基因突变的诱变机制--碱基置换突变
可以通过两个途径即碱基结构类似物的参入和诱变剂或射线引起的化学变化来进行。
① 类似物的参入 5-溴尿嘧啶(BU)是胸腺嘧啶的结构类似物。它只是在第5位碳原子上以溴原子代替了胸腺嘧啶的甲基(─GH3),并且因此更易以烯醇式出现。
大肠杆菌在含有BU的培养基中培养后,细菌的 DNA中的一部分胸腺嘧啶被BU所取代,并且最后在培养物中可以发现有少数突变型细菌出现,取代BU的量愈大则突变型愈多。突变型细菌在不含有BU的培养基中长久培养时,不改变它的突变型性状,可是把突变型细菌在含有BU的培养基中培养后,又可以发现少数由于发生回复突变而出现的野生型细菌。
BU的诱变作用可以表示。首先在DNA复制过程中酮式的BU代替了胸腺嘧啶T而使A:T碱基对变为A:BU,在下一次DNA复制中烯醇式的BU*和鸟嘌呤G配对而出现G∶BU碱基对,最后在又一次复制中鸟嘌呤G和胞嘧啶C配对而终于出现G:C碱基对,完成了碱基的置换。这里BU所起的作用是促成这一置换,起促成作用的原因是由于嘧啶的 5位上溴原子代替了甲基后便较多地出现烯醇式的嘧啶。
2-氨基嘌呤等其他碱基结构类似物同样具有诱变作用。
②药物或射线引起的化学变化 亚硝酸能够作用于腺嘌呤(A)的氨基而使它变为次黄嘌呤(HX);可以作用于胞嘧啶(c)而使它变为尿嘧啶(U)。这两种氨基到酮基的变化带来碱基配对关系的改变,从而通过 DNA复制而造成A∶T→G∶C或者 G∶C→A∶T置换。
羟胺只和胞嘧啶发生专一性的反应,所以它几乎只诱发置换G∶C→A∶T而不诱发A∶T→G∶C置换。此外,pH值低或高温都可以促使DNA分子失去碱基特别是嘌呤,导致碱基置换。
紫外线的照射使 DNA分子上邻接的碱基形成二聚体,主要是胸腺嘧啶二聚体T-T。二聚体的形成使DNA双链呈现不正常的构型(见DNA损伤修复),从而带来致死效应或者导致基因突变,其中包括多种类型的碱基置换。
