МУТАГЕНЕЗ

МУТАГЕНЕЗ, процесс возникновения наследств, изменений - мутаций, появляющихся естественно (спонтанно) или вызываемых (индуцируемых) различными физич. или химич. факторами - мутаге-ыами. В основе M. лежат изменения в молекулах нуклеиновых K-T, хранящих и передающих наследств, информацию. Эти изменения выражаются в виде генных мутаций или хромосомных перестроек. Кроме того, возможны нарушения митотич. аппарата клеточного деления (см. Митоз), что ведёт к геномным мутациям типа полиплоидии или анеуплоидии. Повреждения нуклеиновых K-T (ДНК, РНК) заключаются либо в нарушениях углеводно-фосфатного остова молекулы (её разрыв, вставка или выпадение нуклеотидов), либо в химич. изменениях азотистых оснований, непосредственно представляющих генные мутации или приводящих к их появлению в ходе последующей репликации повреждённой молекулы. При этом пу-риновое основание заменяется другим пуриновым или пиримидиновое основание - др. пиримидиновым (т р а н з и ц и и), либо пуриновое основание заменяется пиримидиновым или пиримидиновое -пури-повым (трансверсии). В результате в определяющих синтез белка тройках луклеотидов (кодонах) возникают два типа нарушений: т. н. нонсенс-кодоны ("бессмысленные"), вообще не определяющие включение аминокислот в синтезируемый белок, и т. н. миссенс-кодоны ("искажающие смысл"), определяющие включение в белок неверной аминокислоты, что изменяет его свойства. Вставки или вы-надения нуклеотидов ведут к неправильному считыванию генетич. информации (сдвигу рамки считывания), в результате чего обычно возникают "бессмысленные" тсодоны и лишь в редких случаях "искажающие смысл". Механизм M. для разных мутагенов неодинаков. Ионизирующие излучения действуют на нуклеиновые к-ты непосредственно, ионизируя и активируя их атомы. Это приводит тс разрывам углеводно-фосфатного остова молекулы и водородных связей между комплементарными нитями ДНК, образованию "сшивок" между этими нитями, разрушению азотистых оснований, особенно пиримидиновых. Прямое действие ионизирующей радиации на хромосомы и содержащуюся в них ДНК обусловливает почти линейную зависимость между дозой облучения и частотой вызываемых облучением генных мутаций и нехваток (малых делеций); однако для тех типов хромосомных перестроек, к-рые возникают в результате двух разрывов хромосомы (более крупные делеций, инверсии, транслокации и др.), зависимость между дозой облучения и их частотой имеет более сложный характер. Мутагенное действие ионизирующих излучений может быть и косвенным, т. к. прохождение их через цитоплазму или питат. среду, в к-рой культивируются микроорганизмы, вызывает радиолиз воды и возникновение свободных радикалов и перекисей, обладающих мутагенным действием. Ультрафиолетовое излучение возбуждает электронные оболочки атомов, что вызывает различные химические реакции в нуклеиновых к-тах, приводящие к мутациям. Из этих реакций наибольшее значение имеют гидратация цитозина и образование димеров тимина, но известную роль в M. играют также разрыв водородных связей между нитями ДНК и образование "сшивок" между этими нитями. Ультрафиолетовые лучи плохо проникают во внутр. ткани организма, и их му-тагенное действие проявляется только там, где они могут достигнуть генетич. аппарата (напр., при облучении вирусов, бактерий, спор растений и т. п.). Наиболее мутагенны ультрафиолетовые лучи с длиной волны от 2500 до 2800 А, поглощаемые нуклеиновыми к-тами. Лучи видимого спектра подавляют мута-генный эффект ультрафиолетовых лучей (см. Фотореактивация). Алкилирующие соединения, к числу к-рых принадлежат наиболее сильные из известных мутагенов (т. н. супермутаген ы), напр, нитрозоэтилмочевина, этилметан-сульфонат и др., алкилируют фосфатные группы нуклеиновых K-T (что приводит к разрывам углеводно-фосфатного остова молекулы), а также азотистые основания (гл. обр. гуанин), в результате чего нарушается точность репликации нуклеиновых K-T и возникают транзиции и изредка - трансверсии. Аналоги азотистых оснований включаются в нуклеиновые к-ты, что при последующей репликации ведёт к появлению транзиции и трансверсий. Эти же типы изменений вызываются азотистой к-той, дезамини-рующей азотистые основания. Акридиновые красители образуют комплекс с ДНК, мешающий её репликации: в результате выпадают или добавочно вставляются одна или неск. пар нуклеотидов, что приводит к сдвигу рамки считывания. Аналогичные типы реакций с нуклеиновыми к-тами характеризуют и др. химич. му-тагены, но для многих из них механизм M. изучен недостаточно. Нек-рые мутаге-ны нарушают цитоплазматич. аппарат митоза, следствием чего является нерасхождение всех разделившихся хромосом или неправильности в распределении их между дочерними клетками; в первом случае возникает полиплоидия, во втором - анеуплоидия. Известны химич. вещества, специфически действующие таким образом (напр., алкалоид колхицин). На ход M. оказывают значит, влияние различные внешние факторы. Так, частота мутаций, индуцируемых ионизирующими излучениями, возрастает при поступлении в клетку кислорода и падает при его недостатке, напр., если облучение происходит в атмосфере азота (см. Кислородный эффект). Нек-рые вещества подавляют M. (см. Антиму-тагены). Напр., введение в клетку аде-нозина или гуанозина тормозит мута-генное действие аналогов пуриновых азотистых оснований; фермент каталаза снижает мутагенный эффект ионизирующих излучений и т. д. При действии нек-рых химич. мутагенов мутации могут возникать как сразу, так и спустя известное время, иногда через неск. клеточных поколений. Лит. см. при ст. Мутации.

С. M. Гершензон.

Смотреть больше слов в «Большой советской энциклопедии»

МУТАГЕНЕЗ

Смотреть что такое МУТАГЕНЕЗ в других словарях:

Рекомендуем посмотреть: