Эс буюу организмын үндсэн шинж чанарыг амьдралынхаа туршид, түүнчлэн хэд хэдэн үеийн туршид хадгалахын тулд удамшлын материал нь гадны нөлөөнд тэсвэртэй байх ёстой эсвэл түүнд гарсан өөрчлөлтийг засах механизмтай байх ёстой. Амьд байгальд хоёр хүчин зүйлийг хоёуланг нь ашигладаг. Гурав дахь хүчин зүйл бол эхийн ДНХ-ийн нуклеотидын дарааллыг хуулбарлах явцад хуулбарлах нарийвчлал юм.

Цагаан будаа. 3. 13. ДНХ-ийн хуулбарлах процесст оролцдог уураг

ДНХ-ийн геликаз нь ДНХ-ийн давхар мушгиа тайлж, полинуклеотидын гинжийг тусгаарладаг; тогтворгүй уургууд нь ДНХ-ийн гинжин хэлхээний хэсгийг шулуун болгодог; ДНХ-ийн топоизомераза нь ДНХ-ийн поликарбонатын гинжин хэлхээний аль нэг дэх фосфодиэфирийн холбоог тасалж, мушгиа задрах, репликацын салаа дахь гинжний зөрүүгээс үүссэн хурцадмал байдлыг намдаана; РНХ примаза нь охин хэлхээ болон Оказаки фрагмент бүрт РНХ праймерыг нэгтгэдэг; ДНХ полимераз нь тэргүүлэх хэлхээний тасралтгүй нийлэгжилт, хоцрогдсон хэлхээний Оказаки фрагментуудын синтезийг гүйцэтгэдэг; ДНХ-ийн лигаза нь РНХ праймерыг зайлуулсны дараа Оказаки хэлтэрхийг хооронд нь оёдог

Урвалын хувьд ДНХ молекулууд нь химийн идэвхгүй бодисын ангилалд багтдаг. Зөвхөн ДНХ төдийгүй РНХ (зарим вирус) нь удамшлын бодисын үүрэг гүйцэтгэдэг гэдгийг мэддэг. ДНХ-ийн давуу талыг сонгох нь РНХ-тэй харьцуулахад реактив чанар багатайтай холбоотой гэж үздэг.

Дээр дурдсан хуулбарлах механизм нь ДНХ-ийн бүтцийг нөхөн сэргээхэд маш өндөр нарийвчлалтайгаар тодорхойлогддог. ДНХ хоёр дахин нэмэгдэхэд 1·10 -6 нэмэлт суурь хосын дундаж давтамжтай алдаа гардаг.

Хуулбарлах өндөр нарийвчлалыг хадгалахад гол үүрэг нь ДНХ полимераза фермент юм. Энэ фермент нь цөмийн шүүсэнд агуулагдах нуклеозид трифосфатуудаас (ATP, TTP, GTP, CTP) шаардлагатай нуклеотидыг сонгож, тэдгээрийг загвар ДНХ-ийн хэлхээнд үнэн зөв холбож, өсөн нэмэгдэж буй охин хэлхээнд нэгтгэдэг (3.10-р зургийг үз). Энэ үе шатанд буруу нуклеотидыг оруулах давтамж нь 1·10 -5 суурь хос юм.

ДНХ полимеразын үйл ажиллагааны ийм алдаа нь эх гинжин хэлхээний суурьтай "хууль бус" хос үүсгэдэг азотын суурийн өөрчлөгдсөн хэлбэрүүдтэй холбоотой юм. Жишээлбэл, гуанины оронд цитозины өөрчлөгдсөн хэлбэр нь устөрөгчийг аденинтай холбодог. Үүний үр дүнд алдаатай нуклеотид нь өсөн нэмэгдэж буй ДНХ-ийн гинжин хэлхээнд ордог. Ийм суурийн өөрчлөгдсөн хэлбэр нь ердийн хэлбэрт хурдан шилжсэнээр түүний матрицтай холбоо тасарч, өсөн нэмэгдэж буй ДНХ-ийн гинжин хэлхээний хосгүй 3"-OH төгсгөл гарч ирдэг. Энэ тохиолдолд өөрийгөө засах механизмДНХ полимераза (эсвэл үүнтэй нягт холбоотой фермент - эндонуклеазыг засварлах) -аар явагддаг. Өөрийгөө засах нь ДНХ-ийн гинжин хэлхээнд андуурч орсон нуклеотидын задралаас бүрддэг бөгөөд загвартай хослуулаагүй (Зураг 3.14). Өөрийгөө засах үр дагавар нь алдааны түвшинг 10 дахин (10-5-аас 10-6 хүртэл) бууруулах явдал юм.

Өөрийгөө засах үр дүнтэй хэдий ч ДНХ-ийн давхардлын дараа хуулбарлах явцад алдаа илэрдэг. Энэ нь ялангуяа ойр орчмын субстрат дахь дөрвөн нуклеозидын трифосфатын концентраци эвдэрсэн үед ажиглагддаг. Өөрчлөлтийн нэлээд хэсэг нь аденин ба гуанин (апуринизаци) - пурины суурь алдагдах эсвэл урацил болж хувирдаг цитозины деаминизацитай холбоотой аяндаа үүсэх процессын үр дүнд ДНХ-ийн молекулуудад тохиолддог. Сүүлийн үеийн өөрчлөлтүүдийн давтамж өдөрт 1 геном тутамд 100 хүрдэг.

ДНХ-д агуулагдах үндсүүд нь тэдний хэвийн хослолыг тасалдуулж буй реактив нэгдлүүд, түүнчлэн хэт ягаан туяаны нөлөөгөөр өөрчлөгдөж, ДНХ-ийн хоёр зэргэлдээ тимин үлдэгдэл (тимин димер) хооронд ковалент холбоо үүсэхэд хүргэдэг. Дараагийн репликацийн мөчлөгийн эдгээр өөрчлөлт нь охины ДНХ-ийн суурь хосыг алдах эсвэл зарим хосыг бусадтай солиход хүргэдэг. Эдгээр өөрчлөлтүүд нь үнэндээ ДНХ-ийн хуулбарлах мөчлөг бүрийг дагалддаг боловч давтамж нь байх ёстой хэмжээнээс хамаагүй бага байдаг. Энэ нь механизмын үйл ажиллагааны улмаас ийм төрлийн ихэнх өөрчлөлтүүд арилдагтай холбон тайлбарлаж байна нөхөн төлбөр(Молекулын нөхөн сэргээлт) анхны ДНХ нуклеотидын дараалал.

Засварын механизм нь ДНХ-ийн молекулд хоёр нэмэлт гинж байгаа эсэх дээр суурилдаг. Тэдгээрийн аль нэг дэх нуклеотидын дарааллын гажуудлыг тусгай ферментээр илрүүлдэг. Дараа нь харгалзах хэсгийг салгаж, шинээр сольж, хоёр дахь нэмэлт ДНХ-ийн хэлхээнд нийлэгжүүлнэ. Энэ төрлийн нөхөн төлбөр гэж нэрлэдэг тайралт,тэдгээр. "тайрах" -тай (Зураг 3.15). Энэ нь дараагийн хуулбарлах мөчлөгийн өмнө хийгддэг тул үүнийг бас нэрлэдэг өмнөх хуулбар.

Цагаан будаа. 3.14. ДНХ-ийн синтезийн үед залруулах үйл явцын схем:

I- аденинтэй "хууль бусаар" хосолсон цитоины өөрчлөгдсөн (таутомер) хэлбэрийн нуклеотидын ДНХ-ийн гинжин хэлхээнд орох; II- цитозиныг хэвийн хэлбэрт хурдан шилжүүлэх нь аденинтай хослуулах үйл явцыг алдагдуулдаг; нэгтгэсэн гинжин хэлхээний хосгүй 3"-OH төгсгөл нь ДНХ полимеразын нөлөөн дор түүний цаашдын суналтаас сэргийлдэг; III -ДНХ полимераз нь хууль бус нуклеотидыг зайлуулж, загвартай хослуулсан нэг нь дахин гарч ирдэг. 3 "- OH төгсгөл; IV- ДНХ полимераз нь 3"-OH төгсгөлд гинжийг сунгасаар байна

Анхны ДНХ-ийн бүтцийг сэргээхэд хэд хэдэн ферментийн оролцоо шаардлагатай. Чухал цэгзасварын механизмыг идэвхжүүлэхэд ДНХ-ийн бүтцэд гарсан алдааг илрүүлэх явдал юм. Ихэнхдээ ийм алдаа нь хуулбарлах явцад шинээр нийлэгжсэн гинжин хэлхээнд тохиолддог. Засварлах ферментүүд энэ тодорхой хэлхээг илрүүлэх ёстой. Олон зүйлийн амьд организмд шинээр нийлэгжсэн ДНХ-ийн хэлхээ нь нийлэгжилтээс хоцорч байгаа азотын суурийн метилжилтийн түвшингээр эхийнхээс ялгаатай байдаг. Энэ тохиолдолд метилгүй гинж засварт ордог. ДНХ-ийн хэлхээний эвдрэлийг мөн засварын ферментээр таньж болно. ДНХ-ийн нийлэгжилт тасралтгүй явагддаггүй, харин тусдаа репликоноор явагддаг дээд организмд шинээр нийлэгжсэн ДНХ-ийн хэлхээ тасардаг бөгөөд энэ нь түүнийг таних боломжийг олгодог.

Нэг гинжний пурины суурь алдагдсан үед ДНХ-ийн бүтцийг сэргээх нь гинж гэмтсэн газар дахь фосфоэфирийн холбоог тасалдаг эндонуклеаза ферментийг ашиглан согогийг илрүүлэх явдал юм. Дараа нь хэд хэдэн зэргэлдээ нуклеотид бүхий өөрчлөгдсөн хэсгийг экзонуклеаза ферментээр зайлуулж, түүний оронд нэмэлт гинжин хэлхээний суурийн дарааллын дагуу зөв нуклеотидын дараалал үүсдэг (Зураг 3.15).

