Мутация сдвига рамки считывания
Мутация сдвига рамки считывания — тип мутации в последовательности ДНК, для которого характерна вставка или делеция нуклеотидов, в количестве не кратном трём. В результате происходит сдвиг рамки считывания при транскрипции мРНК. Мутации сдвига рамки считывания делятся на мишенные, немишенные, мишенные задерживающиеся и немишенные задерживающиеся мутации сдвига рамки считывания.
Следует различать мутацию сдвига рамки считывания, в которой происходит вставка или делеция нуклеотида, от однонуклеотидного полиморфизма, в котором происходит замена одного нуклеотида на другой.
Содержание
Механизм действия
В связи с триплетным характером генетического кода, вставка или делеция числа нуклеотидов, не кратных трём, приводит к сильному искажению информации в транскрибируемой мРНК. Также в результате может появиться стоп-кодон, что приводит к преждевременной терминации синтеза протеина.
Также может возникнуть и обратная ситуация, когда изменённый стоп-кодон начинает кодировать какую-либо аминокислоту. Это приводит к аномальному удлинению полипептидной цепи. Когда делеция и вставка кодонов происходят друг за другом последовательно в одной и той же точке цепи кодонов в ДНК, это может привести к синтезу белка нужной длины, но с другой аминокислотой в измененном фрагменте (SNP-мутация — однонуклеотидный полиморфизм).
Мишенная мутация сдвига рамки считывания
Мишенная мутация сдвига рамки считывания — это мутация сдвига рамки считывания, которая появляется напротив повреждений ДНК, способных останавливать синтез ДНК. Например, напротив циклобутановых пиримидиновых димеров[1] — основной причине ультрафиолетового мутагенеза. Термин происходит от слова «мишень». Часть мишенных мутаций сдвига рамки, например, инсерции и делеции в один нуклеотид, можно отнести к точечным мутациям. Они делятся на мишенные делеции, мишенные инсерции, мишенные сложные делеции и мишенные сложные инсерции и, соответственно, на мишенные задерживающиеся делеции, мишенные задерживающиеся инсерции, мишенные задерживающиеся сложные делеции и мишенные задерживающиеся сложные инсерции[2][3].
Механизмы образования мишенных мутаций сдвига рамки считывания
В настоящее время наиболее обоснованной моделью, объясняющей механизм образования мутаций сдвига рамки, считается модель Стрейзингера[4][5], которая предполагает, что причина образования мутаций сдвига рамки лежит в появлении брешей и проскальзывании нити ДНК во время синтеза[6]. Было показано, что образование делеций связано с появлением петель или выпуклостей в молекуле ДНК[7].
В рамках полимеразно-таутомерной модели ультрафиолетового мутагенеза были развиты модели механизмов образования мишенных инсерций[8], мишенных делеций[9] и мишенных сложных инсерций[10], вызванных цис-син-циклобутановыми тиминовыми димерами. Структурный анализ встраивания канонических оснований ДНК напротив цис-син-циклобутановых тиминовых димеров, содержащих тимин в одной определенной редкой таутомерной форме, показал, что напротив них невозможно встроить ни одно каноническое основание так, чтобы образовались водородные связи между основаниями в этой редкой таутомерной форме, и каноническими основаниями ДНК. Напротив цис-син-циклобутановых тиминовых димеров, содержащих молекулы тимина в этой редкой таутомерной форме, могут появиться бреши в один нуклеотид. Проскальзывание нити ДНК и образование петель может привести к образовании делеций или инсерций.
Патологии, вызванные мутациями сдвига рамки считывания
- Болезнь Тея — Сакса
- Гиперхолестеринемия
Напишите отзыв о статье "Мутация сдвига рамки считывания"
Примечания
- ↑ Wang CI, Taylor JS. 1992. In vitro evidence that UV-induced frameshift and substitution mutations at T tracts are the result of misalignment-mediated replication past a specific thymine dimer. Biochemistry 31:3671-3681.
