Чинники та механізми спонтанного мутагенезу
Анотація
У статті узагальнено сучасні погляди на механізми виникнення мутацій та природу чинників спонтанного мутагенезу. Згідно теорії мутаційного процесу розрізняють три етапи становлення мутацій: утворення первинних молекулярних пошкоджень у хромосомі, виникнення предмутаційного стану в результаті змін структури ДНК, фіксація потенційної зміни в мутацію. Первинні пошкодження ДНК виникають спонтанно в результаті природної хімічної нестабільності молекули ДНК або за дії екзо- чи ендогенних чинників фізичної, хімічної та біологічної природи. В основу обґрунтування природи виникнення спонтанних генних мутацій покладені таутомерна гіпотеза Уотсона і Кріка, іонізаційні механізми та принцип виникнення неправильних пар азотистих основ молекули ДНК в основній, канонічній таутомерній формі як джерело спадкової мінливості. Залучені до структурованих рушійних сил і систем контролю геномних перебудов некодуючі нуклеотидні послідовності, мобільні генетичні елементи різних класів, послідовності, що відповідають малим РНК, здатні активуватися внаслідок різких змін довкілля або внутрішнього середовища та призводити до швидкого зростання частоти і розширення спектра мутацій.
Посилання
Karpova I. S. Discovery of DNA mutagenic action in the light of lateral genomics. Factors in experimental evolution of organisms. 2016. Vol. 19. P. 247–251. [in Ukrainian]
Yakymchuk R. A., Morgun V. V. Cytogenetic evaluation of spontaneous mutation level of winter wheat in different ecologic-geographic regions of Ukraine. Plant Physiology and Genetics. 2015. Vol. 47 (2). P. 126–135. [in Ukrainian]
Morgun V. V., Yakymchuk R. A., Azizov I. V. Peculiarities of the mechanisms of spontaneous, and induced by ionizing radiation and chemical factors mutagenesis. Plant Physiology and Genetics. 2019. Vol. 51 (6). P. 463–481. https://doi.org/10.15407/frg2019.06.463.
Gershenson S. M. Fundamentals of modern genetics. Kyiv : Naukova dumka, 1983. 559 p. [in Russian]
Morgun V. V., Larchenko К. А. Genetic effects of exogenous DNA when interacting with the genome of higher plants. Physiol-ogy and biochemistry of cultivated plants. 2006. Vol. 38 (2). P. 102–109. [in Ukrainian]
Dexheimer T. S. DNA repair pathways and mechanisms. In: Mathews L., Cabarcas S., Hurt E. (eds). DNA Repair of Cancer Stem Cells. Dordrecht : Springer, 2013. Р. 19–32. https://doi.org/10.1007/978-94-007-4590-2_2.
Bernstein C., Prasad A. R., Nfonsam V., Bernstein H. DNA Damage, DNA repair and cancer. In: Chen C. (eds.) New Research Directions in DNA Repair. Publisher: InTech, 2013. P. 413–465. doi: 10.5772/53919.
Pierce B. A. Genetics: A сonceptual approach fourth edition. New York : W. H. Freeman, 2012. 857 р.
Basu S., Je G., Kim Y. S. Transcriptional mutagenesis by 8-oxodG in alpha-synuclein aggregation and the pathogenesis of Parkinson’s disease. Experimental & Molecular Medicine. 2015. Vol. 47. P. 179. doi: 10.1038/emm.2015.54.
Nelson H. H., Marsit C. J., Kelsey K. T. Global methylation in exposure biology and translational medical science. Environmental health perspectives. 2011. Vol. 119 (11). P. 1528–1533. doi: 10.1289/ehp.1103423.
Fonseca G. C., Bickelhaupt F. M., Saha S. Wang F. Adenine tautomers: relative stabilities, ionization energies, and mismatch with cytosine. The Journal of Physical Chemistry. 2006. Vol. 110 (11). P. 4012–4020.
Kennard O. Structural studies of DNA fragments: the G·T wobble base pair in A, B and Z DNA; the G·A base pair in BDNA. Journal of Biomolecular Structure and Dynamics. 1985. Vol. 3 (2). P. 205–225.
Chatterjee N., Walker G. C. Mechanisms of DNA damage, repair and mutagenesis. Environmental and Molecular Mutagenesis. 2017. Vol. 58 (5). P. 235–263. doi: 10.1002/em.22087.
Brovarets’ O. O., Hovorun D. M. Molecular logic of the spontaneous point mutagenesis: variation on a theme… Ukrainica Bioorganica Acta. 2014. Vol. 1. P. 48–55. [in Ukrainian]
Furmanchuk A., Isayev O., Gorb L. et al. Novel view on the mechanism of water-assisted proton transfer in the DNA bases: Bulk water hydration. Physical Chemistry Chemical Physics. 2011. Vol. 13 (10). P. 4311–4317.
Tortajada-Perez J, Carranza A. V., Trujillo-del Rio C. et al. Oxidation at the Crossroads: Oxidative Stress and Neurodegeneration Explored in Caenorhabditis elegans. Antioxidants. 2025. Vol. 14 (1). P. 78. https://doi.org/10.3390/antiox14010078.
Lindahl T., Andersson A. Rate of chain breakage at apurinic sites in double-stranded deoxyribonucleic acid. Biochemistry. 1972. Vol. 11 (19). Р. 3618–3623.
Boiteux S., Guillet M. Abasic sites in DNA: repair and biological consequences in Saccharomyces cerevisiae. DNA Repair. 2004. Vol. 3 (1). Р. 1–12.
Кunah V. А. Mobile genetic elements and plant genome plasticity. Кyiv : Logos, 2013. 288 p. [in Ukrainian]
Keeling P. J., Palmer J. D. Horizontal gene transfer in eukaryotic evolution. Nature Reviews Genetics. 2008. Vol. 9. P. 605–618.