Цагаан будаа. 3.15. Таслах схем, ДНХ-ийн өмнөх нөхөн сэргээх

ДНХ-ийн гинжин хэлхээний суурийн аль нэг нь өөрчлөгдөхөд 20 орчим ДНХ гликозилаза ферментүүд үндсэн бүтцийг нөхөн сэргээхэд оролцдог бөгөөд тэдгээр нь суурийн деаминизаци, алкилизаци болон бусад бүтцийн өөрчлөлтөөс үүдэлтэй гэмтлийг хүлээн зөвшөөрдөг. Ийм өөрчлөгдсөн суурийг арилгадаг. Пурин алдагдахтай адил суурьгүй хэсгүүд гарч, засч залруулдаг. Хэрэв хэвийн бүтэц сэргээгдэхгүй бол, жишээлбэл, азотын суурийг ариутгах тохиолдолд зарим хос нэмэлт сууриуд бусдаар солигддог - C-G хосыг T-A хосоор сольж болно. (3.4.2.3 хэсгийг үзнэ үү).

Хэт ягаан туяаны нөлөөн дор полинуклеотидын гинжин хэлхээнд тимин димер (T-T) үүсэх нь хувь хүний ​​өөрчлөгдсөн суурийг танихгүй, харин ДНХ-ийн бүтцэд илүү их хохирол учруулдаг ферментийн оролцоог шаарддаг. Энэ тохиолдолд нөхөн сэргээх үйл явц нь димер агуулсан бүсийг арилгах, нэмэлт ДНХ-ийн хэлхээнд синтез хийх замаар хэвийн нуклеотидын дарааллыг сэргээхтэй холбоотой юм.

Хэрэв тайрах засварын систем нь нэг ДНХ-ийн хэлхээнд үүссэн өөрчлөлтийг засч залруулахгүй бол репликацийн үед энэ өөрчлөлт нь тогтмол бөгөөд ДНХ-ийн хэлхээний өмч болно. Энэ нь нэг хос нэмэлт нуклеотидыг нөгөөгөөр солих эсвэл өөрчлөгдсөн хэсгүүдийн эсрэг шинээр нийлэгжсэн гинжин хэлхээнд завсарлага (цоорхой) үүсэхэд хүргэдэг. ДНХ-ийн хэвийн бүтцийг сэргээх нь репликацийн дараа ч тохиолдож болно.

Хуулбарласаны дараах засварДНХ-ийн шинээр үүссэн хоёр давхар мушгиа хооронд дахин нэгтгэх (фрагмент солилцох) замаар явагддаг. Үзэгдэх гэрлийн нөлөөн дор тимин димерүүд (Т-Т) аяндаа арилаагүй тохиолдолд ДНХ-ийн хэвийн бүтцийг сэргээх нь ийм нөхөн үржихүйн дараах засварын жишээ юм. хөнгөн нөхөн сэргээлт) эсвэл өмнөх репликатив тайрах засварын үед.

Ойролцоох тиминий үлдэгдлүүдийн хооронд үүссэн ковалент холбоо нь тэдгээрийг нэмэлт нуклеотидуудтай холбох чадваргүй болгодог. Үүний үр дүнд засварын ферментээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн шинэ нийлэгжсэн ДНХ-ийн гинжин хэлхээнд завсарлага (цоорхой) гарч ирдэг. Нэг охины ДНХ-ийн шинэ полинуклеотидын гинжин хэлхээний бүрэн бүтэн байдлыг сэргээх нь өөр охин ДНХ-ийн харгалзах хэвийн эх гинжтэй рекомбинацийн улмаас хийгддэг. Дараа нь эхийн гинжин хэлхээнд үүссэн цоорхойг түүнд нэмэлт полинуклеотидын гинжин хэлхээнд нийлэгжүүлэн дүүргэдэг (Зураг 3.16). Хоёр охин ДНХ молекулын гинжин хэлхээний хоорондох рекомбинацаар хийгдсэн ийм нөхөн үржихүйн дараах засварын илрэл нь эгч хроматидын хооронд ихэвчлэн ажиглагддаг материалын солилцоо гэж үзэж болно (Зураг 3.17).

Цагаан будаа. 3.16. Репликатив ДНХ-ийн засварын схем:

I- ДНХ-ийн гинжин хэлхээний аль нэгэнд тимин димер үүсэх;

II- хуулбарласаны дараа эх молекулын өөрчлөгдсөн хэсгийн эсрэг шинээр нийлэгжсэн гинжин хэлхээнд "цоорхой" үүсэх (сум нь "цоорхой" -ыг хоёр дахь охин ДНХ молекулын харгалзах гинжин хэлхээний хэсэгээр дүүргэхийг харуулж байна);

III- дээд молекулын гинжин хэлхээний бүрэн бүтэн байдлыг нөхөн сэргээх, нэмэлт гинжин хэлхээнд нийлэгжсэний улмаас доод молекул дахь рекомбинацын улмаас.

Цагаан будаа. 3.17. Хроматидын хоорондын солилцоо (сумаар харуулсан)

Репликацийн өмнөх болон дараах нөхөн сэргээлтийн үед ДНХ-ийн бүтцэд гарсан гэмтлийн ихэнх хэсгийг сэргээдэг. Гэсэн хэдий ч хэрэв эсийн удамшлын материалд хэт их гэмтэл гарч, зарим нь арилаагүй бол индукц (өдөөх) засварын ферментийн систем (SOS систем) идэвхждэг. Эдгээр ферментүүд нь нэмэлт зарчмыг чанд сахихгүйгээр нийлэгжсэн полинуклеотидын гинжин хэлхээний бүрэн бүтэн байдлыг сэргээж, цоорхойг дүүргэдэг. Ийм учраас заримдаа засварын үйл явц нь өөрөө ДНХ-ийн бүтцэд (мутаци) байнгын өөрчлөлтийн эх үүсвэр болдог. Энэ урвал нь SOS системд мөн хамаарна.

Хэрэв эсэд засвар хийгдэж байгаа ч ДНХ-ийн бүтцэд учирсан гэмтлийн хэмжээ өндөр хэвээр байвал доторх ДНХ-ийн репликацийн процессууд хаагдана. Ийм эс нь хуваагддаггүй бөгөөд энэ нь үр удамд гарсан өөрчлөлтийг дамжуулдаггүй гэсэн үг юм.

ДНХ-ийн гэмтлээс үүдэлтэй эсийн мөчлөгийн саатал, өөрчлөгдсөн удамшлын материалын молекулын засварын боломжгүй байдал нь нийлэгжилтийг p53 генээр удирддаг уургийн оролцоотойгоор өөрийгөө устгах үйл явцыг (апоптоз) идэвхжүүлэхэд хүргэдэг. ) гэмтэлтэй эсийг биеэс зайлуулах зорилгоор.

Тиймээс янз бүрийн засварын ферментүүдийн өргөн хүрээний багц нь ДНХ-ийг тасралтгүй "шалгаж", түүнээс гэмтсэн хэсгийг зайлуулж, удамшлын материалын тогтвортой байдлыг хадгалахад тусалдаг. Репликацийн ферментүүд (ДНХ полимераз ба засварлах эндонуклеаз) ба засварын ферментийн хосолсон үйлдэл нь ДНХ молекул дахь алдааны давтамж багатай байдаг бөгөөд энэ нь геном бүрт 1х10-9 хос өөрчлөгдсөн нуклеотидын түвшинд хадгалагддаг. Хүний геномын хэмжээ нь 3 × 10 9 хос нуклеотид байдаг тул энэ нь хуулбарлах геном тутамд 3 орчим алдаатай гэсэн үг юм. Үүний зэрэгцээ, энэ түвшин хүртэл дэлхий дээр амьдрал оршин тогтнох үед генийн мутацийн хэлбэрээр ихээхэн генетикийн олон янз байдлыг бий болгоход хангалттай юм.

ДНХ-ийн засвар

Нөхөн сэргээх системүүд

2 Таслах засвар. Жишээ ба төрөл

3 ДНХ хуулбарлах алдааг засах

4 Бактерийн рекомбинант (репликацийн дараах) засвар

5 SOS нөхөн төлбөр

ДНХ-ийн засварын систем нь нянгаас хүн рүү шилжих хувьслын хувьд нэлээд консерватив шинж чанартай бөгөөд E. coli-д хамгийн их судлагдсан байдаг.

Хоёр төрлийн нөхөн төлбөрийг мэддэг:шууд ба тайрах

Шууд нөхөн төлбөр

Шууд засвар нь ДНХ-ийн гэмтлийг арилгах хамгийн энгийн арга бөгөөд үүнд ихэвчлэн тодорхой ферментүүд оролцдог бөгөөд тэдгээр нь холбогдох гэмтлийг хурдан (ихэвчлэн нэг үе шатанд) арилгаж, нуклеотидын анхны бүтцийг сэргээдэг.

1. Энэ нь жишээ нь ажилладаг.O6-метилгуанин ДНХ метилтрансфераза

(амиа хорлох фермент) нь метилийн бүлгийг азотын сууринаас өөрийн цистеины үлдэгдэл болгон зайлуулдаг.

E. coli-д энэ уургийн 100 хүртэлх молекулыг 1 минутын дотор нэгтгэж болно. Өндөр эукариоттой төстэй үйл ажиллагаатай уураг нь дотоод болон гадаад алкилизацийн хүчин зүйлээс үүдэлтэй хорт хавдраас хамгаалахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бололтой.

ДНХ-ийн инсертаза

2. ДНХ оруулга

фотолиаз

3. Тимин димерүүд нь "холбоогүй" байдаг шууд нөхөн төлбөроролцоотойгоорфотолиаз, харгалзах фотохимийн хувиргалтыг хийх. ДНХ-ийн фотолиазууд нь 300 - 600 нм долгионы урттай (харагдах хэсэг) гэрлээр идэвхжсэн ферментүүдийн бүлэг бөгөөд тэдгээрийн бүтцэд гэрэл мэдрэмтгий тусгай төв байдаг.

Эдгээр нь байгальд өргөн тархсан бөгөөд нян, мөөгөнцөр, шавж, хэвлээр явагчид, хоёр нутагтан, хүмүүст байдаг. Эдгээр ферментүүд нь ферментийн фотохимийн идэвхжилд оролцдог олон төрлийн кофактор (FADH, тетрагидрофолийн хүчил гэх мэт) шаарддаг. E. coli photolyase нь 35 кДа молекул жинтэй, нягт холбоотой уураг юм олигорибонуклеотид 10-15 нуклеотид уртферментийн үйл ажиллагаанд шаардлагатай.

