Механизмы образования мишенных инсерций при синтезе молекулы ДНК, содержащей цис-син циклобутановые цитозиновые димеры - Гребнева, Е.А. (Доповіді НАН України, 2014)
В рамках развиваемой полимеразно-таутомерной модели ультрафиолетового мутагенеза предлагается модель механизма образования мишенных инсерций, вызванных цис-син циклобутановыми цитозиновыми димерами. Инсерции — это мутации сдвига рамки
чтения, когда встраивается одно или несколько оснований ДНК. Структурный анализ
встраивания оснований показал, что напротив двух редких таутомерных форм цитозина невозможно встроить ни одно из канонических оснований так, чтобы между ними и матричными основаниями образовались водородные связи. Поэтому при синтезе молекулы ДНК, содержащей цис-син циклобутановые цитозиновые димеры, содержащие молекулы цитозина в таких редких таутомерных формах, специализированные или модифицированные ДНК-полимеразы напротив этих цис-син циклобутановых цитозиновых димеров будут оставлять бреши в один нуклеотид. На участках ДНК с однородным нуклеотидным составом, в соответствии с моделью Стрейзингера, конец нити ДНК может сползти, соединиться с помощью водородных связей так, что образуется петля. В результате дочерняя нить удлиняется, появляется мишенная мутация сдвига рамки чтения — мишенная инсерция. У рамках розроблюваної полiмеразно-таутомерної моделi ультрафiолетового мутагенезу,
запропоновано модель механiзму формування мiшенних iнсерцiй, що викликанi цис-син циклобутановими цитозиновими димерами. Iнсерцiї — це мутацiї зсуву рамки читання, коли вбудовується одна або декiлька основ ДНК. Структурний аналiз вбудовування основ показав, що навпроти двох рiдких таутомерних станiв цитозину неможливо вбудувати жодну з канонiчних основ так, щоб мiж ними та матричними основами сформувались водневi зв’язки. Тому при синтезi молекули ДНК, що мiстить цис-син циклобутановi цитозиновi
димери, що мають молекули цитозину в таких рiдких таутомерних формах, спецiалiзованi або модифiкованi ДНК-полiмерази навпроти цих цис-син циклобутанових цитозинових димерiв будуть залишати проломи в один нуклеотид. На дiлянках ДНК з однорiдним нуклеотидним складом, вiдповiдно до моделi Стрейзингера, кiнець нитки ДНК може сповзти, з’єднатися за допомогою водневих зв’язкiв так, що утвориться петля. У результатi подовжується дочiрня нитка, з’являється мiшенна мутацiя зсуву рамки читання — мiшенна iнсерцiя. A polymerase — tautomer model of ultraviolet mutagenesis is developed. The mechanism of formation
of targeted insertions that is caused by cis-syn cyclobutane cytosine dimers is proposed. Insertions
are frameshift mutations, when one or several DNA bases are inserted. Structural analysis has shown that, opposite two rare tautomeric forms of cytosine, it is impossible to insert any canonical DNA bases with template bases with the formation of hydrogen bonds. Therefore, under
the synthesis of DNA containing cis-syn cyclobutane cytosine dimers with cytosine molecules in such rare tautomeric forms, specialized or modified DNA polymerases will leave one nucleotide gaps opposite these cis-syn cyclobutane cytosine dimers. On DNA sites with homogeneous nucleotide
composition, the end of a DNA strand may slip and join with hydrogen bonds so that a loop is formed by the Streisinger model. As a result, the daughter strand is elongated, and the targeted insertion is formed.