Tài liệu Cơ chế gây đột biến điểm pdf

C ch gâyơ ế
đ t bi n đi mộ ế ể
Khi ki m tra dãy đ t bi n đ c gây t oể ộ ế ượ ạ
b i các tác nhân đ t bi n khác nhau choớ ộ ế
th y m i tác nhân đ t bi n đ c đ cấ ỗ ộ ế ượ ặ
tr ng b i m t đ c tính đ t bi n khácư ở ộ ặ ộ ế
nhau hay "preference" v c m t d ngề ả ộ ạ
đ t bi n nh t đ nh và m t đi m đ tộ ế ấ ị ộ ể ộ
bi n nh t đ nh, đ c g i là đi m dế ấ ị ượ ọ ể ễ
x y ra đ t bi n (mutational hot spots).ả ộ ế
Đ c tính đ t bi n nh th đ c chú ýặ ộ ế ư ế ượ
l n đ u tiên locus rII c aầ ầ ở ủ
bacteriophage T4.

Tác nhân đ t bi n ho t đ ng ít nh t quaộ ế ạ ộ ấ
ba c ch khác nhau: chúng có th làmơ ế ể
thay th m t base trong DNA; làm bi nế ộ ế
đ i m t base gây k t c p nh m v i m tổ ộ ế ặ ầ ớ ộ
base khác; làm sai h ng m t base, d nỏ ộ ẫ
đ n không th k t c p v i b t kỳ baseế ể ế ặ ớ ấ
nào trong đi u ki n bình th ng.ề ệ ườ
Đ tộ bi nế thay thế base: m tộ vài h pợ
ch tấ hóa h cọ t ngươ tự nitrogen base
bình th ng c a DNA, đôi khi chúng cóườ ủ
th g n vào DNA thay cho base bìnhể ắ
th ng. Nh ng ch t nh th đ c g iườ ữ ấ ư ế ượ ọ
là các ch t t ng đ ng v i base (baseấ ươ ươ ớ
analogs). Các ch t t ng đ ng này k tấ ươ ươ ế
c p không nh s k t c p c a các baseặ ư ự ế ặ ủ
bình th ng. Vì v y chúng có th gây raườ ậ ể
đ t bi n do g n vào m t nucleotideộ ế ắ ộ

không đúng trong quá trình sao chép.
Đ hi u ho t đ ng c a các ch t t ngể ể ạ ộ ủ ấ ươ
đ ng base, tr c h t c n ph i xem xétươ ướ ế ầ ả
khuynh h ng t nhiên c a các base đ iướ ự ủ ố
v i s hình thành các d ng khác nhau.ớ ự ạ
M i base trong phân t DNA có th xu tỗ ử ể ấ
hi n m t trong s nhi u d ng đ cệ ở ộ ố ề ạ ượ
g i là tautomers, chúng là các đ ng phânọ ồ
khác nhau v trí nguyên t và nh ngở ị ử ữ
liên k t gi a các nguyên t . D ng ketoế ữ ử ạ
c a m i base th ng có trong DNA,ủ ỗ ườ
trong khi d ng imino và enol c a base làạ ủ
hi m. Tautomer imino ho c enol có thế ặ ể
k t c p sai v i base t o m t k tế ặ ớ ạ ộ ế c pặ
nh mầ (mispair). Khả năng k tế c pặ
nh mầ như thế gây ra đ tộ bi n trongế
quá trình sao chép đ c chú ý đ u tiênượ ầ
b i Watson và Crick khi các tác gi nàyở ả
nghiên c u công th c v mô hình c uứ ứ ề ấ
trúc DNA.
S k t c p nh m có th sinh ra ng uự ế ặ ầ ể ẫ
nhiên, nh ng cũng có th sinh ra khi baseư ể
b ion hóa. Tác nhân gây đ t bi n 5-ị ộ ế
Bromouracil (5-BrU) là ch t t ngấ ươ
đ ng v i thymine, có brome v tríươ ớ ở ị
carbon s 5 thay cho nhóm -CHố
3
c aủ
thymine. Ho t tính c a nó d a trên quáạ ủ ự
tình inolization và ionization.