Шууд нөхөн төлбөрийн жишээ

1. Метилжүүлсэн суурь O 6-мГ метилтрансфераза ферментээр диметилжүүлсэнO6-метилгуанин ДНХ метилтрансфераза (амиа хорлох фермент), метилийн бүлгийг түүний үлдэгдлүүдийн аль нэгэнд шилжүүлдэг

цистеин

2. AP сайтууд гэж нэрлэгддэг ферментийн оролцоотойгоор пуриныг шууд оруулах замаар засч болноДНХ оруулга(Англи оруулгаас - оруулах).

ДНХ – метилжүүлсэн суурь дахь ШУУД ГЭМТЛИЙГ ЗАСАХ ЖИШЭЭНИЙ ДИАГРАМ. О6- мГметилтрансфераза ферментээр деметиляци хийдэг бөгөөд энэ нь метилийн бүлгийг цистеины амин хүчлийн үлдэгдэлд шилжүүлдэг.

3. Фотолиаза нь тимин димерт наалддаг бөгөөд энэ цогцолборыг үзэгдэх гэрлээр (300-600 нм) цацрагийн дараа димер задалдаг.

ДНХ-ийн гэмтлийг ШУУД ЗАСАХ ЖИШЭЭНИЙ ДИАГРАМ – Фотолиаз

Тимин димерт наалддаг ба гэрлийн харагдах спектрээр цацрагийн дараа энэ димер задагдана.

Таслах засвар

(Англи хэлнээс хасах - огтлох).

ТОДОРХОЙЛОЛТ

Таслах засвар орно устгахДНХ-ээс гэмтсэн азотын суурь ба дараагийн сэргэлтхэвийн молекулын бүтэц.

МЕХАНИЗМ

Зүсэлтийг засах нь ихэвчлэн хэд хэдэн ферментийг хамардаг бөгөөд процесс нь өөрөө хамаарна

зөвхөн гэмтээд зогсохгүй ,

гэхдээ бас түүнтэй зэргэлдээх нуклеотидууд .

НӨХЦӨЛ

Зүсэлтийг засахад ДНХ-ийн хоёр дахь (нэмэлт) хэлхээ шаардлагатай. Зүсэлтийг засах ерөнхий хялбаршуулсан диаграммыг Зураг дээр үзүүлэв. 171.

АЛХАМ

Зүсэлтийг засах эхний алхам бол хэвийн бус азотын суурийг арилгах явдал юм. Энэ нь бүлэгт катализатор юмДНХ-Н- гликозилаза- дезоксирибоз ба азотын суурь хоорондын гликозидын холбоог тасалдаг ферментүүд.

АНХААРУУЛГА:

УхүнДНХ-Н- гликозилазуудсубстратын өндөр өвөрмөц шинж чанартай байдаг: энэ гэр бүлийн өөр өөр ферментүүд хүлээн зөвшөөрч, хасдаг янз бүрийн хэвийн бус үндэслэл(8-оксогуанин, урацил, метилпурин гэх мэт).

УбактериДНХ-Н- гликозилазуудИйм субстратын өвөрмөц чанар байхгүй

ЗАСАЛТЫН ЕРӨНХИЙ ЗАСАЛТЫН ФЕРМЕНТҮҮД

ЭНЭ МЕХАНИЗМИЙН ТУСГАЙ АЛХАМ:

Үйл ажиллагааны үр дүнд ДНХ- Н- гликозилазаферментийн дайралтанд өртдөг AP сайт үүсдэг AP эндонуклеаз. Энэ нь ДНХ-ийн молекулын элсэн чихэр-фосфатын нурууг AP сайтад задалж, улмаар дараагийн ферментийн ажиллах нөхцлийг бүрдүүлдэг. экзонуклеазууд, энэ нь нэг ДНХ-ийн хэлхээний гэмтсэн хэсгээс хэд хэдэн нуклеотидыг дараалан салгадаг.

Бактерийн эсүүдэд суллагдсан орон зайг оролцоотойгоор харгалзах нуклеотидуудаар дүүргэдэг ДНХ полимераз I, ДНХ-ийн хоёр дахь (нэмэлт) хэлхээ рүү чиглэсэн.

ДНХ-ийн полимераз I нь давхар судалтай ДНХ-ийн тасрах цэгийн аль нэг хэлхээний 3" төгсгөлийг сунгаж, ижил завсарлагааны 5" төгсгөлөөс нуклеотидыг зайлуулах чадвартай тул,

тэдгээр. ухаарах "Ник нэвтрүүлэг" , энэ фермент ДНХ-ийн засварт гол үүрэг гүйцэтгэдэг. Зассан хэсгүүдийн эцсийн оёдол хийгдэж байна ДНХ лигаз.

Эукариот (хөхтөн амьтдын) эсүүдэд

Хөхтөн амьтдын эсийн ДНХ-ийн тайралтыг засах нь өөр ферментийн идэвхжилийн огцом өсөлт дагалддаг.поли АДR-рибоз полимераз . Ийм зүйл тохиолддог Хроматин уургийн ADP-рибозиляци(гистон ба гистон бус уураг) нь тэдний ДНХ-тэй холбоог сулруулж, нөхөн сэргээх ферментийн хандалтыг нээж өгдөг.

Донор ADP-рибозЭдгээр урвалуудад ажилладагNAD+Рентген туяанаас үүссэн гэмтлийг арилгах явцад нөөц нь ихээхэн шавхагддаг.

Сөрөг цэнэгтэй үлдэгдэл ADP-рибозмолекулын дотоод найрлагаас NAD+радикалаар нэмнэглютаминхүчил эсвэл фосфозеринсаармагжуулахад хүргэдэг хроматин уураг руу эерэг цэнэгүүдЭдгээр уургууд нь ДНХ-тэй холбоо тогтоохыг сулруулдаг.

ФЕРМЕНТИЙН БҮЛЭГ ЮУ ВЭ

ДНХ гликозилазууд

дезоксирибоз ба азотын суурийн хоорондох гликозидын холбоог тасалдаг

Энэ нь хэвийн бус азотын суурийг задлахад хүргэдэг

ДНХ гликозилазууд эс дэх исэлдэлтийн ДНХ-ийн гэмтлийг арилгахад оролцдог прокариот ба эукариотууд, нь маш олон янз бөгөөд субстратын өвөрмөц байдал, орон зайн бүтэц, ДНХ-тэй харилцах аргуудаас ялгаатай.

Хамгийн их судлагдсан ДНХ гликозилазууд нь:

эндонуклеаз III(EndoIII),

амидо пиримидин ДНХ гликозилаз үүсгэдэг (Fpg),

Мут ТТэгээд

Мут Юколи.

Эндонуклеаз IIIE. coli нь ДНХ-ээс "таних" ба тусгайлан ялгардаг исэлдсэн пиримидины суурь.

Энэ фермент нь бөмбөрцөг хэлбэрийн мономер уураг юм 211 амин хүчилүлдэгдэл (моль. масс 23.4 кДа). Endo III-ийг кодлодог генийн дарааллыг тогтоож, нуклеотидын дарааллыг тодорхойлсон. Эндо III бол төмрийн хүхрийн уураг [(4 Fe-4S )2+ уураг] элементтэй хоёрдогч дээд бүтэц"Грек түлхүүр" төрөл (спираль - үсний хавчаар - спираль), ДНХ-тэй холбогдох үйлчилгээ үзүүлдэг. Ижил субстратын өвөрмөц чанар, ижил төстэй амин хүчлийн дараалал бүхий ферментүүдийг мөн тусгаарласан үхэр болон хүний ​​эсүүд.

Амидо пиридин ДНХ гликозилаза үүсгэдэг E. coli нь ДНХ-ээс исэлдсэн гетероциклийн нэгдлүүдийг "таниж" салгадаг. пурины суурь .

ЗАСАХ ЗАСВАРЫН СХЕМ 1-р шат

ДНХН

ЗАСАХ ЗАСВАРЫН СХЕМ

1 ДНХНгликозидаз нь гэмтсэн суурийг арилгадаг

AP эндонуклеаз нь ДНХ-г задалдаг

2 Экзонуклеаз нь олон тооны нуклеотидыг устгадаг

3 ДНХ полимераз нь суллагдсан хэсгийг нэмэлт бодисоор дүүргэдэг

Мононуклеотидууд

ДНХ-ийн лигаза нь зассан ДНХ-ийн хэлхээг хооронд нь холбодог

Мут Т- нуклеозид трифосфатазын идэвхжилтэй 15 кДа молекул жинтэй жижиг уураг, гол төлөв dGTP-ийг dGMP болон пирофосфат болгон гидролиз болгодог.

Мут Т-ийн биологийн үүрэг хуулбарлах явцад каноник бус хос үүсэхээс урьдчилан сэргийлэх явдал юмА: ГТэгээд Х: 8-оксо-Г.

Ийм хосууд хэзээ гарч ирж болно исэлдсэн хэлбэр

dGTP (8-оксо-dGTP)болдог субстратДНХ полимеразууд.

Мут Тгидролиз үүсгэдэг 8-оксо-dGTPdGTP-ээс 10 дахин хурдан.

Тийм байна 8-оксо-dGTPхамгийн тохиромжтой субстратМутТмөн түүний функциональ үүргийг тайлбарладаг.

Мут ЮЭнэ нь аденин ба дезоксирибозын хоорондох N-гликозидын холбоог тасалдаг өвөрмөц аденины ДНХ гликозилаз юм. аденозин,гуанинтай каноник бус хос үүсгэдэг.

Функциональ үүрэгЭнэ фермент нь мутациас урьдчилан сэргийлэх явдал юм

Т:А - Г:А бүрэн бүтэн үлдэгдлийг задлах аденинсуурь хос A: 8-oxo-G.

Нуклеотидын тайралтыг засах

(ДНХ-ийн гэмтлийг арилгах ATP хамааралтай механизм)

IN сүүлийн үедЗүсэлтийг засахдаа ДНХ-ийн гэмтлийг арилгах ATP-аас хамааралтай механизмд онцгой анхаарал хандуулдаг. Энэ төрлийн тайрах засварыг нуклеотидын тайралтын засвар (NER) гэж нэрлэдэг.

