Mutageny i procesy powstawania mutacji Strona 2

Określenie „mutagen" oznacza czynnik chemiczny lub fizyczny, który powoduje mutacje.

Mutageny wywołują mutacje trzema różnymi sposobami:

■    Niektóre działają jako analogi zasad i są mylnie wykorzystywane jako substraty podczas syntezy nowego DNA w widełkach replikacyjnych.

■    Niektóre reagują bezpośrednio z DNA, wywołując zmiany strukturalne, które prowadzą do błędnego kopiowania nici matrycowej podczas replikacji DNA. Spojrzenie na poszczególne mutageny ujawni nam, jak różnorodne mogą być te zmiany.

■    Niektóre mutageny działają na DNA pośrednio. Nie wpływają same na strukturę DNA, lecz zamiast tego powodują wytwarzanie w komórce związków chemicznych takich jak nadtlenki, które mają bezpośrednie działanie mutagenne.

Dla mutagenów chemicznych są to następujące związki:

Analogi zasad to zasady purynowe i pirymidynowa na tyle podobne do normalnych, że są włączane do nukleotydów podczas ich syntezy w komórce Powstające nietypowe nukleotydy mogą być wykorzystane jako substraty do syntezy DNA podczas replikacji genomu.

2-aminopuryna - jest analogiem adeniny, którego tautorner aminowy jest komplementarny do tyminy, zaś tautorner iminowy do cytozyny. Forma irninowa jest częstsza niż w przypadku adenozyny, przez co podczas replikacji są indukowane tranzycje T do C.

Czynniki deaminujące również powodują mutacje punktowe. Deaminacja zasad (usunięcie grupy aminowej) zachodzi z pewną częstością spontanicznie w cząsteczkach DNA genomowego, przy czym częstość ta wzrasta pod wpływem związków chemicznych, takich jak kwas azotawy, który deaminuje adeninę, cytozynę i guaninę (tymina nie zawiera grupy aminowej, nie podlega więc deaminacji), czy dwusiarczyn sodowy, który działa tylko na cytozynę.

■ Czynniki alkilujące

Związki takie jak rnetanosulfonian etylowy (EMS) i di-

metylonitrozoamina dodają grupy alkilowe do nukleotydów w cząsteczkach DNA, podobnie jak czynniki metylujące, takie jak obecne w atmosferze halogenki metylu, a także produkty metabolizmu azotynów.

Metylacja, na przykład, często prowadzi do powstania zmodyfikowanych nukleotydów o zmienionych zdolnościach tworzenia wiązań komplementarnych, co powoduje mutacje punktowe.

■    Czynniki in ter kalające

Bromek etydyny oraz inne czynniki interkalujące są płaskimi cząsteczkami, które mogą się wsunąć między pary zasad w podwójnej helisie, powodując niewielkie rozwinięcie się helisy i przez to zwiększenie odległości między sąsiednimi parami zasad

Najważniejsze typy mutagenów fizycznych to:

■    Promieniowanie nadfioletowe (UVj o długości fali 260 nm indukuje dimeryzację sąsiadujących ze sobą zasad pirymidynowych, zwłaszcza gdy są to dwie tyminy (rys. 13.9A), powodując powstanie dimeru cyklobutylowego.

Dimery-

zacja wywołana przez UV z reguły powoduje delecję podczas kopiowania zmodyfikowanej nici.

■    Promieniowanie jonizujące

Mogą

wystąpić mutacje punktowe, delecje oraz insercje, a także poważniejsze uszkodzenia DNA, uniemożliwiające replikację genomu.

■    Ciepło :

powoduje powstanie miejsca AP (apuryno-wego/apirymidynowego), czyli pozbawionego zasady.