معلومة

كيف تنشأ الطفرات النقطية من أخطاء في تكرار الحمض النووي؟

كيف تنشأ الطفرات النقطية من أخطاء في تكرار الحمض النووي؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أهلا! أحاول أن أفهم هذا الرسم التوضيحي (من الكتاب المدرسي Biological Science بقلم سكوت فريمان).

السؤال العام هو: كيف تنشأ الطفرات النقطية من أخطاء في تكرار الحمض النووي؟

ومع ذلك ، إذا كنت لا تمانع ، أود أن أشرح كيف أفسر الرسم التوضيحي حتى تتمكن من رؤية الالتباس. نظرًا لتكرار الجزيء الأصلي للحمض النووي (باللون الرمادي) ، يحدث خطأ في تركيب الشريط السفلي في الجزيء الجديد (تم إقران القواعد غير التكميلية G و T معًا). الآن ، يبدو أن هناك حاجة إلى تكرار ثانٍ لظهور الطفرة: يتم تكرار الجزيء المعيب مما يؤدي إلى جزيئين جديدين ، أحدهما خالي من الأخطاء (لأنه يأخذ كقالبه الشريط العلوي) والآخر "خاطئ" حيث الطفرة حاضر.

لكن شكوكي هو ، ألا يشكل الجزيء الأوسط طفرة بالفعل؟ إذا كان على mRNA نسخ هذا التسلسل ، فإن الكودون يختلف بالفعل عن الجزيء الأصلي. هل يجب تكرار جزيء الحمض النووي مرتين حتى تظهر الطفرة (حيث يتم ارتكاب خطأ في المرة الأولى والثانية حيث يكون هذا الخطأ ، دعنا نقول ، "موحدًا")؟

شكرا جزيلا لك مقدما.


مصدر سوء فهمك

سوء فهمك مفهوم للغاية لأن الرقم مضلل.

يوضح الشكل فقط حدثًا واحدًا للنسخ المتماثل. ما تراه كنسخة ثانية تؤدي إلى جزيئين مزدوجين تقطعت بهم السبل ليس حدثًا للنسخ المتماثل. إنه يمثل في الواقع النتيجتين المحتملتين من "آلية إصلاح عدم التطابق". المصطلحتكرار الحمض النوويمكتوب على الشكل يجب أن يحل محلهالنتائج المحتملة لإصلاح الحمض النووي. الجزيء الذي يحتوي علىجي تيوبالتالي فإن عدم التطابق هو مجرد حالة مؤقتة سيتم تغييرها بسرعة كبيرة إلى أي منT-Aالحالة (أسفل يمين الشكل الخاص بك) أو إلىجي سيالحالة (أعلى يمين الشكل الخاص بك). مزيد من المعلومات أدناه.

إصلاح الحمض النووي

إصلاح الحمض النووي هو مجموعة من العمليات التي من خلالها تحدد الخلية وتصحح الضرر الذي يلحق بجزيئات الحمض النووي التي تكوِّد جينومها.

يُطلق على نوع إصلاح الحمض النووي المهم في الشكل "إصلاح عدم تطابق الحمض النووي"

إصلاح عدم تطابق الحمض النووي

يعد إصلاح عدم تطابق الحمض النووي نظامًا للتعرف على الإدخال الخاطئ والحذف وإدخال القواعد الخاطئة التي يمكن أن تنشأ أثناء تكرار الحمض النووي وإعادة التركيب ، وكذلك إصلاح بعض أشكال تلف الحمض النووي.

هناك إنزيمات محددة لإصلاح عدم التطابق مثلجي تيعدم تطابق ممثلة في الشكل الخاص بك. يمكن إما إصلاح هذه الإنزيماتجي تيإلىجي سيأو فيفي. إذا كان الإصلاحفي(نتيجة أقل في الشكل) عندها قد تحدث طفرة. إذا كان الإصلاحجي سي(النتيجة العليا في الشكل) ثم عدنا إلى التسلسل الأصلي ولن تحدث طفرة.

لاحظ أن احتمال النتيجتين المحتملتين يختلف عن 0.5 لأن هذه الإنزيمات لديها طرق لمحاولة معرفة أيهما كان الشريط الأصلي وأيهما كان الخيط المكرر حديثًا. يمكنك معرفة المزيد حول آلية إصلاح عدم تطابق الحمض النووي على ويكيبيديا> إصلاح عدم تطابق الحمض النووي.


