Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.
Скачать (прямая ссылка):
N
N
(CH3)2N
N(CH3)2
Профлавин
Акридиновый оранжевый
щие не прямо на тот или иной участок покоящейся или реплицирующейся ДНК, а опосредованно — на системы синтеза и репарации ДНК. Относительно давно известны соединения, подавляющие и искажающие реакции синтеза оснований: уретан, 6-меркаптопурин, 5-аминаурацил, азапроизводные оснований и мн. др. Таким же действием обладают и нитрозопроизводные мочевины и уретана, но последние способны одновременно реагировать с ДНК и рассматриваются поэтому в числе мутагенов сложного механизма действия.
Все агенты этого типа близки по структуре либо к обычным основаниям, либо к промежуточным соединениям, возникающим при синтезе. Это позволяет понять их ингибирующее действие. Примером является уретан, который близок по структуре карба-милфосфату и, вероятно, может с ним конкурировать за энзим в реакции с аспарагиновой кислотой (Е. Н. Толкачева и сотр., 1970, и др.). В норме эта реакция ведет к образованию дигидро-оротовой кислоты и исходного циклического соединения в цепи синтеза пиримидиновых оснований. Конечные этапы синтеза тимидинтрифосфата с указанием вероятных реакций, ингибируемых этилуретаном, а также азапроизводными оснований,— 6-азаурацилом и 6-азауридином, приведены ниже:
СООН
соон
\
кароамилфосфат МН2 СООН
>
н/ Чсоон
h2n сн2
I I с сн2
ТТФ
*
карбамиласпартат
О
этилуретан
HisK\<^H
ЦМФ ТМФ
дигидрооротовая
кислота
6-азауридин
6-азаурацил
>
О
оротидил-5-фосфат
оротовая кислота
Другой мутаген из этой группы — 6-азаурацил — тормозит в той же цепи реакций образование оротидил-5-фосфата из оротовой кислоты.
Подавляя, в конечном счете, синтез тимидинфосфата, уретан и азоурацил часто вызывают грубые повреждения ДНК, — разрывы, делеции и транслокацию. Видимо, в условиях дефицита тимидинфосфата часто синтезируются неполные, фрагментарные цепи ДНК* Нельзя также исключить и другой механизм действия этих соединений. Так, при взаимодействии с системами синтеза оснований могут в принципе возникать соединения, действующие подобно описанным выше аналогам оснований, например 2-амино-6-оксипу-рин. Пока, однако, нет экспериментальных данных, которые позволили бы принять или отвергнуть это предположение.
Помимо перечисленных соединений, многие другие аналоги оснований, обладающие мутагенностью, способны вмешиваться не столько в редупликацию ДНК, сколько в синтез оснований, нукле-озидов и нуклеотидов
Подавление систем репарации, исправляющих повреждения ДНК, также может увеличивать частоту мутаций. В настоящее время описан целый ряд ингибиторов репарации. К ним относятся такие, отнюдь не экзотические, соединения, как:
и налидиксовая кислота (см. также главу II).
Неоднократно описанное ранее собственное мутагенное действие этих соединений объясняется, вероятно, не прямым действием на ДНК, а усилением спонтанного мутагенеза за счет подавления репарирующих энзимов.
Весьма своеобразны механизмы мутагенеза, обусловленного искажениями структуры ДНК-полимеразы. Напомним, что при синтезе ДНК выбор комплементарного нуклеотида осуществляется не за счет прямого контакта с очередным основанием матрицы, а в результате аллостерического эффекта — через молекулу полимеразы от центра взаимодействия с матрицей к центру связывания нового основания. Поэтому небольшие искажения структуры полимеразы могут вести к ошибкам при включении оснований
о~
О
СНз
кофеин
СНз
теобромин
N—СНз
акрифлавин
в строящуюся цепь и, следовательно, к мутациям. Воздействия на ДНК-полимеразу могут быть и непосредственными, и за счет повреждений соответствующего гена. В эксперименте описано повышение числа ошибок полимераз, обработанных у-излучением (Goddard et al., 1969). Вообще можно представить себе значительное число агентов, способных искажать структуру этого энзима с нарушением способности правильного выбора оснований, но с сохранением активности. Интересно, что это могут быть соединения, не способные взаимодействовать с ДНК или системами синтеза оснований. В этой области возможны неожиданные находки.
До сих пор рассматривались мутагенные эффекты повреждения самих систем синтеза и репарации ДНК. Описаны и еще более опосредованные мутагенные воздействия. Так, мутации в определенных локусах хромосомы кишечной палочки приводили к возникновению так называемых генов-мутаторов, резко повышающих частоту мутаций во многих других участках бактериальной хромосомы и даже в хромосоме колифага Т4 инфицировавшего клетку. Таких генов-мутаторов может быть несколько. Характерно, что индуцируемые ими мутации часто носят характер трансверзий типа АТ—>-ГЦ (Сох, Janofsky, 1969,и др.).Полагают, что гены-мутаторы служат источником синтеза искаженной ДНК-полимеразы, ошибающейся при выборе комплементарного основания, или причиной подавления образования энзимов репарации. Допускают также искажение структуры энзимов синтеза оснований, ведущее к образованию мутагенных аналогов оснований типа упоминавшегося уже 2-амино-6-оксипурина. Таким образом, в данном случае определенная первичная мутация оказывается причиной большого числа вторичных. При этом первичная мутация может быть вызвана самыми разнообразными мутагенами. Аналогичный эффект может также вызвать не только мутация, но и ряд повреждений соответствующего локуса ДНК, не закрепившихся далее в виде мутации, но успевших, тем не менее, вызвать синтез некоторого количества искаженных молекул ДНК-полимеразы.