Үүнд ХОЁР ҮЕ шат орно :

1. ДНХ-ээс салгахолигонуклеотидын хэсгүүд гэмтэл агуулсан, ба

Экзинуклеаз

2. ферментийн цогцолбор (нуклеаз, ДНХ полимераз, ДНХ лигаза гэх мэт) -ийн оролцоотойгоор ДНХ-ийн гинжин хэлхээний дараагийн сэргээн босголт.

ДНХ-ийн фрагментийг арилгах нь тохиолддог эвдэрсэн хоёр тал дээрнуклеотид. Устгасан олигонуклеотидын хэсгүүдийн урт нь прокариот ба эукариотуудын хооронд ялгаатай байдаг.

Прокариотуудаас ДНХ-ийн хэсгийг салгах

Тиймээс, E. coli, B. subtilus, Micrococcus luteus, фрагментийн урт 12-13 нуклеотид,

Эукариот дахь ДНХ-ийн хэлтэрхийг арилгах

мөн мөөгөнцөр, хоёр нутагтан, хүн төрөлхтөнд - бүрдсэн хэлтэрхий 24-32 нуклеотидууд.

Экзинуклеаз- ДНХ-ийн хэсгүүдийг устгадаг фермент

ДНХ-ийн фрагментийн задралыг ферментээр гүйцэтгэдэгэкзинуклеаз(экцинуклеаз). E. coli-д энэ фермент нь 3 өөр протомероос бүрддэг.

uvrA

увр Б

uvr C

тус бүр нь ДНХ-ийн фрагментийг таслах үед тодорхой функцийг гүйцэтгэдэг. Эдгээр уургийн нэрийг үгийн эхний үсгээр өгдөг"хэт ягаан засвар".

Протомер увр АATPase-ийн үйл ажиллагаатай, ДНХ-тэй димер хэлбэрээр холбогдож, гүйцэтгэдэг

хохирлыг анх хүлээн зөвшөөрөх ба

уяхувр Б

Протомер uvr Bбайна:

1. Далд Конформацийг өөрчлөх, ДНХ-ийн давхар мушгиа тайлахад шаардлагатай ATPase ба далд геликазын идэвхжил;

2. Эндонуклеаз үйл ажиллагаа, хоорондын нуклеотид (фосфодиэстер) холбоог салгахZ" - төгсгөлжижиглэсэн фрагмент.

Протомер uvr Cшиг ажилладаг эндонуклеаз, ДНХ-ийн хэлхээний завсарлагаантай хамт засч байна5" төгсгөлтэйхэсгийг хайчилж ав.

Тиймээс протомеруудuvr A, uvr B, uvr Cтодорхой дарааллаар ДНХ-тэй харилцан үйлчилж, ATP-аас хамааралтай урвал явуулдаголигонуклеотидын фрагментийн хуваагдал засч байгаа ДНХ-ийн хэлхээнээс.

ДНХ молекул дахь үүссэн цоорхойг ДНХ полимераз I ба ДНХ лигазын оролцоотойгоор сэргээдэг. Дээрх ферментүүдтэй тайрах засварын загварыг Зураг дээр үзүүлэв. 172.

Хүний зүсэлтийг засах

Хүний тайрах засвар нь мөн ATP-аас хамааралтай бөгөөд үүнд багтдаггурван үндсэн үе шат :

хохирлыг хүлээн зөвшөөрөх,

давхар ДНХ хэлхээ огтлох

бууруулах синтез ба

зассан судсыг боох.

Гэсэн хэдий ч хүний ​​ДНХ-ийн тайралт засвар үйлчилгээ орно

25 өөр полипептид ,

16 Эдгээр нь протомер болох олигонуклеотидын фрагментийг задлахад оролцдогэкзинуклеазууд,

болон бусад нь 9 молекулын зассан хэсгийн нийлэгжилтийг явуулна.

Хүний ДНХ-ийн засварын системд транскрипцийн уураг маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

РНХ полимераз II Тэгээд

TF Mon- транскрипцийн зургаан үндсэн хүчин зүйлийн нэг эукариотууд.

Эукариотуудын нэгэн адил прокариотуудад тайрах засвар нь ДНХ-ийн үйл ажиллагааны төлөв байдлаас хамаардаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Хуулбарласан ДНХ илүү хурдан сэргээгддэг

транскрипцээс илүү идэвхгүй.

Энэ үзэгдлийг дараах хүчин зүйлүүдээр тайлбарлаж байна.

хроматин бүтэц,

хуулбарласан ДНХ-ийн хэсгүүдийн гинжин хэлхээний гомологи,

хэлхээний эвдрэлийн нөлөө ба түүний РНХ полимеразад үзүүлэх нөлөө.

АНХААРУУЛГА:

ДНХ КОДОХ ГИНЖ (мэдээлэл хадгалах сүлжээ)

ДНХ-ийн матрицын хэлхээ (мэдээллийг үүнээс хуулбарласан)

зэрэг их хэмжээний хохирол учирсан нь мэдэгдэж байна тимин димер үүсэх, хэрэв тэдгээр нь тохиолдвол бактери болон хүний ​​аль алинд нь транскрипцийг блоклодог матрицын гинжДНХ (гэмтэл кодлохгинж нөлөөлөхгүй байхтранскрипцийн цогцолбор руу). РНХ полимераз нь ДНХ-ийн гэмтлийн голомт дээр зогсож, транскрипцийн цогцолборын үйл ажиллагааг блоклодог.

Транскрипц-засах холбоосын хүчин зүйл (TRCF) .

E. coli-д транскрипцийн засварыг нэмэгдүүлэх нь нэг тусгай уурагаар дамждаг.транскрипц-засах холбоосын хүчин зүйл (TRCF) .

Энэ уураг нь дэмждэг :

1. ДНХ-ээс РНХ полимеразыг салгах

2. нэгэн зэрэг уургийн цогцолбор үүсэхийг өдөөдөг,

Гэмтсэн талбайн нөхөн сэргээлт хийх.

Засвар хийж дууссаны дараа РНХ полимераз анхны байрлалдаа буцаж, транскрипц үргэлжлэх болно (зураг харна уу).

Тиймээс тайрах засварын ерөнхий схем

1. ДНХ-Н -гликозилаз нь гэмтсэн суурийг арилгадаг

2. AP endonuclease нь ДНХ-ийн гинжийг тасалдаг

3. Экзонуклеаз нь олон тооны нуклеотидыг устгадаг

4. ДНХ полимераз нь суллагдсан хэсгийг дүүргэдэг

Нэмэлт нуклеотидууд

5. ДНХ-ийн лигаза нь зассан ДНХ-ийн хэлхээг хооронд нь холбодог

ДНХ-ийн хуулбарлах алдаа засах

метилжилтээр

ДНХ-ийн хуулбарлах явцад азотын суурийн хосолсон алдаа нь ихэвчлэн тохиолддог (нянгийн хувьд 10 мянган нуклеотид тутамд нэг удаа), үүний үр дүндДНХ-ийн охин хэлхээнд эх гинжин хэлхээний нуклеотидыг нөхдөггүй нуклеотидууд орно -таарахгүй(англи. үл нийцэх n д харгалзах).

ХэдийгээрДНХ полимераз IПрокариотууд нь буруу хавсарсан нуклеотидыг арилгах хүчин чармайлтаа өөрөө засах чадвартай байдаг. заримдаа тэд хангалтгүй байдаг, дараа нь зарим буруу (нэмэлт бус) хосууд ДНХ-д үлддэг.

Энэ тохиолдолд засварыг ашиглан хийдэг тодорхой системхолбоотойДНХ метилизаци . Энэхүү засварын системийн үйлдэл нь репликацийн дараа тодорхой хугацааны дараа (хэдэн минут) ДНХ метилизацид ордогт суурилдаг.

E. coli-д метилжүүлсэнихэвчлэн аденин боловсролтой

N6-метил-аденин (N6-mA).

Энэ хүртэл шинээр нийлэгжсэн(охин компани)гинж нь метилгүй хэвээр байна.

Хэрэв ийм гинж нь хослогдоогүй нуклеотид агуулдаг бол энэ нь засварт ордог: Тиймээсметилжилтийн тэмдэг ДНХ ба

алдаа засах системийг багтаасан болно хуулбарлах.

Энэхүү засварын системд тусгай бүтцийг хүлээн зөвшөөрдөг.

дэд дараалалG-N6-mA-T-CТэгээд дараагийнцаана нь деформаци байдаг

нэмэлт зүйл байхгүй давхар мушгиа (доорх зураг).

Хослогдоогүй нуклеотидыг устгахад хагас метилжүүлсэнДНХ молекул нь ДНХ-ийн молекулын гадаргууг сканнердах нэлээн нарийн төвөгтэй засварын ферментийн цогцолборыг агуулдаг.хүүхдийн гинжний хэсгийг таслав хандах таарахгүй, улмаар хөгжих нөхцөлийг бүрдүүлдэг

түүний шаардлагатай (нэмэлт) нуклеотидууд.

Энэ цогцолборын өөр өөр бүрэлдэхүүн хэсгүүд өөр өөр үйл ажиллагаатай байдагнуклеаз,

спираль,

ATPase,

ДНХ-д эвдрэл, нуклеотидын задралд оруулах, ДНХ-ийн давхар мушгиа тайлах, молекулын засварласан хэсгийн дагуу цогцолборын хөдөлгөөнийг эрчим хүчээр хангахад шаардлагатай.

Бүтэц, үйл ажиллагааны хувьд ижил төстэй засварын ферментийн цогцолборыг хүний ​​биед илрүүлсэн.

Рекомбинант (репликативын дараах) засвар

Ямар нэг шалтгаанаар дээр дурдсан засварын систем эвдэрсэн тохиолдолд ДНХ-ийн гинжин хэлхээнд цоорхой (дутуу засварлагдаагүй хэсгүүд) үүсч болно. заримдаа нэлээд чухал хэмжээтэй байдаг, энэ нь хуулбарлах системийг тасалдуулж, эсийн үхэлд хүргэж болзошгүй юм.

