Механизмы образования мишенных сложных инсерций при синтезе молекулы ДНК, содержащей цис-син циклобутановые тиминовые димеры

Abstract

В настоящее время не ясен механизм образования сложных мутаций — таких мутаций, когда участок ДНК определенной длины и определенного нуклеотидного состава заменяется участком другой длины и другого состава. В рамках развиваемой полимеразно-таутомерной модели ультрафиолетового мутагенеза предложена модель механизма образования мишенных сложных инсерций, вызванных цис-син циклобутановыми тиминовыми димерами. Рассмотрен склонный к ошибкам или SOS-синтез двунитевой ДНК, содержащей в одной из своих нитей цис-син циклобутановые тиминовые димеры TT*₁, TT*₂ и TT*₅. Цис-син циклобутановый тиминовый димер TT*₂ приводит к появлению мутации сдвига рамки считывания, т. е. к вставке одного или нескольких нуклеотидов. А цис-син циклобутановые тиминовые димеры TT*₁ и TT*₅ приводят к появлению мутаций замены оснований. Таким образом, вследствие образования инсерции участок ДНК удлиняется, а вследствие образования нескольких мутаций замены оснований изменяется его нуклеотидный состав. В результате участок ДНК определенной длины и определенного нуклеотидного состава заменяется участком другой длины и другого нуклеотидного состава. Появляется мишенная сложная мутация.

У даний час не зрозумiлий механiзм формування складних мутацiй — таких мутацiй, коли дiлянка ДНК певної довжини i певного нуклеотидного складу замiнюється дiлянкою iншої довжини та iншого складу. У рамках розроблюваної полiмеразно-таутомерної моделi ультрафiолетового мутагенезу запропоновано модель механiзму утворення мiшенних складних iнсерцiй, викликаних цис-син циклобутановими тимiновими димерами. Розглянуто схильний до помилок або SOS-синтез двониткової ДНК, що мiстить в однiй зi своїх ниток цис-син циклобутановi тимiновi димери TT*₁, TT*₂ і TT*₅. Цис-син циклобутановий тимiновий димер TT*₂ призводить до появи мутацiї зсуву рамки зчитування, тобто до вставки одного або декiлькох нуклеотидiв. А цис-син циклобутановi тимiновi димери TT*₁ i TT*₅ призводять до появи мутацiй замiни основ. Таким чином, внаслiдок утворення iнсерцiї дiлянка ДНК подовжується, а внаслiдок утворення кiлькох мутацiй замiни основ змiнюється його нуклеотидний склад. У результатi дiлянка ДНК певної довжини i певного нуклеотидного складу замiнюється дiлянкою iншої довжини та iншого нуклеотидного складу. З’являється мiшенна складна мутацiя.

The mechanism of formation of complex mutations has not been yet explained. Mutations are called complex if a DNA site with certain length and certain nucleotide composition is replaced by that with different length and different nucleotide composition. The author has proposed and developed a polymerase-tautomeric model of ultraviolet mutagenesis. The mechanism of formation of targeted complex insertions that are caused by cis-syn cyclobutane thymine dimers is proposed. The error- prone or SOS-synthesis of double-stranded DNA containing cis-syn cyclobutane thymine dimers TT*₁, TT*₂ and TT*₅ in one of its strands is considered. Cis-syn cyclobutane thymine dimers TT*₂ lead to frameshift mutations, i. e., to the insertions of one or more nucleotides. Cis-syn cyclobutane thymine dimers TT*₁ and TT*₅ cause the formation of substitution mutations. Thus, due to the formation of a DNA insertion, its portion is extended, and its nucleotide composition varies due to the formation of several base substitution mutations. As a result, a DNA portion with certain length and nucleotide composition is replaced by that with different length and different nucleotide composition. A targeted complex mutation appears.