Антимутационные барьеры эукариот
Мутагенез. Антимутагенез. Проблемы защиты генофонда человека.
Мутагенез - процесс возникновения наследственных изменений в организме.
По причине происхождения:
1. Спонтанный
- не связан с воздействием на организм каких-либо специфических факторов
- возникает на естественном фоне
- причину бывает невозможно установить
- протекает во всех клетках организма и у всех живых организмов
- характеризуется низким уровнем частоты встречаемости
- скорость и частота мутирования у разных организмов различна
Факторы:
- экзогенные: естественная радиация, излучения (УФ, гамма, альфа, бета), высокие температуры
- эндогенные: токсичные метаболиты, мобильные генетические элементы, гены-мутаторы
2. Индуцированный
- возникает при влиянии на организм мутагенов:
- физичекие - различные виды излучения, высокие или низкие температуры
- химические - микотоксины (плесень), неорганические соединения (ртуть, кадмий, стронций), красители, пищевые добавки, пестициды, гербициды, алкоголь и курение, лекарственные препараты
- биологические - вирусы, продукты обмена и антигены паразитов, микроорганизмов
Механизмы действия мутагенов
- нарушение структуры генов и хромосом
- образование свободных радикалов, вступающих в химическое взаимодействие с ДНК
- разрыв нитей веретена деления, что приводит к геномным мутациям
- диплоидность
- двойная спираль ДНК
- избыточночть ДНК
- вырожденность генетического кода
- неравнозначность замены аминокислот в белке
- экзонно-интронная структура генов
- репарация
Репарация - процесс восстановления исходной нативной структуры ДНК.
Типы:
- дорепликативная (в G1-период интерфазы) - до репликации
- репликативная - в момент репликации
- пострепликативная (G2-период интерфазы)
Реакции репарации:
- фотореактивация (световая репарация)
- эксцизионная
- рекомбинационная
- SOS-репарация
Фотореактивация - только при наличии света; направлена на устранение циклобутановых димеров
- фотолиаза - активируется при наличии света, разрывает связи и восстанавливает структуру ДНК
Эксцизионная - восстанавливает большую часть повреждений ДНК, характерна для всех типов
1. Узнавание и вырезание поврежденного участка ДНК эндонуклеазами
2. Удаление поврежденного участка с образованием бреши
3. На основании комплементарности по здоровой цепочке ДНК фермент ДНК-полимераза синтезирует новые нуклеотиды, достраивая пустой участок
4. Сшивка концов нового участка с основной нитью ДНК ферментами лигазами