- ↑ Kobayashi S, Valentine MR, Pham P, O’Donnell M, Goodman MF. 2002. Fidelity of Escherichia coli DNA polymerase IV. Preferential generation of small deletion mutations by dNTP-stabilized misalignment. J Biol Chem 277:34198-34207.
- ↑ Kim SR, Matsui K, Yamada P, Gruz P, Nohm T. 2001. Roles of chromosomal and episomal dinB genes encoding Pol IV in targeted and untargeted mutagenesis in Escherichia coli. Mol Genet Genomics 266:207-215.
- ↑ Strand M, Prolla TA, Liskay RM, Petes TD. 1993. Destabilization of tracts of simple repetitive DNA in yeast by mutations affecting DNA mismatch repair. Nature 365:274-276.
- ↑ Bzymek M, Saveson CJ, Feschenko VV, Lovett ST. 1999. Slipped misalignment mechanisms of deletion formation: in vivo susceptibility to nucleases. J Bacteriol, 181:477-482.
- ↑ Streisinger G, Okada J, Emerich J, Newrich J, Tsugita A, Terraghi E, Inouye M. 1966. Frameshift mutations and the genetic code. Cold Spring Harbor Symp Quant Biol 31:77-84.
- ↑ Baase WA, Jose D, Ponedel BC, von Hippel PH, Johnson NP. 2009. DNA models of trinucleotide frameshift deletions: the formation of loops and bulges at the primer-template junction. Nucleic Acids Res. 37:1682-1689.
- ↑ Grebneva H. A. 2014. Mechanisms of targeted frameshift mutations: insertions arising during error-prone or SOS synthesis of DNA containing cis-syn cyclobutane thymine dimers. Mol Biol (Mosk) 48:457-467.
- ↑ Grebneva H. A. A polymerase — tautomeric model for targeted frameshift mutations: deletions formation during error-prone or SOS replication of double-stranded DNA containing cis-syn cyclobutane thymine dimers. J. Phot. Mat. Techn. 2015. 1: 19-26.
- ↑ Гребнева Е. А. 2015. Механизмы образования мишенных сложных инсерций при синтезе молекулы ДНК, содержащей цис-син циклобутановые тиминовые димеры. Доклады НАН Украины № 5, с. 145—154.
Литература
- Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека. — М.: «Мир», 1993. — Т. 2. — С. 98. — 415 с. — 12 000 экз. — ISBN 5-03-001775-5.
|
Это заготовка статьи по молекулярной биологии. Вы можете помочь проекту, дополнив её. |
Отрывок, характеризующий Мутация сдвига рамки считывания
– Михаил Феоклитыч, – обратился он к эсаулу, – ведь это опять от немца. Он пг'и нем состоит. – И Денисов рассказал эсаулу, что содержание бумаги, привезенной сейчас, состояло в повторенном требовании от генерала немца присоединиться для нападения на транспорт. – Ежели мы его завтг'а не возьмем, они у нас из под носа выг'вут, – заключил он.В то время как Денисов говорил с эсаулом, Петя, сконфуженный холодным тоном Денисова и предполагая, что причиной этого тона было положение его панталон, так, чтобы никто этого не заметил, под шинелью поправлял взбившиеся панталоны, стараясь иметь вид как можно воинственнее.
– Будет какое нибудь приказание от вашего высокоблагородия? – сказал он Денисову, приставляя руку к козырьку и опять возвращаясь к игре в адъютанта и генерала, к которой он приготовился, – или должен я оставаться при вашем высокоблагородии?
– Приказания?.. – задумчиво сказал Денисов. – Да ты можешь ли остаться до завтрашнего дня?
– Ах, пожалуйста… Можно мне при вас остаться? – вскрикнул Петя.
– Да как тебе именно велено от генег'ала – сейчас вег'нуться? – спросил Денисов. Петя покраснел.
– Да он ничего не велел. Я думаю, можно? – сказал он вопросительно.
