Đột biến dna và sửa sai

ĐỘT BIẾN DNA VÀ SỬA SAI 4/2017 Agents causing DNA damage Copying errors (DNA pol.) UV light or ionizing radiation DNA damage Oxygen free radicals Chemicals DNA repair Dimer thymine What is mutations? Đột biến thay đổi trình tự nucleotide vùng ngắn gen (mất đoạn, chèn thêm, xếp lại) - Đột biến tự phát: xảy trình tự nhiên tế bào (lỗi chép DNA) - Đột biến cảm ứng: xảy tương tác DNA với tác nhân bên tác nhân gây đột biến gây tổn thương DNA - Đột biến điểm thay đổi cặp nucleotide Nguồn biến đổi di truyền dẫn đến thay đổi tiến hóa Hậu có hại có lợi (hiếm khi) sinh vật hệ sau Các công cụ nghiên cứu quan trọng Types of mutations Thay nucleotide (Đồng hoán dị hoán : đột biến câm lặng, sai nghĩa, vơ nghĩa) Chèn xóa : đột biến dịch chuyển khung Sự mở rộng lần lặp lại trinucleotide dẫn đến bất ổn định mặt di truyền Types of mutations – Nucleotide substitution (Đồng hoán) (Dị hoán) In the human genome, the ration of transitions of transversions is approximately 2:1 Phenotypic effect of nucleotide substitutions depends on whether they alter a critical nucleotide in a gene regulatory region, in the template for a functional RNA molecule Silent, missense, nonsense mutations in a protein – coding gene Types of mutations – Nucleotide substitution Types of mutations Point mutations in protein coding sequences Types of mutations Insertions and deletions of nucleotides  Xảy với tốc độ thấp đáng kể so với tốc độ thay nucleotide  "Thay đổi" khung đọc codon mRNA  Ex The deletion of three base pairs in the nucleotide sequence of the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) gene results in the loss of the codon for phenylalanine human hereditary disease cystic fibrosis (bệnh xơ nang) Types of mutations Sự mở rộng trinucleotide lặp lại  Sự có mặt trinucleotide lặp lặp lại DNA (chuỗi xoắn ba DNA) bất ổn định mặt di truyền không ổn định mặt di truyền  Sự mở rộng trinucleotide lặp lại rối loạn thần kinh di truyền fragile X syndrome, Huntington’s disease, Kennedy’s disease, Friedreich’s ataxia and myotonic dystrophy www.ncbi.nlm.nih.gov 10 Trinucleotide repeat expansion disorders caused by triplet repeats in coding and noncoding gene regions 40 Homologous recombination Sự tái tổ hợp tương đồng nguyên phân xảy chủ yếu chromatic chị em giống hệt Sự tái tổ hợp giảm phânxảy cặp nhiễm sắc thể tương đồng (các nhiễm sắc thể khơng chị em), dẫn đến: Tăng số lần chép gen lặp lại chọn lọc tự nhiên Ví dụ: lượng lớn gen mã hóa cho histone tìm thấy gen sinh vật nhân chuẩn 41 loại bỏ gen bị suy giảm liên quan đến điều hòa biểu gen kích hoạt gen (đặt gen sau trình tự khởi động) đoạn cuối NST bệnh di truyền TRANSPORTABLE ELEMENTS (nhân tố động) Được phát ngô Barbara McClintock vào cuối năm 1940 Có thể chèn vào locus khác nhiễm sắc thể gen làm thay đổi cách thuận nghịch biểu gen khác Insertion Sequences (IS) Transposon (Tn) 42 Corn kernel specimens in McClintock’s experiment in 1978 (profiles.nlm.nih.gov) 1902 -1992 Barbara McClintock, 1950 The origin and behavior of mutable loci in maize.PNAS 36 (6) 344-355 43 A tool for identification of mobile genetic elements (MGE) 44 INSERTION SEQUENCE (IS)  Lần tìm thấy E coli gal operon - ba gen tham gia vào trình chuyển hóa đường galactose  thành phần quan trọng hầu hết gen vi khuẩn  định nghĩa đoạn DNA nhỏ ( 2kb) Cấu trúc tương tự phức tạp trình tự IS Các trình tự trung tâm mã hóa cho transposase phân giải  hai loại dựa chế chuyển vị chúng, tốt mơ tả “sao chép dán” (đối 48 với TE loại I) “cắt dán” (đối với TE loại II) 49 Structure of transposon Tn9 in E coli This transposon includes chloramphenicol resistance gene (blue), flanked by two IS1sequences (orange) During transposition, transposase cleaves DNA at the sites of red arrows, the whole transposon sequence is moved from the original position 50 51 (Iyer et al 2013, http://file.scirp.org/Html/2-7300511_29273.htm) 52 Image courtesy of Lauren Solomon, Broad Communications References Craig NL 1997.Target site selection in transposition Annu.Rev Biochem 66:437–474 Robertson H M, Lampe D J 1995 Recent horizontal transfer of a mariner transposable element among and between Diptera and Neuroptera Mol Biol Evol 1995;12:850–862 Mahillon, J and Chandler, M 1998 Insertion sequences Microbiol Mol Biol Rev 62(3):725–774 Siguier, P., Perochon, J., Lestrade, L., Mahillon, and Chandler, M 2006 ISfinder: the reference centre for bacterial insertion sequences Nucleic acid Res.34(Database issue): D32–D36 53