Метилирование ДНК.

Конвариантная редупликация. как основа мутационной изменчивости.

Несмотря на высокую точность процессов репликации и эффективно работающую систему коррекции во вновь синтезированных нитях ДНК всегда имеются нарушения. Эти дефекты именуют чаще всего как «генные мутации». Подсчёты показали, что они происходят с частотой 1 ошибка на 10¹⁰ пар нуклеотидов. Редупликация, происходящая с ошибками носит название конвариантная редупликация.

В основе нарушений лежат самые различные причины. Например, высокая или наоборот очень низкая концентрация нуклеотидов в месте синтеза, спонтанная потеря пуриновых оснований (см. далее), дезаминирования цитозина, который превращается в урацил, под действие ультрафиолетового облучения, присутствия в месте синтеза химических мутагенов и т.д. Судьба возникших ошибок неоднозначна. Они могут быть исправлены репарационными процессами (см. далее). Это наиболее благоприятный для

клетки вариант. В некоторых случаях мутация в молекуле ДНК не исправляется. При этом возможны два варианта разворачивания событий.

Если повреждение молекулы ДНК затронуло функционально не активную область ДНК, то фенотипически такая ошибка не будет выявляться и, как правило, никаких тяжёлых последствий наблюдаться не будет. Иное дело если ошибка спаривания произошла в нуклеотидных последовательностях какого-либо гена. В этом случае вероятность появления фенотипических нарушений увеличивается. Это может привести к гибели клетки или целого организма. При этом вместе с погибшей клеткой элиминируется и дефект ДНК. И, наконец, следует учитывать, что генные мутации лежат в основе мутационной изменчивости. А она приводит к возникновению множественных аллелей, которые делают генофонд популяций более пластичным.

Сахарофосфатный остов

Водородные

связи

Т А

Г Ц

Дочерняя цепь

ДНК

А Т

Ц

А

Г

Ц

Матричная цепь ДНК Т

Претенденты нуклеотиды

Рис. 46. Схема подбора комплементарного основания к цитозиновому нуклеотиду (Ц). Среди претендентов с этим нуклеотидом совместим только гуаниновый нуклеотид (Г), т.к. он формирует три водородныё связи и имеет два пуриновых кольца.

И в заключении необходимо остановиться на важном процессе, которые происходит в момент или сразу же после синтеза дочерних цепей ДНК – метилирование вновь синтезированных цепей. У человека специальный фермент ДНК-метилаза метилирует цитозин, присоединяя к нему группы СН₃. Процесс метилирования скорее всего необходим для формирования структуры хромосом (упаковки ДНК) и регуляции транскрипции генов. Кроме того, метилирования способствует инактивации одной Х-хромосомы у млекопитающих.

У бактерий метилирование защищает ДНК от разрезания своими собственными ферментами.