– Ну, ладно, – сказал Денисов. И, обратившись к своим подчиненным, он сделал распоряжения о том, чтоб партия шла к назначенному у караулки в лесу месту отдыха и чтобы офицер на киргизской лошади (офицер этот исполнял должность адъютанта) ехал отыскивать Долохова, узнать, где он и придет ли он вечером. Сам же Денисов с эсаулом и Петей намеревался подъехать к опушке леса, выходившей к Шамшеву, с тем, чтобы взглянуть на то место расположения французов, на которое должно было быть направлено завтрашнее нападение.
– Ну, бог'ода, – обратился он к мужику проводнику, – веди к Шамшеву.
Денисов, Петя и эсаул, сопутствуемые несколькими казаками и гусаром, который вез пленного, поехали влево через овраг, к опушке леса.
Дождик прошел, только падал туман и капли воды с веток деревьев. Денисов, эсаул и Петя молча ехали за мужиком в колпаке, который, легко и беззвучно ступая своими вывернутыми в лаптях ногами по кореньям и мокрым листьям, вел их к опушке леса.
Выйдя на изволок, мужик приостановился, огляделся и направился к редевшей стене деревьев. У большого дуба, еще не скинувшего листа, он остановился и таинственно поманил к себе рукою.
Денисов и Петя подъехали к нему. С того места, на котором остановился мужик, были видны французы. Сейчас за лесом шло вниз полубугром яровое поле. Вправо, через крутой овраг, виднелась небольшая деревушка и барский домик с разваленными крышами. В этой деревушке и в барском доме, и по всему бугру, в саду, у колодцев и пруда, и по всей дороге в гору от моста к деревне, не более как в двухстах саженях расстояния, виднелись в колеблющемся тумане толпы народа. Слышны были явственно их нерусские крики на выдиравшихся в гору лошадей в повозках и призывы друг другу.
– Пленного дайте сюда, – негромко сказал Денисоп, не спуская глаз с французов.
Казак слез с лошади, снял мальчика и вместе с ним подошел к Денисову. Денисов, указывая на французов, спрашивал, какие и какие это были войска. Мальчик, засунув свои озябшие руки в карманы и подняв брови, испуганно смотрел на Денисова и, несмотря на видимое желание сказать все, что он знал, путался в своих ответах и только подтверждал то, что спрашивал Денисов. Денисов, нахмурившись, отвернулся от него и обратился к эсаулу, сообщая ему свои соображения.
Петя, быстрыми движениями поворачивая голову, оглядывался то на барабанщика, то на Денисова, то на эсаула, то на французов в деревне и на дороге, стараясь не пропустить чего нибудь важного.
– Пг'идет, не пг'идет Долохов, надо бг'ать!.. А? – сказал Денисов, весело блеснув глазами.
– Место удобное, – сказал эсаул.
– Пехоту низом пошлем – болотами, – продолжал Денисов, – они подлезут к саду; вы заедете с казаками оттуда, – Денисов указал на лес за деревней, – а я отсюда, с своими гусаг'ами. И по выстг'елу…
– Лощиной нельзя будет – трясина, – сказал эсаул. – Коней увязишь, надо объезжать полевее…
В то время как они вполголоса говорили таким образом, внизу, в лощине от пруда, щелкнул один выстрел, забелелся дымок, другой и послышался дружный, как будто веселый крик сотен голосов французов, бывших на полугоре. В первую минуту и Денисов и эсаул подались назад. Они были так близко, что им показалось, что они были причиной этих выстрелов и криков. Но выстрелы и крики не относились к ним. Низом, по болотам, бежал человек в чем то красном. Очевидно, по нем стреляли и на него кричали французы.
– Ведь это Тихон наш, – сказал эсаул.
– Он! он и есть!
– Эка шельма, – сказал Денисов.
– Уйдет! – щуря глаза, сказал эсаул.
Человек, которого они называли Тихоном, подбежав к речке, бултыхнулся в нее так, что брызги полетели, и, скрывшись на мгновенье, весь черный от воды, выбрался на четвереньках и побежал дальше. Французы, бежавшие за ним, остановились.