طفرة نقطة

أ طفرة نقطة أو الاستبدال هي طفرة جينية حيث يتم تغيير قاعدة نوكليوتيد واحدة أو إدخالها أو حذفها من تسلسل DNA أو RNA لجينوم الكائن الحي. [1] الطفرات النقطية لها تأثيرات متنوعة على منتج البروتين النهائي - عواقب يمكن توقعها بشكل معتدل بناءً على خصائص الطفرة. يمكن أن تتراوح هذه العواقب من عدم وجود تأثير (مثل الطفرات المترادفة) إلى التأثيرات الضارة (مثل طفرات تغير الإطارات) ، فيما يتعلق بإنتاج البروتين وتكوينه ووظيفته.


يمكن أن تنشأ الطفرات الجينية أثناء تكرار الحمض النووي. اشرح لماذا قد يكون للأنواع المختلفة من الطفرات الجينية تأثيرات مختلفة على عديد الببتيد المشفر.

تنشأ الطفرات الجينية بسبب أخطاء في تكرار الحمض النووي وتشمل الإدراج والحذف والاستبدال والانعكاس والازدواج ونقل القواعد. كل ثلاثة توائم من القواعد يشفر حمض أميني واحد. لذلك ، يمكن للطفرة القاعدية تغيير تسلسل الأحماض الأمينية للبولي ببتيد المشفر بواسطة الجين. ومع ذلك ، فإن التأثير على عديد الببتيد يعتمد على نوع الطفرة. على سبيل المثال ، نظرًا للطبيعة المتدهورة للشفرة الجينية ، قد يؤدي استبدال قاعدة واحدة إلى تكوين ثلاثي يشفر نفس الحمض الأميني الذي تم ترميزه بواسطة تسلسل القاعدة الأصلي ، وفي هذه الحالة لن يكون هناك أي تأثير على البولي ببتيد المشفر . ومع ذلك ، يمكن أن تؤثر بعض الطفرات بشكل كبير على الحمض الأميني المشفر. على سبيل المثال ، قد ينتج عن الاستبدال ثلاثة توائم يشفر كودون توقف سابق لأوانه. سيؤدي ذلك إلى تسلسل الأحماض الأمينية المقطوعة - وهو الهيكل الأساسي لعديد ببتيد - والذي بدوره سيؤثر على الهياكل الثانوية والثالثية للبولي ببتيد ويمكن أن يضعف أو يلغي وظيفته.

نوع آخر من الطفرات التي يمكن أن تؤثر بشكل كبير على البولي ببتيد المشفر هو indel - الإدراج أو الحذف - حيث يمكن أن يتسبب ذلك في تغيير الإطارات. في تغيير الإطارات ، يتم تحويل تسلسل القواعد التي تشفر سلسلة الأحماض الأمينية إلى إطار قراءة آخر. على سبيل المثال ، يمكن قراءة منطقة من الجين في الثلاث توائم التالية: GCG CAA GAT. إذا تم حذف G الأول ، يتحول التسلسل الأساسي بالكامل بحيث تتم قراءة الثلاثة توائم الآن كـ CGC AAG AT… وهكذا. لذلك يمكن أن يغير Indels بشدة تسلسل الأحماض الأمينية وبالتالي هياكل البولي ببتيد الثانوية والثالثية ، والتي قد تقلل أو تلغي وظيفة البولي ببتيد بشكل كبير.


يمكن أن تؤدي أبحاث IU حول "النقاط الساخنة" للطفرات في الحمض النووي إلى رؤى جديدة حول مخاطر الإصابة بالسرطان

بلومينجتون ، إنديانا - حدد بحث جديد من جامعة إنديانا "النقاط الساخنة" في الحمض النووي حيث يرتفع خطر حدوث طفرات جينية بشكل كبير.

images / dams / zousrw4zew_w768.jpg "/> عرض صورة جودة الطباعة باتريشيا فوستر. تصوير جامعة إنديانا للاتصالات

تنشأ هذه الطفرات لأن "الأخطاء المطبعية" يمكن أن تحدث أثناء تكرار الحمض النووي أثناء الانقسام الخلوي. يؤكد تحليل حديث ، وجد أن الأخطاء العشوائية في الحمض النووي تلعب دورًا كبيرًا في العديد من أنواع السرطان ، على الحاجة إلى فهم المزيد حول أسباب هذه الأخطاء.

