Mutagénesis ultravioleta

La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 12 de marzo de 2020; las comprobaciones requieren 3 ediciones .

La mutagénesis ultravioleta se denomina mutagénesis causada por la irradiación de una molécula de ADN con luz ultravioleta [1] .

Después de la irradiación con luz ultravioleta , se forman fotoproductos en la molécula de ADN . En la mayoría de los casos, estos son dímeros de pirimidina de ciclobutano o (6-4)-aductos [1] [2] . Los fotodímeros generalmente se eliminan durante la reparación del ADN [2] [3] [4] . Si no se eliminan todos los fotodímeros, también es posible la síntesis de ADN en una plantilla que contiene fotodímeros como resultado de una replicación SOS o propensa a errores. Las mutaciones generalmente ocurren en dímeros opuestos en la replicación , reparación o transcripción propensa a errores o SOS [2] [5] [6] [7] . Tal mutagénesisse llama objetivo [7] [8] [9] [10] (de la palabra "objetivo"). A veces, las mutaciones se forman en las denominadas regiones intactas del ADN , a menudo en una pequeña vecindad de dímeros; se trata de una mutagénesis no diana [7] .

Tanto los dímeros de pirimidina de ciclobutano como los aductos (6-4) causan todo tipo de mutaciones: sustituciones de bases (transiciones y transversiones) y cambios de marco (deleciones e inserciones). También hay mutaciones complejas. Estos son cambios en el ADN cuando una de sus secciones es reemplazada por una sección de una longitud diferente y una composición de nucleótidos diferente [11] . No todos los fotodímeros conducen a mutaciones. Por lo general, solo el 5-12% del número total de fotodímeros conduce a mutaciones [12] . Dicho daño a la molécula de ADN que puede causar mutaciones se denomina daño de ADN potencialmente mutagénico o mutaciones potenciales. [13]

Las mutaciones se forman a lo largo del ADN de manera desigual; la mayoría de ellas se localizan en los llamados puntos calientes de la mutagénesis UV. Los puntos calientes de la mutagénesis ultravioleta coinciden con los fotodímeros compuestos por citosina y timina. En algunas regiones del ADN, las mutaciones no ocurren en absoluto; estos son puntos fríos de la mutagénesis UV. [14] Las mutaciones no siempre se forman inmediatamente después de la exposición a un mutágeno. A veces ocurren después de docenas de ciclos de replicación. Este fenómeno se llama mutaciones retardadas. [15] Con la inestabilidad del genoma , la razón principal de la formación de tumores malignos , el número de mutaciones retrasadas y no diana aumenta dramáticamente. [dieciséis]

Mecanismos de formación de mutaciones en varios modelos de mutagénesis ultravioleta

Dentro del modelo de polimerasa generalmente aceptado de mutagénesis ultravioleta, se cree que cualquier dímero de pirimidina de ciclobutano y fotoaductos 6-4 conducen a mutaciones de sustitución de bases diana . Cualquier base de ADN conduce a mutaciones de sustitución de bases no diana [17] . Las mutaciones resultan de la formación de pares de bases de ADN no complementarios debido a errores esporádicos en las ADN polimerasas [18] [19] [20] .

En el modelo tautomérico de polimerasa de mutagénesis ultravioleta, solo se considera que los dímeros de pirimidina de ciclobutano cis-syn que tienen una o ambas bases en ciertas formas tautoméricas raras conducen a mutaciones de sustitución de bases diana . Las mutaciones de sustitución de bases no diana son causadas por bases de ADN en ciertas formas tautoméricas raras si son estables bajo ciertas condiciones. Las mutaciones aparecen como resultado de la formación de pares de bases de ADN complementarios durante la síntesis de una molécula de ADN que contiene tales daños por luz usando polimerasas de ADN modificadas o especializadas [21] .

Si los dímeros de pirimidina de ciclobutano contienen citosina metilada, entonces se supone que una de las razones para la formación de mutaciones de sustitución de bases es la desaminación de 5-metilcitosina [22] , que puede causar transiciones de citosina a timina.

