Лекция: Возникновение мутаций.
ДНК-полимераза иногда «ошибается». Пример E.coli. Принцип «слепого повара» — ДНК-полимераза выхватывает из окружающей среды нуклеотиды, если они подходят, то она подставляет их в цепь. Иногда ДНК-полимераза подставляет не тот нуклеотид. Частота: 1 ошибка на 105 нуклеотидов. Ни один живой организм не выживет с такой частотой ошибок. Существует целая система противодействию этих ошибок. Если случилась ошибка, то водородные связи образовываться не могут – возникает механическая преграда, и ДНК-полимераза не может двигаться по цепи, а это дает время на исправление ошибки. Тогда участок молекулы ДНК-полимеразы или один из комплекса белков ДНК-полимеразы отщепляет концевой нуклеотид – это называется нуклеазная активность. Таким образом ДНК-полимераза выполняет свою корректорскую функцию.
Иногда ДНК-полимераза не распознает ошибки и идет дальше. Остается одна ошибка на 107 нуклеотидов. Существует система противодействия и этим ошибкам. Специальные белки маркируют старую цепочку метильными группами. Так распознается цепочка с ошибкой. Потом белок эндонуклеаза делает одноцепочечный разрез и выбрасывает неверный участок (экзонуклеаза отщепляет концы, эндонуклеаза способна расщеплять ДНК по середине). Молекулы систем способны отличать старые цепи от новых (используется метилирование ДНК). Метильная группа никак не влияет на функции ДНК. Старая цепь уже метилирована со старой репликации, поэтому метилирование новой цепи идет быстрее. Неисправный участок выбрасывается, потом достраивается исправные. Но и эта система может пропустить ошибки: одна ошибка на 1010 нуклеотидов – это количество ошибок приемлемо.
Что происходит при ошибке?
AGATACACA – ошибка не обнаружена.
TCTATATGN
AGATATACA — матрица для новой цепи.
TCTATATGT
Возникло новое стабильное соединение – мутация. Ошибки репликации являются одной из причин мутаций. Мутации неизбежны. Мутации – это не одношаговый процесс. 1010 – частота возникновения мутаций (наравне с ошибками репликаций). В гене 103 – 104 нуклеотидов – 10-7 – 10-6 – спонтанных мутаций.
Мутацию усиливают: радиация, химические агенты (моющие средства, инсектициды).