تم إجراء البحث بقيادة IU في بكتريا قولونية، يظهر في ورقتين & # 160 في قسم "Highlights" من عدد أغسطس من مجلة Genetics. "النقاط الساخنة" المحددة خاصة بـ بكتريا قولونية والبكتيريا ذات الصلة ، ولكن يمكن أن يوفر العمل خارطة طريق لتحديد نقاط الاضطرابات المماثلة في الحمض النووي البشري.

قالت باتريشيا فوستر ، الأستاذة الفخرية في كلية آي يو بلومينجتون للفنون والعلوم بقسم الأحياء: "هذا البحث يقربنا من فهم كيفية تفاعل آلية النسخ المتماثل للخلية مع الحمض النووي". "إذا استطعت أن تفهم بالضبط سبب حدوث خطأ في نقطة معينة على الحمض النووي للبكتيريا ، فهذا يجعلك أقرب إلى فهم المبادئ العامة."

فوستر هو المؤلف الأول في إحدى الورقتين. الورقة الأخرى والمؤلف الأول # 8217s هو بريتاني نيكوم ، دكتوراه. طالب في مختبر Foster & # 8217s وقت الدراسة.

يكون خطر الإصابة بالسرطان من أخطاء تكرار الحمض النووي أعلى في أنسجة معينة - مثل البروستاتا والعظام - حيث يعني ارتفاع معدل تجديد الخلايا أن هناك المزيد من الفرص لحدوث أخطاء أثناء نسخ الحمض النووي.

وقال فوستر: "هناك أجزاء من الجينوم تحتوي على" عوامل السرطان "، حيث يمكن للتغيرات في الحمض النووي أن تسمح لخلايا الورم بالتكاثر". "إذا كان بإمكانك معرفة أقسام الحمض النووي التي لديها مخاطر أعلى للطفرة ، فقد تتمكن من تركيز تحليلك على هذه 'النقاط الساخنة' للتنبؤ بما سيحدث بعد ذلك."

images / dams / xtr1sqcrqk_w768.jpg "/> عرض صورة بجودة الطباعة تم استخدام بكتيريا E. coli & # 160 لدراسة التسلسلات في الحمض النووي حيث يرتفع خطر حدوث طفرات بشكل كبير. الصورة مقدمة من المعهد الوطني للحساسية والأمراض المعدية

في بكتريا قولونية، وجد الباحثون أن احتمالية حدوث أخطاء في تكرار الحمض النووي كانت تصل إلى 18 مرة أكثر في تسلسل الحمض النووي حيث يتكرر نفس "الحرف" الكيميائي في التسلسل عدة مرات على التوالي. ووجدوا أيضًا أن احتمال حدوث أخطاء يصل إلى 12 مرة في تسلسل الحمض النووي بنمط محدد من ثلاثة أحرف.

تم تحديد أنماط الحروف هذه في تسلسل الحمض النووي سابقًا كمواقع شائعة لأخطاء النسخ المتماثل. لكن فوستر قال إن الحجم الهائل للبيانات في الدراسات الجديدة - مع التحليل عبر جينوم البكتيريا بأكمله لـ 30 ألف طفرة تراكمت خلال 250 ألف جيل - يوفر "الوزن الإحصائي" المطلوب لتحديد معدلات الخطأ بدقة غير مسبوقة.

تؤكد الدراسات أيضًا على أهمية نظامين في تكرار الحمض النووي: إنزيم "مصحح التجارب" ومسار جزيئي يسمى إصلاح عدم التطابق. كلاهما بمثابة دفاع ضد أخطاء الإنزيم - المسمى DNA polymerase - الذي ينسخ الجينوم بمعدل مذهل يبلغ 1000 حرف في الثانية.

تعمل وظيفة المدقق اللغوي هذه على إعادة تعيين عملية النسخ بعد اكتشاف خطأ. وجد باحثو IU أن "إيقاف" هذه الوظيفة تسبب في أخطاء أكثر بمقدار 4000 مرة. أدى إيقاف تشغيل إصلاح عدم التطابق ، وهو نظام نسخ احتياطي للمدقق اللغوي ، إلى حدوث أخطاء أكثر بمقدار 200 مرة.