Notas

  1. ↑ 1 2 Auerbach Sh. Problemas de mutagénesis. — M.: Mir, 1978. — 463 p.
  2. ↑ 1 2 3 Tarasov V. A. Mecanismos moleculares de reparación y mutagénesis. — M.: Nauka, 1982. — 226 p.
  3. ↑ Friedberg EC, Walker GC, Siede W. Reparación y mutagénesis del ADN. —Washington: ASM Press, DC, 1995.
  4. ↑ Friedberg EC, Walker GC, Siede W., Wood RD, Schultz RA, Ellenberger T. Reparación y mutagénesis del ADN. — parte 3. Washington: ASM Press. — 2006. 2ª ed.
  5. ↑ Banerjee SK, Borden A., Christensen RB, LeClerc JE, Lawrence CW La replicación dependiente de SOS más allá de un solo dímero de ciclobutano trans-syn TT brinda un espectro de mutación diferente y una mayor tasa de error en comparación con la replicación más allá de esta lesión en una célula no inducida // J .Bacteriol. - 1990. - 172. - P. 2105-2112.
  6. ↑ Jonchyk P., Fijalkowska I., Ciesla Z. La sobreproducción de la subunidad de la ADN polimerasa III contrarresta la respuesta mutagénica SOS de Esthetician coli // Proc. Nat. Academia ciencia EE.UU. - 1988. - 85. - R. 2124-2127.
  7. ↑ 1 2 3 Maor-Shoshani A., Reuven NB, Tomer G., Livneh Z. La replicación altamente mutagénica por la ADN polimerasa V (UmuC) proporciona una base mecánica para la mutagénesis no dirigida de SOS // Proc. nacional Academia ciencia EE.UU. - 2000. - 97. - Pág. 565-570.
  8. ↑ Lawrence CW, Banerjee SK, Borden A., LeClerc JE Los dímeros de ciclobutano TT son lesiones mutagénicas erróneas en lugar de no instructivas // Mol. general Gineta. - 1990. - 222. - P. 166-169.
  9. ↑ LeClerc JE, Borden A., Lawrence CW El fotoproducto de luz ultravioleta timina-timina pirimidina-pirimidina (6-4) es altamente mutagénico e induce específicamente transiciones de 3'-timina-a-citosina en el cólico esteticista // Proc. Nat. Academia ciencia EE.UU. - 1991. - 88. - Pág. 9685-9686.
  10. ↑ Taylor J.-S., Garett DS, Brockie IR, Svoboda DL, Telser J. H Asignación de RMN y estudio de temperatura de fusión del dímero de timina cis-syn y trans-syn que contiene dúplex de d(CGTATTATGC) d(GCATAATACG) // bioquímica. - 1990, - 29. - P.8858-8666.
  11. ↑ Levine JG, Schaaper RM, De Marini DM Mutaciones complejas de cambio de marco mediadas por el plásmido pkm 101: mecanismos mutacionales dedujeron espectros de mutación en Salmonella // Genética. - 1994. - 136. - P. 731-746.
  12. ↑ Lawrence CW, Banerjee SK, Borden A., LeClerc JE TT los dímeros de ciclobutano son lesiones mutagénicas erróneas, en lugar de no instructivas // Mol. y gen. Gineta. - 1990. - 222. - P. 166-169.
  13. ↑ Dubinin N.P. Cambios potenciales en el ADN y mutaciones. - Moscú: Nauka, 1978. - 246 p.
  14. ↑ Parris CN, Levy DD, Jessee J., Seidman MM Efectos proximales y distales del contexto de secuencia en los puntos calientes mutacionales ultravioleta en un vector lanzadera replicado en células de xeroderma // J. Mol. Biol. - 1994. - 236. - Pág. 491-502.
  15. ↑ Little JB, Gorgojo L., Vetrovs H. Aparición tardía de mutaciones genéticas letales y específicas en células de mamífero irradiadas // Int. J. Radiat. oncol. Biol. física - 1990. - 19. - P. 1425-1429.
  16. ↑ Niwa O. Mutaciones dinámicas inducidas por radiación y efectos transgeneracionales // J. Radiation Research. - 2006. - 47. - Pág. B25-B30.
  17. ↑ Maor-Shoshani A., Reuven NB, Tomer G., Livneh Z. La replicación altamente mutagénica por la ADN polimerasa V (UmuC) proporciona una base mecánica para la mutagénesis no dirigida de SOS // Proc. nacional Academia ciencia EE.UU. - 2000. - 97. - Pág. 565-570.
  18. ↑ Bresler SE Teoría de la mutagénesis de reparación incorrecta // Mutat. Res. - 1975. - 29. - Pág. 467-472.
  19. ↑ Pham P., Bertram J. G, O'Donnell M., Woodgate R., Goodman MF Un modelo para mutaciones dirigidas a lesiones SOS en Escherichia coli // Nature. - 2001. - 408. - Pág. 366-370.
  20. ↑ Taylor J.-S. Nueva visión estructural y mecanicista de la regla A y el comportamiento instructivo y no instructivo de los fotoproductos de ADN y otras lesiones // Mutación. Res. - 2002. -510. - Pág. 55-70.
  21. ↑ Grebneva HA Uno de los mecanismos de formación de mutaciones de sustitución dirigidas en la replicación SOS de ADN de doble cadena que contiene dímeros de timina de ciclobutano cis-syn // Environ. mol. Mutageno. - 2006. -47. - Pág. 733-745.
  22. ↑ Cannistraro VJ, Taylor JS Aceleración de la desaminación de 5-metilcitosina en dímeros de ciclobutano por G y sus implicaciones para los puntos críticos de mutación C-a-T inducidos por UV // J. Mol. Biol. - 2009. - 392. - Pág. 1145-1157.