Энэ тохиолдолд эс нь нэг ДНХ молекулыг засахын тулд репликацийн дараа олж авсан өөр ДНХ молекулыг ашиглах боломжтой, өөрөөр хэлбэл энэ зорилгын механизмыг татах боломжтой болно.дахин нэгтгэх.

Бактерийн дотор

Бактерийн хувьд энэ нь рекомбинант засварт оролцдог.уураг Rec A. Энэ нь ДНХ-ийн нэг судалтай бүстэй холбогдож, түүнийг дахин нэгтгэхэд оролцдогөөр ДНХ молекулын бүрэн бүтэн хэлхээний гомолог бүсүүд .

Үүний үр дүнд ДНХ-ийн молекулын эвдэрсэн (цоорхой агуулсан) болон бүрэн бүтэн хэлхээ хоёулаа шинэчлэгддэг. хосолсонДНХ-ийн бүрэн бүтэн хэсгүүдтэй бөгөөд энэ нь дээр дурдсан системээр дамжуулан засвар хийх боломжийг нээж өгдөг.

Энэ тохиолдолд байж болно огтлохтодорхой фрагмент ба

дүүргэхтүүний тусламжтайгаар гэмтэлтэй хэлхээний цоорхой.

ДНХ-ийн гинжин хэлхээнд үүссэн цоорхой, завсарлага нь оролцоотойгоор дүүрдэгДНХ полимераз I ба ДНХ лигаз .

SOS нөхөн төлбөр

Энэ систем оршин тогтнохыг анх 1974 онд М.Радман дэвшүүлсэн. Мөн тэрээр олон улсын аюулын дохиог "SOS" (бидний сүнсийг аврах)-ыг оруулснаар энэ механизмд нэр өгчээ.

Үнэн хэрэгтээ энэ систем хэзээ асах болно ДНХ-ийн гэмтэл маш их болж, эсийн амьдралд заналхийлж байна. Энэ тохиолдолд ДНХ-ийн засвартай холбоотой янз бүрийн эсийн үйл явцад оролцдог олон төрлийн генийн идэвхжил үүсдэг.

ДНХ-ийн гэмтлийн хэмжээгээр тодорхойлогддог тодорхой генийг оруулах нь өөр өөр ач холбогдолтой эсийн хариу урвалд хүргэдэг (стандартаас эхлээд). эвдэрсэн хохирлыг арилгахнуклеотид ба төгсгөл дарангуйлалэсийн хуваагдал).

Хамгийн их судалсанSOS нөхөн төлбөргол оролцогчид нь кодлогдсон уураг байдаг E. coli-д генүүд Rec AТэгээдЛекс А.

Тэдний эхнийх нь олон үйлдэлт юмRec A уураг, оролцож байна

В ДНХ-ийн дахин нэгдэл, мөн түүнчлэн

В генийн транскрипцийн зохицуулалт фаг ламбда, E. coli-д нөлөөлдөг,

ба хоёр дахь (Lex A уураг)байна дарангуйлагчзориулагдсан том бүлгийн генийн транскрипц ДНХ-ийн засварбактери. Хоригдсон эсвэл шийдэгдсэн үед засвар идэвхжсэн.

Холбох Lex A-тай Rec Aхүргэдэг Сүүлийнх нь хуваагдах хүртэлба үүний дагуу засварын генийг идэвхжүүлэх.

Хариуд нь бактерийн SOS системийн индукц нь үйлчилдэгфаг ламбда аюулын дохиоба зөгнөлөөс шилжихэд хүргэдэг идэвхгүй, идэвхтэй (литик) заморшихуй, үүгээрээ үүсгэнэ хост эсийн үхэл.

SOS засварын системийг зөвхөн нянгаас гадна амьтан, хүмүүст ч илрүүлсэн.

SOS ДНХ-ийн гэмтлийг засахад оролцдог генүүд

Дүгнэлт

ДНХ-ийн эвдрэлийг арилгах нь бусад үндсэн молекул генетикийн үйл явцтай нягт холбоотой. хуулбарлах, хуулбарлах, дахин нэгтгэх.Эдгээр бүх процессууд болж хувирдаг хоорондоо холбогдсонВ нийтлэг системОлон тооны янз бүрийн уургаар үйлчилдэг харилцан үйлчлэл, тэдгээрийн ихэнх нь олон үйлдэлт молекулууд юм. генетикийн мэдээллийн хэрэгжилтэд хяналт тавихпро- ба эукариот эсүүдэд. Үүний зэрэгцээ байгаль нь илт харагдаж байна "харамчлахгүй"хяналтын элементүүд дээр, үүсгэх маш нарийн төвөгтэй системүүдЭдгээр ДНХ-ийн засвар нь үүнийг гэмтээдэг аюултайбие махбодь, ялангуяа түүний үр удамд зориулсан. Нөгөөтэйгүүр, нөхөн сэргээх чадвар нь организмын удамшлын статусыг хадгалахад хангалтгүй тохиолдолд програмчлагдсан эсийн үхэл шаардлагатай болдог.апоптоз..

НУКЛЕОТИДИЙГ ЗАСАХ СХЕМ Э. COLIEXINUCLEASE-ИЙН ОРОЛЦООНД

1. ШИНЖИЛГЭЭНИЙ БИЕ ДААГҮЙ МЕХАНИЗМ

2. ТРАНСКРИПЦИЙН ХАМААРАЛТАЙ МЕХАНИЗМ

3. ЗАСВАРЫН ЕРӨНХИЙ ШАТ

ДОМОГ

А - уурагuvr А

B - уурагuvr IN

C - уурагuvr ХАМТ

жижиг хар гурвалжин - тэмдэг нь гэмтлийн байршлыг заана

ДНХ-ийн метиляцитай холбоотой засварын схем

Нөхөн төлбөр

ДНХ молекулын гинжин хэлхээнд гарч буй өөрчлөлтийг "засах" чадварыг нэрлэнэ. Анхны бүтцийг сэргээхэд дор хаяж 20 уураг оролцдог: ДНХ-ийн өөрчлөгдсөн хэсгүүдийг таних, тэдгээрийг гинжнээс салгах, нуклеотидын зөв дарааллыг сэргээх, сэргээгдсэн фрагментийг ДНХ молекулын үлдсэн хэсэгтэй холбох.

ДНХ-ийн химийн бүтэц, шинж чанаруудын жагсаасан шинж чанарууд нь түүний гүйцэтгэх үүргийг тодорхойлдог. ДНХ нь генетикийн мэдээллийг бүртгэж, хадгалж, үржүүлж, шинэ үеийн эс, организмын хооронд түүнийг хэрэгжүүлэх үйл явцад оролцдог.

Рибонуклейн хүчил - РНХ -

янз бүрийн хэмжээ, бүтэц, функц бүхий молекулуудаар төлөөлдөг. Бүх РНХ молекулууд нь ДНХ молекулын тодорхой хэсгүүдийн хуулбар бөгөөд өмнө дурдсан ялгаанаас гадна түүнээс богино бөгөөд нэг гинжээс бүрддэг. Бие биенээ нөхдөг нэг РНХ-ийн гинжин хэлхээний бие даасан хэсгүүдийн хооронд суурь хосолсон (A-тай Y, G-тэй C) ба мушгиа хэсгүүд үүсэх боломжтой. Үүний үр дүнд молекулууд нь тодорхой хэлбэрийг олж авдаг.

Матриц буюу мэдээлэл, РНХ (мРНХ, мРНХ) нь ДНХ-ийн мэдээллийн дараалалд нэмэлт, РНХ полимераза ферментийн хяналтан дор цөмд нийлэгжиж, энэ мэдээллийг рибосом руу шилжүүлж, уургийн молекулын синтезийн матриц болдог. Хуулбарласан мэдээллийн хэмжээнээс хамааран мРНХ молекул нь өөр өөр урттай байж болох ба бүх эсийн РНХ-ийн 5 орчим хувийг эзэлдэг.

Рибопротейн РНХ (рРНХ) нь голчлон цөмд, рРНХ генийн бүсэд нийлэгждэг бөгөөд олон янзаар төлөөлдөг. молекул жинрибосомын том, жижиг дэд хэсгүүдийг бүрдүүлдэг молекулууд. rRNA нь эсийн нийт РНХ-ийн 85%-ийг эзэлдэг.

Дамжуулах РНХ (tRNA) нь эсийн РНХ-ийн 10 орчим хувийг бүрдүүлдэг. 40 гаруй төрлийн тРНХ байдаг. Удамшлын мэдээллийг хэрэгжүүлэхдээ тРНХ бүр тодорхой амин хүчлийг хавсаргаж, полипентидийн угсралтын газар руу зөөдөг. Эукариотуудад тРНХ нь 70-90 нуклеотидээс тогтдог.

Эсийн бүтэц

Үүрэн холбооны зохион байгуулалтын төрлүүд.

Дэлхий дээр одоо байгаа олон янзын организмын дотроос хоёр бүлгийг ялгаж үздэг: эсийн бүтэцгүй вирус ба фагууд; бусад бүх организмууд нь янз бүрийн эсийн амьдралын хэлбэрүүдээр илэрхийлэгддэг. Хоёр төрлийн үүрэн холбооны зохион байгуулалт байдаг: прокариот

Тэгээд эукариот (

1-р зургийг үз ).

Прокариот эсүүд нь харьцангуй энгийн бүтэцтэй байдаг. Тэд морфологийн хувьд тусдаа цөмтэй байдаггүй; цорын ганц хромосом нь дугуй хэлбэртэй ДНХ-ээр үүсгэгддэг бөгөөд цитоплазмд байрладаг; мембраны эрхтэн байхгүй (тэдгээрийн функцийг плазмын мембраны янз бүрийн нэвчилтээр гүйцэтгэдэг); цитоплазм нь олон тооны жижиг рибосом агуулдаг; Микро гуурсан хоолой байхгүй тул цитоплазм нь хөдөлгөөнгүй, цилиа, туг нь тусгай бүтэцтэй байдаг. Бактерийг прокариот гэж ангилдаг.

Орчин үеийн ихэнх амьд организмууд эукариотуудын супер хаант улсад нэгдсэн ургамал, мөөгөнцөр эсвэл амьтан гэсэн гурван хаант улсын аль нэгэнд харьяалагддаг.