قال فوستر: "عندما نوقف تشغيل هذه الأنظمة الاحتياطية ، نبدأ في رؤية أخطاء" نقية "- الأماكن التي من المرجح أن يرتكب فيها البوليميراز خطأ دون تدخل من العمليات الأخرى. "حتى الآن ، لا أعتقد أن أي شخص يمكنه حقًا أن يدرك مدى خطورة هذه النقاط الساخنة للخطأ في الحمض النووي."


كيف تنشأ الطفرات النقطية من أخطاء في تكرار الحمض النووي؟ - مادة الاحياء

المطفّر هو عامل بيئي يسبب طفرة. تسمى عملية إحداث طفرة الطفرات. هناك العديد من المطفرات المعروفة ، بما في ذلك:

هناك الكثير من الأدلة التي تم جمعها بمرور الوقت لإظهار آثار الإشعاع على المواد الجينية. قبل أن تكون التكنولوجيا متاحة لدراسة الحمض النووي ، كان هناك ارتباط بين أولئك الذين عملوا مع الإشعاع لفترات طويلة من الزمن والطفرات السلبية. ولكن حتى هذا لم يتم تحديده حتى التسعينيات. اللوكيميا وأنواع السرطان الأخرى شائعة بين أولئك الذين تعرضوا لفترات طويلة.

يمكن للإشعاع أن يكسر خيوط الحمض النووي أو حتى الكروموسومات الكاملة إذا كان مستوى طاقة الإشعاع مرتفعًا بدرجة كافية. يمكن أن تتسبب الأشعة فوق البنفسجية المنبعثة من الشمس في حذف القواعد الموجودة في شريط الحمض النووي وكذلك تسبب ارتباط قواعد الثايمين ببعضها البعض وبالتالي عدم السماح بحدوث التكاثر بشكل صحيح.

لا يمكن أن تنتقل التغييرات التي تم إجراؤها على الخلايا الجسدية إلى الأجيال القادمة. ومع ذلك ، فإن الطفرات التي تحدث في الخلايا المشيمية قد تنتج أليلات يمكن وراثتها. يمكن أن يكون لهذا نتائج جذرية للتنوع الجيني للسكان وبالتالي تداعيات على التطور.


يتعرف العلماء على توترات كمومية عابرة تدفع معدل الطفرات في الحمض النووي

وصف العلماء في الولايات المتحدة كيف أن الحلزون المزدوج للحمض النووي يحتوي على مؤقت جوهري يحدد عدد المرات التي قد تحدث فيها الطفرات بشكل تلقائي. استخدم الفريق بقيادة زوكاي سو من جامعة ولاية أوهايو ، والدكتوراه هاشم الهاشمي من جامعة ديوك ، تقنية تُعرف باسم تشتت الاسترخاء بالرنين المغناطيسي النووي (NMR) للتعرف على كيفية تشتت القواعد في يخضع الحلزون المزدوج من الدنا لتغيرات عابرة في شكله - تدوم فقط جزء من الألف من الثانية - مما يسمح لإنزيمات البوليميراز بإدخال القاعدة الخاطئة أثناء تكاثر الحمض النووي. يزعم الباحثون أن حالات عدم التطابق النادرة هذه يمكن أن تكمن وراء التغيرات الجينية التي تدفع التطور بالإضافة إلى تطور أمراض مثل السرطان.

& # 8220 زيادة أو خفض معدلات الطفرات العفوية يمكن أن يغير بشكل كبير من قدرة الكائن الحي على التطور أو تغيير قابليته للإصابة بالمرض ، & # 8221 قال البروفيسور الهاشمي ، أستاذ الكيمياء الحيوية والكيمياء بجامعة ديوك في جامعة ديوك. مدرسة الطب. & # 8220 سؤال مثير للاهتمام هو: ما الذي يحدد معدل الطفرات في الكائن الحي. من هناك ، يمكننا البدء في فهم الظروف المحددة أو الضغوطات البيئية التي يمكن أن تزيد من الأخطاء. & # 8221 أبلغ الباحثون عن نتائجهم في طبيعة سجية، في ورقة بعنوان & # 8220Dynamic Basis for dG • dT Misincorporation عبر Tautomerization and Ionization. & # 8221


