mikro kunicki4

one być wywoływane przez czynniki endogenne (wewnątrzkomórkow i jak produkty normalnego metabolizmu, np. woda utleniona czy azotyny mogą też być czynniki zewnętrzne, jak na przykład promieniowanie kos lub promieniowanie radioizotopów znajdujących się w środowisku.

Rola polimerazy. Wreszcie mutacje te mogą wynikać z niedoskonałość cesu replikacji DNA. W rozdziale 7 pisaliśmy, że dobór komplementarnych^ w czasie replikacji odbywa się dzięki wytworzeniu mostków wodorowych dzy tymi zasadami. W rzeczywistości jednak mostki wodorowe mogą powgf pomiędzy dowolnymi zasadami, a mostki pomiędzy A i T oraz C i G¹ odznat się jedynie o wiele większą trwałością niż w innych układach par. Energia tóll wodorowych jest bardzo mała, a czas ich trwania bardzo krótki. Samo wy rzanie mostków wodorowych nie wystarczyłoby zatem dla zapewnienia dr tecznej wierności replikacji. Konieczne jest współdziałanie enzymu, polinil DNA, który nie tylko wytwarza wiązania fosfodiestrowe w rosnącym tańculy polinukleotydowym, ale również jest aktywnym czynnikiem w doborze ^ ściwej, komplementarnej zasady.

Wszystkie trzy polimerazy DNA obecne w komórkach prokariotycznyl a więc połimeraza DNA I, II i III, zdolne są do naprawiania błędów przez si^l zrobionych. W przypadku wstawienia błędnej zasady, polimerazy cofają f wzdłuż replikowanej nici DNA, wycinają błędny nukleotyd i wstawią] poprawny.

Zdolność do naprawy błędów jest uwarunkowana aktywnością egzonukleo^ lityczną 3' —>5', którą mają wszystkie trzy polimerazy DNA E. coli. W muf merycznej cząsteczce; polimerazy DNA III aktywność ta jest związana z osob podjednostką e kodowaną przez gen dnaQ, natomiast w monomerycznej połimę razie DNA I egzonukleolityczna aktywność umiejscowiona jest w środków części (domenie) cząsteczki. Niektóre mutacje w genie dnaQ lub w środkowej części genu polA kodującego polimerazę DNA 1 mają efekt „mutatorowy" i zwjj kszają częstość mutaq'i spontanicznych około 1000 razy. Znane są również mutav cje zmniejszające częstość mutacji spontanicznych, nazwane „antymutatorj wymi".

Podobne mutacje opisano w genach kodujących bakteriofagowe polimerazy DNA. Na przykład w bakteriofagu T4, którego DNA jest replikowany w bakti przez własną polimerazę DNA, kodowaną na jego genomie (patrz rozdz. 9pf znane są mutacje w genie polimerazy DNA, oznaczonym symbolem 43. Są mutacje warunkowo letalne, tzn. przejawiające się tylko w temperaturze 42°G; a nie ujawniające się w 33 °C, lub mutacje typu „amber", nie dające efektu w tak zwanych mutantach supresorowych. Wśród tych mutacji są również mutatorow i antymutatorowe.

Wpływ mutacji mutatorowej i antymutatorowej na częstość spontanic mutacji w bakteriofagu T4 pokazuje tabela 10-1. Badano spontaniczną rewer: mutacji rll do typu dzikiego r⁺. Typ dziki, r⁺, faga T4 rośnie zarówno w szczepie Escherichia coli BA, jak i w E. coli K12 (k). Mutant rll rośnie tylko w szczepie Pozwala to na odróżnienie mutanta rll i rewertanta r⁺. Jedynym czynnikiem zmie- %

„•••, _)vW mutacji w genie polimerazy DNA bakteriofaga T4 na częstość mutacji

fintami _

^Cha^{raktervstyka szczepu faga}

Częstość mutacji rll^> r⁴ (xir⁷)

200

320

10000-15000

1

Szczep rll z normalną polimerazą 5^ 'Szczep L97 zawierający mutację genu 43 (polimerazy DNA) ill; obojętną dla procesu mutagenezy

■^ Szczep L56, z mutatorową mutacją w genie 43

Szczep CB87, z anty mutatorową mutacją w genie 43

Mutacje genu 43 miały charakter warunkowo letalny, ujawniający się w temperaturze podwyższonej do _w.g to. Klimuszko, Wl. Kunicki-Goidfinger, 1976.

jest tu polimeraza DNA, skąd wynika, że o częstości mutacji współ-~ ‘' właściwości tego enzymu.

SUMożna by było zapytać: dlaczego, skoro możliwa jest zmiana polimerazy, ■‘która może tak znacznie zmniejszyć częstość mutacji, tego typu antymutatorowe Iggj^erazy nie zostały wyselekcjonowane w czasie ewolucji. Odpowiedź kryje się %tym, iż organizm nie tworzący mutacji nie mógłby podlegać ewolucji. Zbyt ii-JiŚa częstość mutaq'i, z których większość jest szkodliwa, byłaby niekorzystna, l^ jnała — utrudniałaby ewolucję. Toteż w przyrodzie wyselekcjonowały się formy pośrednie, o częstości mutaq'i znacznie mniejszej niż w obecności muta-itorów, ale większej niż w mutantach antymutatorowych.

Mutacje indukowane

Opuszczenie lub dodanie nukleotydu

Błędy w kopiowaniu mogą być związane z opuszczeniem lub dodaniem nukleotydu. Czynnikiem, który wywołuje tego rodzaju zmiany, są barwniki akry-rdynowe, np. proflawina (ryc. 10-5). Cząsteczki tych barwników są płaskimi pier-

Ryc. 10-5. Barwnik akrydynowy

cieniowymi strukturami, wykazującymi dzięki grupom aminowym duże powinowactwo do kwasów nukleinowych. Wiążą się one z DNA, między innymi w ta sposób, iż układają się między również płaskimi, równolegle do siebie leżącymi cząsteczkami zasad. Prowadzi to do odkształcenia spirali DNA, a w rezultacie do opuszczenia lub dodania nukleotydów w czasie replikacji.

313

1

Przypominamy, że A oznacza adeninę, T — tyminę, C — cytozynę, G — guaninę.