d ng keto, 5-BrU k t c p v i adeninỞ ạ ế ặ ớ
nh tr ng h p thymine. Tuy nhiên, sư ườ ợ ự
có m t c a nguyên t bromine làm thayặ ủ ử
đ i m t cách có ý nghĩa s phân bổ ộ ự ố
electron ở vòng base. Vì v yậ 5-BrU
có thể chuy nể sang d ngạ enol và
d ng ion, và nó có th k t c p v iạ ể ế ặ ớ
guanine nh tr ng h p cytosine t o raư ườ ợ ạ
c p 5-BrU-G. Trong l n nhân đôi ti pặ ầ ế
theo G k t c p v i C, t o c p G-C thayế ặ ớ ạ ặ
cho c p A-T. K t qu gây ra đ t bi nặ ế ả ộ ế
đ ng hoán. T ng t 5-BrU cũng có thồ ươ ự ể
gây ra đ t bi n đ ng hoán A-T thay choộ ế ồ
c p G-C.ặ
Ch ng minh m t vài k t c p nh m cóứ ộ ế ặ ầ
th x y ra do k t qu c a s thay đ i 1ể ả ế ả ủ ự ổ
tautomer thành 1 tautomer khác
M t hóa ch t gây đ t bi n khác là 2-ộ ấ ộ ế
amino-purine (2-AP), là hóa ch t t ngấ ươ
đ ng adenine, có th k t c p v iươ ể ế ặ ớ
thymine. Khi b proton hóa, 2-AP có thị ể
k t c p nh m v i cytosine,ế ặ ầ ớ có th gâyể
ra th h sau đ t bi n đ ng hoán G-Cế ệ ộ ế ồ
thay cho A-T do k t c p nh m v iế ặ ầ ớ
cytosine trong l n sao chép ti p theo.ầ ế
Thay th base (base alteration)ế
S k t c p nh m chuyên bi t do đ tự ế ặ ầ ệ ộ
bi n c m ng alkyl hoáế ả ứ
M tộ vài tác nhân đ tộ bi nế không
g nắ vào DNA, mà l iạ làm bi nế đ iổ

base gây ra s k t c p sai. Tác nhânự ế ặ
alkyl đ c s d ng ph bi n nh là tácượ ử ụ ổ ế ư
nhân đ tộ bi n, ch ngế ẳ h n nhạ ư
ethylmethanesulfonate (EMS) và
nitrosoguanidine (NG) gây đ t bi n theoộ ế
cách này.
Nh ng tác nhân nh th s thêm nhómữ ư ế ẽ
alkyl (nhóm ethyl trong tr ng h p EMSườ ợ
và nhóm methyl trong tr ngườ h p NG)ợ
nhi uở ề v tríị trên cả 4 base. Tuy nhiên,
đ t bi n h u nh ch x y ra khi nhómộ ế ầ ư ỉ ả
alkyl đ c thêm vào oxy s 6 c aượ ở ố ủ
guanine t o ra O-6-alkylguanine. Sạ ự
alkyl hóa này d n đ n s k t c pẫ ế ự ế ặ
nh mầ v i thymine . K t qu sinh ra đ tớ ế ả ộ
bi n đ ng hoán G-C->A-T trong l n saoế ồ ầ
chép ti p theo.ế
Tác nhân xen vào gi aữ (intercalating
agents) là nhóm tác nhân quan trong
khác gây bi nế đ iổ DNA. Nhóm c aủ
các h pợ ch tấ này bao g m proflavin,ồ
acridin cam và m tộ nhóm các h pợ
ch tấ hóa h cọ khác. Các tác nhân này
là nhóm các phân t b t ch c các c pử ắ ướ ặ
base và có th xen vào gi a các nitrogenể ữ
base lõi chu i xo n kép DNA. v tríở ỗ ắ Ở ị
xen vào này chúng gây s thêm vào ho cự ặ
m t đi m t c p nucleotide.ấ ộ ặ
Sai h ngỏ base: M tộ số l nớ tác nhân
đ tộ bi nế gây sai h ngỏ m tộ ho cặ

