Природа и возможные механизмы образования потенциальных мутаций, возникающих при появлении тиминовых димеров после облучения двухцепочечной ДНК ультрафиолетовым светом

Abstract

Предполагаются механизмы мутагенеза, вызванного УФ-облучением. Предполагается, что основ­ ными повреждениями, приводящими к транзициям, трансверсиям, мутациям сдвига рамки считывания и сложным мутациям, являются изменения таутомерного состояния нуклеотидных оснований, нарушающие характер их спаривания. Обосновываются механизмы образования таких таутомерных форм. Сильное возбуждение колебаний при безызлучательном девозбуждении ДНК, поглотившей УФ-квант с триплетного электронного уровня энергии, приводит к изменению длин водородных (И) связей как в парах оснований, образующих димеры типа циклобутановых пиримидиновых димеров, так и в парах оснований, не являющихся их частью. Показано, что мутационными являются те димеры, в которых произошло изменение таутомерного состояния оснований. В этом состоит одно из главных отличий предлагаемой модели от общепринятой, где полагается, что с точки зрения мутагенности все димеры одинаковы, а ДПК-полимераза иногда ошибается, случайно встраивая некомплементарные основания.

Пропонуються механізми мутагенезу, викликаного УФ-опроміненням. Припускається, що основними пошкодженнями, що призводять до транзицій, трансверсій, мутацій зсуву рамки зчитування та до складних мутацій, є зміни тауто­мерного стану нуклеотидных основ, які порушують характер їхнього спарювання. Сильне збудження коливань при безвипромінювальному дезбудженні ДНК, яка поглинула УФ-квант з триплетного електронного рівня енергії, спричинює зміни довжин водневих (Н) зв'язків між основами. Такі зміни мо­жуть відбуватися як у парах основ, утворюючих димери, так і в парах основ, які не є їхньою частиною. Скоріш за все, мутаційними є лише ті димери, в яких змінився таутомерний стан основ. У цьому й полягає одна з головних відмінностей пропонованої моделі від загальноприйнятої, де припускається, що з точки зору мутагенності всі димери однакові, а тільки ДНК-полімераза іноді помиляється, випадково вбудовуючи че­ком плементарні основи.

Mutagenesis caused by UV radiation has been proposed. The main damages resulting in transitions, transversions, frameshift mutations and complex mutations are supposed to be the changes in tautomeric state of the bases affecting their pairing. A model of demoting these rare tautomeric base forms is proposed and grounded for the UV-irradiated DNA. Strong generation of oscillations at thermal deexcitation of DNA, absorbing UV-quantum from the triplet electron energy level, causes the changes in length of hydrogen bonds between the bases. Such changes can occur in the base pairs forming dimmers of the cyclobutane pyrimidine type, as well as in the pairs of bases which are not a part of the dinner. We consider the dimers as mutations only when tautomeric state of the bases is changed. It is one of the basic differences between the model proposed and that generally used, according to which all the dimers are supposed to be identical and only DNA-polymerase is sometimes mistaken, including uncomplementary bases into DNA randomly.