Организмаас бүрдэх тоо хэмжээнээс хамааран сүүлчийнх нь нэг эст ба олон эст хуваагдана. Нэг эсийн организмууд нь бүх үүргийг гүйцэтгэдэг нэг эсээс бүрддэг. Эдгээр эсүүдийн ихэнх нь олон эст организмын эсүүдээс хамаагүй илүү төвөгтэй байдаг. Бүх прокариотууд нь нэг эст, мөн эгэл биетэн, зарим ногоон замаг, мөөгөнцөр юм.

Цагаан будаа. 3.14. ДНХ-ийн синтезийн үед залруулах үйл явцын схем:

I-аденинтэй "хууль бусаар" хосолсон цитоины өөрчлөгдсөн (таутомер) хэлбэрийн нуклеотидын ДНХ-ийн гинжин хэлхээнд орох; II - цитозины хэвийн хэлбэрт хурдан шилжих нь түүний аденинтай хосолсон байдлыг алдагдуулдаг; нийлэгжсэн гинжин хэлхээний хосгүй 3"-OH төгсгөл нь ДНХ полимеразын нөлөөн дор түүний цаашдын суналтаас сэргийлдэг; III - ДНХ полимераз нь хууль бус нуклеотидыг зайлуулдаг бөгөөд үүний үр дүнд матрицтай хосолсон 3"-OH төгсгөл дахин гарч ирдэг; IV - ДНХ полимераз нь 3"-OH төгсгөлд гинжин хэлхээг үргэлжлүүлдэг

Анхны ДНХ-ийн бүтцийг сэргээхэд хэд хэдэн ферментийн оролцоо шаардлагатай. Засварын механизмыг идэвхжүүлэх чухал цэг бол ДНХ-ийн бүтцэд гарсан алдааг илрүүлэх явдал юм. Ихэнхдээ ийм алдаа нь хуулбарлах явцад шинээр нийлэгжсэн гинжин хэлхээнд тохиолддог. Засварлах ферментүүд энэ тодорхой хэлхээг илрүүлэх ёстой. Олон зүйлийн амьд организмд шинээр нийлэгжсэн ДНХ-ийн хэлхээ нь нийлэгжилтээс хоцорч байгаа азотын суурийн метилжилтийн түвшингээр эхийнхээс ялгаатай байдаг. Энэ тохиолдолд метилгүй гинж засварт ордог. ДНХ-ийн хэлхээний эвдрэлийг мөн засварын ферментээр таньж болно. ДНХ-ийн нийлэгжилт тасралтгүй явагддаггүй, харин тусдаа репликонуудад шинээр нийлэгжсэн ДНХ-ийн хэлхээ тасардаг бөгөөд энэ нь түүнийг таних боломжийг олгодог дээд организмд.

Нэг гинжний пурины суурь алдагдсан үед ДНХ-ийн бүтцийг сэргээх нь гинж гэмтсэн газар дахь фосфоэфирийн холбоог тасалдаг эндонуклеаза ферментийг ашиглан согогийг илрүүлэх явдал юм. Дараа нь хэд хэдэн зэргэлдээ нуклеотид бүхий өөрчлөгдсөн хэсгийг экзонуклеаза ферментээр зайлуулж, түүний оронд нэмэлт гинжин хэлхээний суурийн дарааллын дагуу зөв нуклеотидын дараалал үүсдэг (Зураг 3.15).

Цагаан будаа. 3.15. Таслах схем, ДНХ-ийн өмнөх нөхөн сэргээх

ДНХ-ийн гинжин хэлхээний суурийн аль нэг нь өөрчлөгдөхөд 20 орчим ДНХ гликозилаза ферментүүд үндсэн бүтцийг нөхөн сэргээхэд оролцдог бөгөөд тэдгээр нь суурийн деаминизаци, алкилизаци болон бусад бүтцийн өөрчлөлтөөс үүдэлтэй гэмтлийг хүлээн зөвшөөрдөг. Ийм өөрчлөгдсөн суурийг арилгадаг. Пурин алдагдахтай адил суурьгүй хэсгүүд гарч, засч залруулдаг. Хэрэв хэвийн бүтэц сэргээгдэхгүй бол, жишээлбэл, азотын суурийг ариутгах тохиолдолд зарим хос нэмэлт сууриуд бусдаар солигддог - C-G хосыг T-A хосоор сольж болно. (3.4.2.3 хэсгийг үзнэ үү).

Хэт ягаан туяаны нөлөөн дор полинуклеотидын гинжин хэлхээнд тимин димер (T-T) үүсэх нь хувь хүний ​​өөрчлөгдсөн суурийг танихгүй, харин ДНХ-ийн бүтцэд илүү их хохирол учруулдаг ферментийн оролцоог шаарддаг. Энэ тохиолдолд нөхөн сэргээх үйл явц нь димер агуулсан бүсийг арилгах, нэмэлт ДНХ-ийн хэлхээнд синтез хийх замаар хэвийн нуклеотидын дарааллыг сэргээхтэй холбоотой юм.

Хэрэв тайрах засварын систем нь нэг ДНХ-ийн хэлхээнд үүссэн өөрчлөлтийг засч залруулахгүй бол репликацийн үед энэ өөрчлөлт нь тогтмол бөгөөд ДНХ-ийн хэлхээний өмч болно. Энэ нь нэг хос нэмэлт нуклеотидыг нөгөөгөөр солих эсвэл өөрчлөгдсөн хэсгүүдийн эсрэг шинээр нийлэгжсэн гинжин хэлхээнд завсарлага (цоорхой) үүсэхэд хүргэдэг. ДНХ-ийн хэвийн бүтцийг сэргээх нь репликацийн дараа ч тохиолдож болно.

Репликативын дараах засварыг шинээр үүссэн хоёр ДНХ-ийн хос мушгиа хооронд дахин нэгтгэх (фрагмент солилцох) замаар гүйцэтгэдэг. Ийм репликацийн дараах засварын жишээ бол тимин димерүүд (Т-Т) үүсэх, харагдах гэрлийн нөлөөн дор аяндаа арилдаггүй (гэрлийн засвар) эсвэл репликацын өмнөх тайралт засварын үед ДНХ-ийн хэвийн бүтцийг сэргээх явдал юм.

Ойролцоох тиминий үлдэгдлүүдийн хооронд үүссэн ковалент холбоо нь тэдгээрийг нэмэлт нуклеотидуудтай холбох чадваргүй болгодог. Үүний үр дүнд засварын ферментээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн шинэ нийлэгжсэн ДНХ-ийн гинжин хэлхээнд завсарлага (цоорхой) гарч ирдэг. Нэг охины ДНХ-ийн шинэ полинуклеотидын гинжин хэлхээний бүрэн бүтэн байдлыг сэргээх нь өөр охин ДНХ-ийн харгалзах хэвийн эх гинжтэй рекомбинацийн улмаас хийгддэг. Дараа нь эхийн гинжин хэлхээнд үүссэн цоорхойг түүнд нэмэлт полинуклеотидын гинжин хэлхээнд нийлэгжүүлэн дүүргэдэг (Зураг 3.16). Хоёр охин ДНХ молекулын гинжин хэлхээний хоорондох рекомбинацаар хийгдсэн ийм нөхөн үржихүйн дараах засварын илрэл нь эгч хроматидын хооронд ихэвчлэн ажиглагддаг материалын солилцоо гэж үзэж болно (Зураг 3.17).

Цагаан будаа. 3.16. Репликатив ДНХ-ийн засварын схем:

I - ДНХ-ийн гинжин хэлхээний аль нэгэнд тимин димер үүсэх;

II - хуулбарласаны дараа эх молекулын өөрчлөгдсөн хэсгийн эсрэг шинээр нийлэгжсэн гинжин хэлхээнд "цоорхой" үүсэх (сум нь "цоорхой" -ыг хоёр дахь охин ДНХ молекулын харгалзах гинжин хэлхээний хэсэгээр дүүргэхийг харуулж байна);

III - дээд молекулын охин гинжин хэлхээний бүрэн бүтэн байдлыг нөхөн сэргээх, нэмэлт гинжин хэлхээнд синтезийн улмаас доод молекул дахь рекомбинацын улмаас.

Цагаан будаа. 3.17. Хроматидын хоорондын солилцоо (сумаар харуулсан)

Репликацийн өмнөх болон дараах нөхөн сэргээлтийн үед ДНХ-ийн бүтцэд гарсан гэмтлийн ихэнх хэсгийг сэргээдэг. Гэсэн хэдий ч хэрэв эсийн удамшлын материалд хэт их гэмтэл гарч, зарим нь арилаагүй бол индукц (өдөөх) засварын ферментийн систем (SOS систем) идэвхждэг. Эдгээр ферментүүд нь нэмэлт зарчмыг чанд сахихгүйгээр нийлэгжсэн полинуклеотидын гинжин хэлхээний бүрэн бүтэн байдлыг сэргээж, цоорхойг дүүргэдэг. Ийм учраас заримдаа засварын үйл явц нь өөрөө ДНХ-ийн бүтцэд (мутаци) байнгын өөрчлөлтийн эх үүсвэр болдог. Энэ урвал нь SOS системд мөн хамаарна.

бусад хосууд. Эдгээр өөрчлөлтүүд нь үнэндээ ДНХ-ийн хуулбарлах мөчлөг бүрийг дагалддаг боловч давтамж нь байх ёстой хэмжээнээс хамаагүй бага байдаг. Энэ нь ДНХ-ийн нуклеотидын анхны дарааллыг засах механизмын (молекулын нөхөн сэргээлт) үйл ажиллагааны улмаас ийм төрлийн ихэнх өөрчлөлтүүд арилдагтай холбон тайлбарлаж байна.

Засварын механизм нь ДНХ-ийн молекулд хоёр нэмэлт гинж байгаа эсэх дээр суурилдаг. Тэдгээрийн аль нэг дэх нуклеотидын дарааллын гажуудлыг тусгай ферментээр илрүүлдэг. Дараа нь харгалзах хэсгийг салгаж, шинээр сольж, хоёр дахь нэмэлт ДНХ-ийн хэлхээнд нийлэгжүүлнэ. Энэ төрлийн засварыг тайрах засвар гэж нэрлэдэг, i.e. "тайрах" -тай (Зураг 3.15). Энэ нь дараагийн хуулбарлах мөчлөгийн өмнө хийгддэг тул үүнийг бас нэрлэдэг

өмнөх хуулбар.