nhi u base. Vì v y không th k t c pề ậ ể ế ặ
v i base đ c tr ng. K t qu làm c n trớ ặ ư ế ả ả ở
s sao chép vì DNA polymerase khôngự
th ti p t c quá trình t ng h p DNA quaể ế ụ ổ ợ
nh ng base sai h ng. E.coliquá trìnhữ ỏ Ở
này x y ra đòi h i ho t tính c a hả ỏ ạ ủ ệ
th ng SOS. H th ng này đ c kíchố ệ ố ượ
thích nh là m t ph n ng kh n c pư ộ ả ứ ẩ ấ
ngăn c n s ch t t bào khi DNA b saiả ự ế ế ị
h ng n ng.ỏ ặ
* C ch c a đ t bi n ng u nhiênơ ế ủ ộ ế ẫ
Đ t bi n ng u nhiên x y ra do nhi uộ ế ẫ ả ề
nguyên nhân: g m sai h ng trong quáồ ỏ
trình sao chép DNA, các t n th ngổ ươ
ng u nhiên, s chen vào c a y u t diẫ ự ủ ế ố
đ ng. Đ t bi n ng u nhiên hi m nênộ ộ ế ẫ ế
khó xác đ nh c ch c b n. Tuy nhiên,ị ơ ế ơ ả
m t vài h th ng ch n l c cho phép thuộ ệ ố ọ ọ
đ c đ t bi n ng u nhiên và phân tích ượ ộ ế ẫ ở
m c đ phân t . T b n ch t c a nh ngứ ộ ử ừ ả ấ ủ ữ
thay đ i trình t có th suy ra quá trìnhổ ự ể
d n đ n đ t bi n ng u nhiên.ẫ ế ộ ế ẫ
Nh ng sai h ng ng u nhiên (spontaneousữ ỏ ẫ
lesions) đ n DNA có th sinh ra đ tế ể ộ
bi n. Hai t n th ng ng u nhiên th ngế ổ ươ ẫ ườ
xu t hi n nh t: depurination vàấ ệ ấ
deamination, trong đó depurination phổ
bi n h n.ế ơ
Depurination do tác d ngụ c aủ
aflatoxin, làm m tấ m tộ base purine.

Ngoài ra, quá trình m t purine cũng x yấ ả
ra m t cách t nhiên. M t t bào đ ngộ ự ộ ế ộ
v t m t ng u nhiên kho ng 10.000ậ ấ ẫ ả
purine c a DNA trong m t th h t bàoủ ộ ế ệ ế
kho ng 20 gi 37oC. N u t n th ngả ờ ở ế ổ ươ
này đ c gi l i, d n đ n sai h ng diượ ữ ạ ẫ ế ỏ
truy n đáng k vì trong quá trình saoề ể
chép, v trí m t purine không th đ nh rõị ấ ể ị
đ c lo i base nào. Trong nh ng đi uượ ạ ữ ề
ki n nh t đ nh m t base có th chèn vàoệ ấ ị ộ ể
t o ra đ t bi n.ạ ộ ế
Deamination c aủ cytosine t oạ ra
uracil. Uracil sẽ k tế c pặ v iớ adenin
trong quá trình sao chép, k tế quả
t oạ ra đ tộ bi nế đ ngồ hoán G-C® A-
T. Deamination 5-methylcytosine t oạ
ra thymine . Quá trình sao chép t o raạ
đ t bi n đ ng hoán chuy n C thành T.ộ ế ồ ể
Ngoài 2 quá trình gây sai h ng nh trên,ỏ ư
s oxy hóa t o ra các base b saiự ạ ị h ngỏ
là d ngạ t nổ th ngươ thứ ba D ngạ
oxygen ho tạ đ ngộ như g c superoxidố
(O2 ), hydrogen peroxide (H2O2) và g cố
hydroxyl (.OH) đ c t o ra do s n ph mượ ạ ả ẩ
c a quá trình chuy n hóa (aerobicủ ể
metabolism). Các d ng này có th gâyạ ể
t n th ng oxy hóa đ n DNA, k t quổ ươ ế ế ả
t o ra đ t bi n.ạ ộ ế
Deamination c a Cytosine (a) và 5-ủ
methylcytosine

Các sai h ng trong sao chép DNA cũng làỏ
ngu n đ t bi n khác.ồ ộ ế
Thay th base:ế sai h ng trong sao chépỏ
DNA có th x y ra khi có m t c pể ả ộ ặ
nucleotide ghép không chính xác (nh A-ư
C) t o ra trong quá trình t ng h p DNAạ ổ ợ
d n đ n s thay th m t base.ẫ ế ự ế ộ
Đ t bi n thêm vào và m t base: M tộ ế ấ ộ
lo i sai h ng sao chép khác d n đ nạ ỏ ẫ ế
thêm vào ho c m t đ m t ho c m t sặ ấ ị ộ ặ ộ ố
c p base. Trong tr ng h p s baseặ ườ ợ ố
thêm vào ho cặ m tấ đi không chia
h tế cho 3, sẽ t oạ ra đ tộ bi nế d chị
khung trong vùng mã hóa protein.