TLS polimerazs turi aktyv centr su laisva, paslankia kiene

Todl jos gali prisitaikyti prie aberantini struktr, esani matricinje grandinje

Neigiama TLS polimerazi savyb yra emas replikacijos tikslumas

Klaid (mutacij) danis svyruoja nuo 10-2 iki 10-3

Kai replikacin DNR polimeraz aptinka paeist DNR srit, ji uleidia viet TLS polimerazei

76

E. coli apeinanti paaidas replikacija vyksta esant ekstremalioms slygoms, kurias skatina DNR paaidos

is reikinys yra vadinamas SOS atsaku

Jo metu pradeda veikti keletas gen, kuri produktai reparuoja DNR, atstato replikacij ir sustabdo prielaikin lsteli dalijimsi

Nereparuota paeista DNR yra replikuojama DNR polimerazi II, IV ir V

77

Documents

Genu Mutacijos Ir Reparacija 11