Цагаан будаа. 3.14. ДНХ-ийн нийлэгжилтийн үед залруулах үйл явцын схем: I - аденинтай "хууль бусаар" хосолсон цитоины өөрчлөгдсөн (таутомер) хэлбэрийн нуклеотидын ДНХ-ийн гинжин хэлхээнд оруулах; II - хурдан шилжилт

цитозин нь түүний хэвийн хэлбэрт орох нь аденинтай хослуулах үйл явцыг алдагдуулдаг; нийлэгжсэн гинжин хэлхээний хосгүй 3"-OH төгсгөл нь ДНХ полимеразын нөлөөн дор түүний цаашдын суналтаас сэргийлдэг; III - ДНХ полимераз нь хууль бус нуклеотидыг зайлуулдаг бөгөөд үүний үр дүнд матрицтай хосолсон 3"-OH төгсгөл дахин гарч ирдэг; IV - ДНХ полимераз нь 3"-OH төгсгөлд гинжин хэлхээг үргэлжлүүлдэг

Анхны ДНХ-ийн бүтцийг сэргээхэд хэд хэдэн ферментийн оролцоо шаардлагатай. Засварын механизмыг идэвхжүүлэх чухал цэг бол ДНХ-ийн бүтцэд гарсан алдааг илрүүлэх явдал юм. Ихэнхдээ ийм алдаа нь хуулбарлах явцад шинээр нийлэгжсэн гинжин хэлхээнд тохиолддог. Засварлах ферментүүд энэ тодорхой хэлхээг илрүүлэх ёстой. Олон зүйлийн амьд организмд шинээр нийлэгжсэн ДНХ-ийн хэлхээ нь нийлэгжилтээс хоцорч байгаа азотын суурийн метилжилтийн түвшингээр эхийнхээс ялгаатай байдаг. Энэ тохиолдолд метилгүй гинж засварт ордог. ДНХ-ийн хэлхээний эвдрэлийг мөн засварын ферментээр таньж болно. ДНХ-ийн нийлэгжилт тасралтгүй явагддаггүй, харин тусдаа репликоноор явагддаг дээд организмд шинээр нийлэгжсэн ДНХ-ийн хэлхээ тасардаг бөгөөд энэ нь түүнийг таних боломжийг олгодог.

Нэг гинжний пурины суурь алдагдсан үед ДНХ-ийн бүтцийг сэргээх нь гинж гэмтсэн газар дахь фосфоэфирийн холбоог тасалдаг эндонуклеаза ферментийг ашиглан согогийг илрүүлэх явдал юм. Дараа нь хэд хэдэн зэргэлдээ нуклеотид бүхий өөрчлөгдсөн хэсгийг экзонуклеаза ферментээр зайлуулж, түүний оронд нэмэлт гинжин хэлхээний суурийн дарааллын дагуу зөв нуклеотидын дараалал үүсдэг (Зураг 3.15).

Цагаан будаа. 3.15. ДНХ-ийн гинжин хэлхээн дэх суурийн аль нэг нь өөрчлөгдсөн тохиолдолд тайрах схем, ДНХ-ийн нөхөн сэргээх өмнөх нөхөн сэргээлт.

бүтцэд 20 орчим ДНХ гликозилаза фермент оролцдог бөгөөд тэдгээр нь суурийн деаминизаци, алкилизаци болон бусад бүтцийн өөрчлөлтөөс үүдэлтэй гэмтлийг тусгайлан хүлээн зөвшөөрдөг. Ийм өөрчлөгдсөн суурийг арилгадаг. Пурин алдагдахтай адил суурьгүй хэсгүүд гарч, засч залруулдаг. Хэрэв хэвийн бүтэц сэргээгдэхгүй бол, жишээлбэл, азотын суурийг ариутгах тохиолдолд зарим хос нэмэлт сууриуд бусдаар солигддог - C-G хосыг T-A хосоор сольж болно. (3.4.2.3 хэсгийг үзнэ үү).

Хэт ягаан туяаны нөлөөн дор полинуклеотидын гинжин хэлхээнд тимин димер (T-T) үүсэх нь хувь хүний ​​өөрчлөгдсөн суурийг танихгүй, харин ДНХ-ийн бүтцэд илүү их хохирол учруулдаг ферментийн оролцоог шаарддаг. Энэ тохиолдолд нөхөн сэргээх үйл явц нь димер агуулсан бүсийг арилгах, нэмэлт ДНХ-ийн хэлхээнд синтез хийх замаар хэвийн нуклеотидын дарааллыг сэргээхтэй холбоотой юм.

Хэрэв тайрах засварын систем нь нэг ДНХ-ийн хэлхээнд гарсан өөрчлөлтийг засч залруулахгүй бол репликацийн үед бэхэлгээ үүсдэг.

Энэ өөрчлөлт нь ДНХ-ийн хоёр хэлхээний өмч болно. Энэ нь нэг хос нэмэлт нуклеотидыг нөгөөгөөр солих эсвэл өөрчлөгдсөн хэсгүүдийн эсрэг шинээр нийлэгжсэн гинжин хэлхээнд завсарлага (цоорхой) үүсэхэд хүргэдэг. ДНХ-ийн хэвийн бүтцийг сэргээх нь репликацийн дараа ч тохиолдож болно.

Хуулбарласаны дараах засварДНХ-ийн шинээр үүссэн хоёр давхар мушгиа хооронд дахин нэгтгэх (фрагмент солилцох) замаар явагддаг. Үзэгдэх гэрлийн нөлөөн дор тимин димерүүд (Т-Т) аяндаа арилаагүй тохиолдолд ДНХ-ийн хэвийн бүтцийг сэргээх нь ийм нөхөн үржихүйн дараах засварын жишээ юм. хөнгөн нөхөн сэргээлт) эсвэл өмнөх репликатив тайрах засварын үед.

Ойролцоох тиминий үлдэгдлүүдийн хооронд үүссэн ковалент холбоо нь тэдгээрийг нэмэлт нуклеотидуудтай холбох чадваргүй болгодог. Үүний үр дүнд засварын ферментээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн шинэ нийлэгжсэн ДНХ-ийн гинжин хэлхээнд завсарлага (цоорхой) гарч ирдэг. Нэг охины ДНХ-ийн шинэ полинуклеотидын гинжин хэлхээний бүрэн бүтэн байдлыг сэргээх нь өөр охин ДНХ-ийн харгалзах хэвийн эх гинжтэй рекомбинацийн улмаас хийгддэг. Дараа нь эхийн гинжин хэлхээнд үүссэн цоорхойг түүнд нэмэлт полинуклеотидын гинжин хэлхээнд нийлэгжүүлэн дүүргэдэг (Зураг 3.16). Хоёр охин ДНХ молекулын гинжин хэлхээний хоорондох рекомбинацаар хийгдсэн ийм нөхөн үржихүйн дараах засварын илрэл нь эгч хроматидын хооронд ихэвчлэн ажиглагддаг материалын солилцоо гэж үзэж болно (Зураг 3.17).

Цагаан будаа. 3.16. ДНХ-ийн нөхөн сэргээлтийн дараах схем: I - ДНХ-ийн гинжин хэлхээний аль нэгэнд тимин димер үүсэх;

II - хуулбарласаны дараа эх молекулын өөрчлөгдсөн хэсгийн эсрэг шинээр нийлэгжсэн гинжин хэлхээнд "цоорхой" үүсэх (сум нь "цоорхой" -ыг хоёр дахь охин ДНХ молекулын харгалзах гинжин хэлхээний хэсэгээр дүүргэхийг харуулж байна);

III - дээд молекулын охин гинжин хэлхээний бүрэн бүтэн байдлыг нөхөн сэргээх, нэмэлт гинжин хэлхээнд синтезийн улмаас доод молекул дахь рекомбинацын улмаас.

Цагаан будаа. 3.17. Хроматидын хоорондын солилцоо (сумаар харуулсан)

Репликацийн өмнөх болон дараах нөхөн сэргээлтийн үед ДНХ-ийн бүтцэд гарсан гэмтлийн ихэнх хэсгийг сэргээдэг. Гэсэн хэдий ч хэрэв эсийн удамшлын материалд хэт их гэмтэл гарч, зарим нь арилаагүй бол индукц (өдөөх) засварын ферментийн систем (SOS систем) идэвхждэг. Эдгээр ферментүүд нь нэмэлт зарчмыг чанд сахихгүйгээр нийлэгжсэн полинуклеотидын гинжин хэлхээний бүрэн бүтэн байдлыг сэргээж, цоорхойг дүүргэдэг. Ийм учраас заримдаа засварын үйл явц нь өөрөө ДНХ-ийн бүтцэд (мутаци) байнгын өөрчлөлтийн эх үүсвэр болдог. Энэ урвал нь SOS системд мөн хамаарна.

Хэрэв эсэд засвар хийгдэж байгаа ч ДНХ-ийн бүтцэд учирсан гэмтлийн хэмжээ өндөр хэвээр байвал доторх ДНХ-ийн репликацийн процессууд хаагдана. Ийм эс нь хуваагддаггүй бөгөөд энэ нь үр удамд гарсан өөрчлөлтийг дамжуулдаггүй гэсэн үг юм.

ДНХ-ийн гэмтлээс үүдэлтэй эсийн мөчлөгийн саатал, өөрчлөгдсөн удамшлын материалын молекулын засварын боломжгүй байдал нь нийлэгжилтийг p53 генээр удирддаг уургийн оролцоотойгоор өөрийгөө устгах үйл явцыг (апоптоз) идэвхжүүлэхэд хүргэдэг. ) гэмтэлтэй эсийг биеэс зайлуулах зорилгоор.