عندما تنقسم الخلايا ، يجب تكرار الحمض النووي الخاص بها. تقوم إنزيمات DNA polymerase بإدخال القواعد الصحيحة في المواضع الصحيحة في خيط جديد كما يتم بناؤه ، عن طريق مطابقة زوج القاعدة الجديد مع الرقم المقابل له - السيتوزين (C) مع الجوانين (G) والأدينين (A) مع الثايمين (T). ومع ذلك ، فإن عملية المطابقة هذه ليست معصومة عن الخطأ ، ويتم ارتكاب خطأ في قاعدة واحدة تقريبًا من كل 10000 قاعدة. إذا لم يتم تصحيح الخطأ ، فإنه يظل ثابتًا في مكانه كطفرة في الحمض النووي الجديد.

جيمس دي واتسون وفرانسيس إتش سي. افترض كريك أن قواعد الحمض النووي يمكن أن توجد كحالات بديلة ، أو إعادة ترتيب - تُعرف باسم الأشكال الصخرية والأنيونية - في عام 1953 عندما وصفوا لأول مرة بنية الحلزون المزدوج للحمض النووي ، كما كتب الباحثون. ومع ذلك ، أكد العلماء أيضًا منذ ذلك الحين أن تكرار الحمض النووي يخضع لرقابة صارمة بحيث يكون عدم التطابق أمرًا نادرًا. "في ورقتهم البحثية التي تصف بنية الحلزون المزدوج للحمض النووي ، اقترح واطسون وكريك أنه إذا تبنت قواعد النيوكليوتيدات أشكالها التوتومية غير المواتية بقوة ، فإن عدم التطابق يمكن أن يقترن في هندسة تشبه Watson-Crick (WC) وربما يؤدي إلى حدوث طفرات عفوية يكتب الباحثون. "بعد عقود ، ثبت جيدًا أن آليات التكرار والترجمة لها سيطرة صارمة على هندسة WC للتمييز ضد عدم التطابق."

تشير الدلائل أيضًا إلى أنه في حين أن عدم التطابق غير المألوف والحشو والشبيه بالمرحاض يمكن أن "يهرب من نقاط تفتيش الدقة هذه" ويؤدي إلى حدوث أخطاء في النسخ ، كما يشير المؤلفون. لمزيد من التحقيق في هذا الأمر ، استخدم فريق Duke في عام 2015 تقنية تشتت الاسترخاء بالرنين المغناطيسي النووي لمشاهدة هذه التحولات الشكلية والأنيونية المتغيرة الشكل في القواعد ، والتي توقعوا أنها قد تلعب "أدوارًا فريدة في تحريض وإصلاح تلف الحمض النووي ، والتعرف على الحمض النووي ، والمواد الكيميائية. تعديلات الأحماض النووية ، والحفز. "

في دراستهم الأخيرة ، استخدم الباحثون نسخة محسّنة من التكنولوجيا لالتقاط هذه التغييرات المطابقة في وميض العين في G و T وإثبات أن هذه & # 8220 الكمي & # 8221 حدثت في نفس معدل يشتمل البوليميراز عدم تطابق GT.

قام باحثو جامعة ديوك وجامعة ولاية أوهايو أيضًا بتغذية بياناتهم في نموذج حركي لتتبع الحركات التي أدت إلى تغيير الحالات وعدم التطابق. أظهرت هذه النتائج أن الأشكال التوتوميرية كانت أكثر شيوعًا في ظل الظروف العادية ، بينما سادت الأشكال الأنيونية في وجود المطفرات والضغط البيئي. أشارت النتائج أيضًا إلى أن التردد الذي يتغير فيه شكل القواعد كان يعتمد على تسلسل الحمض النووي. يمكن أن ترتبط منطقة واحدة غنية بـ G و C بمزيد من حالات تغير الشكل ، وبالتالي إدراج المزيد من الطفرات ، أكثر من منطقة غنية بـ As و Ts. "تم إدخال خطوة التأين أو التأين المعتمد على التسلسل في آلية حركية صغيرة من أجل الدمج الصحيح أثناء النسخ المتماثل بعد الارتباط الأولي للنيوكليوتيد ، مما أدى إلى تنبؤات دقيقة باحتمالية سوء التضمين dG • dT عبر البوليميرات المختلفة وظروف الأس الهيدروجيني و النيوكليوتيدات المعدلة كيميائيًا ، وتوفر آليات لإساءة التضمين المعتمد على التسلسل "، كما ذكر المؤلفون. "تشير بياناتنا إلى أن تشكيل عدم التطابق الأنيوني والتوتوميري الشبيه بمراحيض المياه يساعد في تحديد تواتر سوء دمج dG • dT واعتماده على الأس الهيدروجيني والتعديلات الكيميائية وربما التسلسل."

