Природа и механизмы образования горячих и холодных пятен ультрафиолетового мутагенеза

Abstract

В настоящее время не ясна природа и механизмы образования горячих и холодных пятен мишенных мутаций, которые образуются после облучения молекулы ДНК ультрафиолетовым светом. Разрабатывается полимеразно-таутомерная модель ультрафиолетового мутагенеза. Предлагается модель образования таких горячих и холодных пятен ультрафиолетового мутагенеза, которые образуются напротив цис-син циклобутановых пиримидиновых димеров. Показано, что горячими пятнами ультрафиолетового мутагенеза являются такие цис-син циклобутановые цитозин-тиминовые, тимин-цитозиновые и цитозин-цитозиновые димеры, на которые переходит больше энергии, чем на такие же циклобутановые цитозин-тиминовые, тимин-цитозиновые и цитозин-цитозиновые димеры, являющиеся холодными пятнами ультрафиолетового мутагенеза. Причины образования горячих и холодных пятен ультрафиолетового мутагенеза это соотношение между синглетными и триплетными уровнями оснований ДНК и процессы распространения энергии по молекуле ДНК. Добавочная энергия может приводить к изменению таутомерных состояний оснований ДНК, таких, которые входят в состав цис-син циклобутановых пиримидиновых димеров. Это может вызвать мишенные мутации.

На сьогоднi немає пояснення природи та механiзмiв утворення гарячих i холодних плям мiшенних мутацiй, що утворюються пiсля опромiнювання молекули ДНК ультрафiолетовим промiнням. Розроблюється полiмеразно-таутомерна модель ультрафiолетового мутагенезу. Запропоновано модель механiзму утворення таких гарячих i холодних плям ультрафiолетового мутагенезу, що утворюються навпроти цис-син циклобутанових пиримидинових димерiв. Показано, що гарячими плямами ультрафiолетового мутагенезу є такi цис-син циклобутановi цитозин-тимин, тимин-цитозиновi i цитозин-цитозиновi димери, на якi переходить бiльше енергiї, нiж на такi цис-син циклобутановi цитозин-тимин, тимин-цитозиновi i цитозин-цитозиновi димери, якi є холодними плямами ультрафiолетового мутагенезу. Причиною утворення гарячих i холодних плям ультрафiолетового мутагенезу є спiввiдношення мiж синглетними i триплетними рiвнями основ ДНК та процеси поширення енергiї в молекулi ДНК. Додаткова енергiя може призвести до змiни таутомерних станiв в основах ДНК, таких, якi є частиною цис-син циклобутанових пиримидинових димерiв. Це може викликати мiшеннi мутацiї.

The nature of hot and cold spots of ultraviolet mutagenesis has not been yet explained satisfactorily. A polymerase tautomer model of ultraviolet mutagenesis is developed, and a model of formation of hot and cold spots of ultraviolet mutagenesis is proposed. It is shown that the hot spots of ultraviolet mutagenesis are those cis-syn cyclobutane cytosine-thymine and thymine-cytosine dimers, on which a more energy is transferred than that on such cis-syn cyclobutane cytosine-thymine and thymine- cytosine dimers that are cold spots of ultraviolet mutagenesis. The causes for the formation of hot and cold spots of ultraviolet mutagenesis are the correlation between singlet and triplet energy levels of the DNA bases and the energy transfer in DNA molecules. The extra energy can result in the tautomer change of DNA bases that are a part of the cis-syn cyclobutane pyrimidine dimers. This can be a source of targeted mutations.