Тиймээс янз бүрийн засварын ферментүүдийн өргөн хүрээний багц нь ДНХ-ийг тасралтгүй "шалгаж", түүнээс гэмтсэн хэсгийг зайлуулж, удамшлын материалын тогтвортой байдлыг хадгалахад тусалдаг. Репликацийн ферментүүд (ДНХ полимераз ба засварлах эндонуклеаза) ба засварын ферментүүдийн хосолсон үйлдэл нь ДНХ молекул дахь алдааны давтамж багатай байдаг бөгөөд энэ нь геном бүрт 1х10-9 хос өөрчлөгдсөн нуклеотидын түвшинд хадгалагддаг. Хүний геномын хэмжээ нь 3 × 109 хос нуклеотидын хэмжээтэй байдаг тул энэ нь хуулбарлах геном тутамд 3 орчим алдаатай гэсэн үг юм. Үүний зэрэгцээ, энэ түвшин хүртэл дэлхий дээр амьдрал оршин тогтнох үед генийн мутацийн хэлбэрээр ихээхэн генетикийн олон янз байдлыг бий болгоход хангалттай юм.

3.4.2.3. ДНХ-ийн нуклеотидын дарааллын өөрчлөлт. Генийн мутаци

Генүүдийн химийн бүтцэд засварлагдаагүй өөрчлөлтүүд, дараалсан репликацын циклээр үржиж, үр удамд шинж тэмдгийн шинэ хувилбар хэлбэрээр илэрдэг. генийн мутаци.

Ген үүсгэдэг ДНХ-ийн бүтцийн өөрчлөлтийг гурван бүлэгт хувааж болно. Эхний бүлгийн мутаци нь зарим суурийг бусадтай солих явдал юм. Эдгээр нь аяндаа үүсдэг генийн өөрчлөлтийн 20 орчим хувийг эзэлдэг. Хоёрдахь бүлгийн мутаци нь ген дэх хос нуклеотидын тоо өөрчлөгдөхөд тохиолддог унших хүрээний шилжилтээс үүсдэг. Эцэст нь, гурав дахь бүлэг нь генийн доторх нуклеотидын дарааллын өөрчлөлттэй холбоотой мутаци (инверси) юм.

Азотын суурийн орлуулалтын төрлөөр мутаци. Эдгээр мутаци нь хэд хэдэн тодорхой шалтгааны улмаас үүсдэг. Тэдгээрийн нэг нь санамсаргүйгээр эсвэл тодорхой химийн бодисын нөлөөн дор үүссэн ДНХ-ийн спиральд аль хэдийн орсон суурийн бүтцийн өөрчлөлт байж болно. Хэрэв суурийн ийм өөрчлөгдсөн хэлбэр нь засварын ферментийн нөлөөгөөр илрээгүй хэвээр байвал дараагийн репликацийн мөчлөгт өөр нуклеотид өөртөө хавсаргаж болно. Үүний нэг жишээ бол цитозины деаминизаци бөгөөд энэ нь аяндаа эсвэл азотын хүчлийн нөлөөн дор урацил болж хувирдаг (Зураг 3.18). Үр дүнд нь урацилыг фермент анзаардаггүйДНХ гликозилаза,хуулбарлах явцад энэ нь аденинтэй холбогддог бөгөөд энэ нь тимидил нуклеотидыг холбодог. Үүний үр дүнд хосуудС-Г ДНХ-д хосоор солигддог T-A (Зураг 3.19, I ). Метилжүүлсэн цитозины деаминизаци нь түүнийг тимин болгон хувиргадаг (Зураг 3.18-ыг үз). ДНХ-ийн байгалийн бүрэлдэхүүн хэсэг болох тимидил нуклеотид нь засварын ферментийн нөлөөгөөр өөрчлөгддөггүй бөгөөд дараагийн хуулбарлах явцад аденил нуклеотидыг хавсаргадаг. Үүний үр дүнд хосын орондС-Г ДНХ-ийн молекулд мөн хос гарч ирдэг T-A (Зураг 3.19, II).

Цагаан будаа. 3.18. Цитозины аяндаа дезаминизаци

Суурь орлуулах өөр нэг шалтгаан нь нийлэгжсэн ДНХ-ийн гинжин хэлхээнд суурь буюу түүний аналогийн химийн хувьд өөрчлөгдсөн хэлбэрийг агуулсан нуклеотидын алдаатай орсон байж болно. Хэрэв энэ алдаа репликаци болон засварын ферментээр илрээгүй хэвээр байвал өөрчлөгдсөн суурь нь хуулбарлах процесст ордог бөгөөд энэ нь ихэвчлэн нэг хосыг нөгөөгөөр солиход хүргэдэг. Үүний нэг жишээ нь репликацийн үед эх гинжин хэлхээний аденин дээр тимидил нуклеотидтэй төстэй 5-бромурацил (5-БУ) бүхий нуклеотид нэмэгдэх явдал юм. Дараагийн репликацийн үед 5-BU нь аденин гэхээсээ илүү гуаниныг илүү амархан холбож өгдөг. Гуанин нь цаашдын давхардлын явцад цитозинтэй нэмэлт хос үүсгэдэг. Эцэст нь хос A-Tнь ДНХ молекулд G-C хосоор солигддог (Зураг 3.20).

Цагаан будаа. 3. 19. Суурь орлуулалтын төрлөөр мутаци (ДНХ-ийн гинжин хэлхээний азотын суурийн деаминизаци):

I - цитозиныг урацил болгон хувиргах, C-G хосыг T-A хосоор солих;

II - метил цитозиныг тимин болгон хувиргах, C-G хосыг T-A хосоор солих

Дээрх жишээнүүдээс харахад ДНХ-ийн молекулын бүтцэд суурь солих зэрэг өөрчлөлтүүд нь нэг полинуклеотидын гинжин хэлхээнд репликацын процессын өмнө эсвэл явцад тохиолддог нь тодорхой байна. Хэрэв засварын явцад ийм өөрчлөлтийг засч залруулахгүй бол дараагийн хуулбарлах явцад ДНХ-ийн хоёр хэлхээний өмч болно.

Цагаан будаа. 3.20. Суурь орлуулах мутаци

(ДНХ-ийн хуулбарлах явцад азотын үндсэн аналогийг оруулах)

Нэг хос нэмэлт нуклеотидыг нөгөөгөөр орлуулсны үр дагавар нь пептидийн гинжин хэлхээнд амин хүчлүүдийн дарааллыг кодлодог ДНХ-ийн нуклеотидын дараалалд шинэ триплет үүсэх явдал юм. Хэрэв шинэ гурвалсан нь өмнөхтэй нь ижил утгатай бол энэ нь пептидийн бүтцэд нөлөөлөхгүй. ижил амин хүчлийг кодлох болно. Жишээлбэл, амин хүчлийн валиныг CAA, CAG, CAT, CAC гэсэн дөрвөн гурвалсанаар шифрлэдэг. Эдгээр гурвалсан төрлүүдийн аль нэгэнд гурав дахь суурийг орлуулах нь түүний утгыг өөрчлөхгүй (удамшлын кодын доройтол).

IN Шинээр гарч ирсэн гурвалсан нь өөр нэг амин хүчлийг шифрлэх тохиолдолд пептидийн гинжин хэлхээний бүтэц, холбогдох уургийн шинж чанар өөрчлөгддөг. Орлуулах шинж чанар, байршлаас хамааран уургийн өвөрмөц шинж чанар нь янз бүрийн хэмжээгээр өөрчлөгддөг. Пептид дэх зөвхөн нэг амин хүчлийг солих нь уургийн шинж чанарт ихээхэн нөлөөлдөг бөгөөд энэ нь илүү их хэмжээгээр өөрчлөгдөхөд илэрдэг тохиолдол байдаг. нарийн төвөгтэй шинж тэмдэг. Жишээ нь хүний ​​гемоглобины шинж чанар өөрчлөгдөх үедхадуур эсийн цус багадалт (Зураг 3.21). Ийм гемоглобин (HbS) (хэвийн HbA-аас ялгаатай) - зургаа дахь байрлал дахь p-глобины гинжин хэлхээнд глутамины хүчил валинаар солигдоно. Энэ нь глютамины хүчлийг (CTT эсвэл TTC) кодлодог гурвалсан дахь суурийн аль нэгийг солисны үр дагавар юм. Үр дүн нь валиныг (CAT эсвэл TsAT) шифрлэдэг гурвалсан юм. Энэ тохиолдолд пептид дэх нэг амин хүчлийг орлуулах нь гемоглобины нэг хэсэг болох глобины шинж чанарыг эрс өөрчилдөг (O2-тэй холбогдох чадвар нь буурдаг), хүн хадуур эсийн цус багадалтын шинж тэмдэг илэрдэг.

IN Зарим тохиолдолд нэг суурийг нөгөөгөөр солих нь аль нэгнийх нь харагдах байдалд хүргэдэгямар ч амин хүчлийг шифрлэдэггүй утгагүй гурвалсан (ATT, ATC, ACT). Ийм орлуулалтын үр дагавар нь пептидийн гинжин хэлхээний синтезийн тасалдал болно. Нэг гурвалсан дахь нуклеотидын орлуулалт нь тохиолдлын 25% -д ижил утгатай гурвалсан үүсэхэд хүргэдэг гэж үздэг; 2-3-д - утгагүй гурвалсан, 70-75% -д - жинхэнэ генийн мутаци үүсдэг.

Тиймээс суурь орлуулалтын мутаци нь одоо байгаа ДНХ-ийн давхар спираль хэлхээний аль нэг дэх суурийн бүтцэд аяндаа өөрчлөлт орсны үр дүнд эсвэл шинээр нийлэгжсэн хэлхээнд репликацийн явцад үүсч болно. Хэрэв эдгээр өөрчлөлтийг засварын явцад засч залруулахгүй бол (эсвэл эсрэгээр, засварын явцад үүсдэг) ​​тэдгээр нь хоёр хэлхээнд бэхлэгдэж, дараа нь дахин давтагдах мөчлөгүүдэд дахин бүтээгдэх болно. Тиймээс ийм мутацийн чухал эх үүсвэр нь хуулбарлах, засах үйл явцыг тасалдуулах явдал юм.

Хүрээний шилжилтийн мутаци. Энэ төрлийн мутаци нь аяндаа үүсдэг мутацийн нэлээд хувийг эзэлдэг. Эдгээр нь ДНХ-ийн нуклеотидын дараалалд нэг буюу хэд хэдэн хос нэмэлт нуклеотид алдагдах эсвэл орсны үр дүнд үүсдэг. Ихэнх судлагдсан мутаци нь үүсгэдэг