& # 8220 في الماضي ، كنا نعلم أن بوليمرات الحمض النووي ترتكب أخطاء أثناء تكرار الحمض النووي ولكننا لم نعرف كيف تفعل ذلك ، & # 8221 تعليقات زوكاي سو ، دكتوراه ، أستاذ الكيمياء والكيمياء الحيوية بولاية أوهايو. & # 8220 الآن ، توفر دراستنا إحساسًا ميكانيكيًا لكيفية ظهور الأخطاء. & # 8221 يضيف البروفيسور الهاشمي أن ، & # 8220 تصوير الكتاب المدرسي للحلزون المزدوج الأيقوني يظهر بنية ثابتة مزدوجة تقطعت بهم السبل ، ولكن اتضح أن ذلك في حالات نادرة ، يمكن أن يتحول إلى أشكال أخرى موجودة لفترات زمنية قصيرة بشكل استثنائي. على الرغم من أن البعض قد يشكك في أهمية مثل هذه الحالات ، إلا أن هناك عددًا متزايدًا من الدراسات التي تُظهر أنها يمكن أن تكون محركات رئيسية للبيولوجيا والمرض. نظرًا لصعوبة ملاحظة هذه الظواهر ، فإنه يجعلك تتساءل عن عدد الحالات الأخرى التي تملي نتائج علم الأحياء التي لا نعرف عنها حتى. & # 8221

توفر النتائج & # 8220 تحققًا مقنعًا للأصول الكيميائية للطفرات التي اقترحها واتسون وكريك في عام 1953 ، ويضيف # 8221 ، دكتوراه مايرون جودمان ، أستاذ البيولوجيا الجزيئية والكيمياء في جامعة جنوب كاليفورنيا ، والذي لم يكن كذلك تشارك في الدراسة. & # 8220 إنه مهم علميًا ، وعلى الرغم من أنه استغرق حوالي 65 عامًا لإثباته ، إلا أنه يوضح أيضًا حماقة المراهنة على Watson and Crick. & # 8221

يخطط الباحثون أيضًا لمواصلة التحقيق في كيف يمكن أن تكون الدول البديلة مسؤولة عن أخطاء في العمليات الأخرى. وخلصوا إلى أن "النهج المقدم هنا يمكن تطبيقه لفحص أدوار عدم التطابق الحشو والأنيوني في النسخ المتماثل والنسخ والترجمة وإصلاح الحمض النووي".


أخطاء النسخ التي تعتمد على Pol البشرية وتأثير إصلاح عدم التطابق على تصحيحها

تم العثور مؤخرًا على طفرات في بوليميراز الحمض النووي البشري (Pol) ، وهو واحد من ثلاثة بوليميرات حقيقية النواة مطلوبة لتكرار الحمض النووي ، مرتبطة بنمط ظاهري شديد التحمل في الأورام من سرطان القولون والمستقيم الجسدي وسرطان بطانة الرحم وفي سرطان القولون والمستقيم العائلي. من المحتمل أن الطفرات Pol تقلل من دقة تخليق الحمض النووي ، وبالتالي زيادة العبء الطفري والمساهمة في تطور الورم. لاختبار هذا الاحتمال في الجسم الحي ، قمنا بتمييز أليل متحور نشط في الموقع للإنسان Pol الذي يعرض نمطًا ظاهريًا متحورًا قويًا في المختبر عندما يكون نشاط نوكلياز خارجي مصحح للأنزيم غير نشط. هذا المتحولة لديه تحيز قوي تجاه الأزواج الخاطئة المعاكسة لقواعد بيريميدين القالب ، خاصة أزواج T • dTTP. أدى التعبير عن متحولة Pol في الخلايا البشرية التي تفتقر إلى إصلاح عدم التطابق الوظيفي إلى زيادة معدل الطفرات بشكل أساسي بسبب أخطاء T • dTTP. أدى إصلاح عدم التطابق الوظيفي إلى القضاء على الطفرات المتزايدة. تشير النتائج إلى أن المتحولة Pol تسبب أخطاء النسخ المتماثل في الجسم الحي ، وهي مهيمنة جزئيًا على الأقل على النوع البري الداخلي Pol. نظرًا لأن الأورام من مرضى القولون والمستقيم العائلي والجسدي تنشأ مع طفرات Pol في أليل واحد ، فهي مستقرة الأقمار الصناعية ولديها زيادة كبيرة في بدائل زوج القاعدة ، تتوافق بياناتنا مع طفرة Pol التي تتطلب عوامل إضافية لتعزيز تطور الورم.

الكلمات الدالة: بوليميراز الحمض النووي إصلاح عدم تطابق الحمض النووي إصلاح الطفرات.


ترتبط طريقة إصلاح الحمض النووي بارتفاع احتمالية حدوث طفرة جينية

تقرير باحثون من جامعة إنديانا - جامعة بوردو إنديانابوليس وجامعة أوميا وديغ في السويد في دراسة نُشرت في عدد 15 فبراير 2011 من بلوس علم الأحياء أن الطريقة التي يتم من خلالها إصلاح الخلايا تتكسر في حمضها النووي ، والمعروفة باسم النسخ المتماثل الناجم عن الكسر (BIR) ، من المرجح أن تسبب طفرة جينية أكثر من إصلاح الخلايا الطبيعي بمقدار 2800 مرة.

يتطلب النقل الدقيق للمعلومات الجينية التكرار الدقيق للحمض النووي. الأخطاء في تكرار الحمض النووي شائعة وقد طورت الطبيعة العديد من الآليات الخلوية لإصلاح هذه الأخطاء. تنشأ الطفرات ، التي يمكن أن تكون ضارة (تطور الخلايا السرطانية) ، أو مفيدة (التكيف التطوري) ، من أخطاء غير مصححة. عندما تقوم خلية واحدة أو عدة خلايا بإصلاح نفسها باستخدام طريقة BIR الفعالة ، يتم فقد الدقة.

قالت آنا: "عندما يحدث BIR ، بدلًا من استخدام" ضمادة "لإصلاح كسر الكروموسومات ، تغزو القطعة المكسورة كروموسومًا آخر وتبدأ في التكاثر الذي يحدث في المكان الخطأ وفي الوقت الخطأ وربما بمشاركة بروتينات خاطئة". مالكوفا ، دكتوراه ، أستاذ مشارك في علم الأحياء في كلية العلوم في IUPUI ، الذي قاد الدراسة.

استخدم الباحثون الخميرة للتحقيق في مستوى الطفرات المرتبطة بـ BIR ووجدوا أن ميل الطريقة لإحداث طفرة لم يتأثر بمكان إجراء الإصلاح على الحمض النووي.

لماذا يعتبر BIR غير دقيق مقارنةً بالنسخ العادي؟

قالت مالكوفا ، وهي أيضًا أستاذة مساعدة في علم الوراثة الطبية والجزيئية في كلية الطب بجامعة إنديانا: "لم نجد مسدسًا قويًا". "نعتقد أن هناك أربعة تغييرات على الأقل في آلية النسخ التي يجب أن تحدث لخلق عاصفة كاملة أو تآزر مما يجعل إصلاح BIR مطفرًا للغاية."

على سبيل المثال ، خلال BIR ، وجد الباحثون زيادة كبيرة في تركيز النيوكليوتيدات - اللبنات الأساسية المستخدمة في تكوين الحمض النووي.

قالت مالكوفا ، وهي عالمة وراثية: "تشير نتائجنا بقوة إلى أن الطفرات التي يسببها BIR لا تحدث ببطء ، بل تحدث في موجات مفاجئة - انفجارات مفاجئة قد تؤدي إلى الإصابة بالسرطان". "نحن نخطط لمواصلة التحقيق في BIR على أمل العثور على أدلة حول سبب احتمال أن تسبب آلية إصلاح الخلايا طفرات. الهدف النهائي ، بالطبع ، هو منع تلك الطفرات التي تسبب السرطان."


سؤال: 1. كم مرة تحدث الطفرات أثناء تكرار الحمض النووي؟ كيف تصلح الخلية هذه الطفرات؟ كيف تؤثر المطفرات والمواد المسرطنة على هذه العمليات وتؤدي إلى تطور السرطان؟ 2. BRCA1 و BRCA2 هما جينات تشارك عادة في أي وظيفة خلوية؟ كيف الطفرات في هذه الجينات تؤهب الفرد للإصابة بالسرطان؟ .

5. ما نوع الطفرة التي حدثت في الحمض النووي للأشخاص المصابين بالتليف الكيسي؟ كيف تؤثر الطفرة على وظيفة خلايا الرئة؟ لماذا يتمتع الأفراد غير المتجانسين من أجل التليف الكيسي بميزة على الأفراد العاديين؟

6. كيف يتم توريث الطفرات؟ كيف تختلف عملية الانقسام الاختزالي عن الانقسام؟ ما هي الآليات خلال الانقسام الاختزالي التي تضمن تنوع المادة الوراثية التي تنتقل إلى النسل؟

7. ما هو الفرق بين الأليلات السائدة والمتنحية؟ إذا كانت الطفرة التي تسبب المرض متنحية فكيف سيتم توريثها؟ على العكس من ذلك ، إذا كانت الطفرة هي المهيمنة فكيف سيتم توريثها؟


تاريخ

اكتشف أوسكار هيرتويج عملية التكاثر الخلوي للانقسام الاختزالي في عام 1876. تم اكتشاف الانقسام المتساوي بعد عدة سنوات في عام 1882 من قبل فالتر فليمنج.

درس هيرتويج قنافذ البحر ، ولاحظ أن كل بيضة تحتوي على نواة واحدة قبل الإخصاب ونواة بعد ذلك. أثبت هذا الاكتشاف أن حيوانًا منويًا واحدًا يمكنه تخصيب بويضة ، وبالتالي أثبت عملية الانقسام الاختزالي. واصل هيرمان فول بحث هيرتويج عن طريق اختبار تأثيرات حقن عدة حيوانات منوية في البويضة ، ووجد أن العملية لم تنجح مع أكثر من حيوان منوي واحد. & # 9137 & # 93

بدأ فليمنج بحثه عن الانقسام الخلوي في عام 1868. كانت دراسة الخلايا موضوعًا شائعًا بشكل متزايد في هذه الفترة الزمنية. بحلول عام 1873 ، كان شنايدر قد بدأ بالفعل في وصف خطوات انقسام الخلايا. عزز فليمنج هذا الوصف في عامي 1874 و 1875 حيث شرح الخطوات بمزيد من التفصيل. كما جادل مع النتائج التي توصل إليها شنايدر بأن النواة تنفصل إلى هياكل شبيهة بالقضيب من خلال اقتراح أن النواة تنفصل فعليًا إلى خيوط منفصلة بدورها. خلص فليمنج إلى أن الخلايا تتكاثر من خلال انقسام الخلايا ، لتكون أكثر تحديدًا. & # 9138 & # 93

يعود الفضل إلى ماثيو ميسلسون وفرانكلين ستال في اكتشاف تكرار الحمض النووي. اعترف واتسون وكريك أن بنية الحمض النووي أشارت بالفعل إلى وجود شكل من أشكال عملية النسخ المتماثل. ومع ذلك ، لم يتم إجراء الكثير من الأبحاث حول هذا الجانب من الحمض النووي إلا بعد Watson and Crick. نظر الناس في جميع الطرق الممكنة لتحديد عملية تكرار الحمض النووي ، ولكن لم ينجح أي منها حتى ميسلسون وستال. قدم ميسلسون وستال نظيرًا ثقيلًا في بعض الحمض النووي وتتبع توزيعه. من خلال هذه التجربة ، تمكن ميسيلسون وستال من إثبات أن الحمض النووي يتكاثر بشكل شبه متحفظ. & # 9139 & # 93


شاهد الفيديو: الطفرة la mutation طريقة سهلة لتحديد انواع الطفرات من خلال تمارين تطبيقية لتحديد نوع الطفرة (ديسمبر 2022).