MENU

Gốc > Bài viết > KIẾN THỨC SINH HỌC > DI TRUYỀN HỌC >

Sự bền vững của DNA với thời gian và qua nhiều thế hệ

1. DNA bị biến đổi ngay cả không sao chép

 1_500_32

Sự mất amin của các base (desamination) 

 

DNA là những phân tử rất dài, nhưng mảnh (đường kính: 20 Ao), lại thường xuyên chịu tác động môi trường bên trong và bên ngoài tế bào nên

dễ có những đứt gãy, biến đổi ngay cả khi không có sao chép.

Người  ta  tính  ra  rằng  DNA  của  tế  bào  người  mỗi  ngày  mất  5000

purin do quá trình mất purin (depurination): dưới tác dụng của nhiệt liên  kết

N-glycosil bị thủy phân.

Quá trình biến đổi làm mất amin (desamination): biến cytosin thành uracin. Mỗi ngày tế bào người có khoảng 100 biến đổi như vậy.

Con người cũng thường xuyên chịu tác động của tia tử ngoại làm tạo

ra các dimer thymine.

1_500_33 

 

2. Trình tự nucleotid được duy trì với mức chính xác rất cao qua nhiều thế hệ

Dùng  các  nucleotid   các  enzyme  DNA  polymerse  để  tổng  hợp DNA in vitro. Sai sót trong trường hợp này là 10-5. Như vậy sao chép trong ống nghiệm có mức chính xác cao, nhưng đối chiếu lên các sinh vật thì mức sai sót này hãy còn quá lớn.

Bằng cách đánh giá tần số các đột biến mới xuất hiện trong quần thể lớn và theo dõi biến đổi enzyme nào đó trong nuôi cy mô tế bào, người ta tính  được  rằng  trong   thể  sinh vật  sai  sót  trong  khi sao  chép  in  vivo   1.10-9.

Đánh giá tốc độ biến đổi trong tiến hóa cũng khẳng định mức chính xác rất cao trong sao chép in vitro.

3. Các hệ thống bảo vệ DNA

Trong tế bào có một loạt hệ thống để bảo vệ DNA:

- Các sinh vật tiền nhân và nhân thực đều chứa các enzyme có nhiệm

vụ methyl  hóa ở những điểm nhất định. Các enzyme cắt hạn chế của mỗi dòng vi khuẩn không cắt DNA của chúng vì đã được methyl hóa ở những điểm cần thiết, còn DNA ngoại lai vì không được methyl hóa ở những đim nhất định nên bị cắt.

Tế bào còn có các hệ thống sửa sai (repair system):

+ Sửa sai bắng cách cắt bỏ rồi tổng hợp sợi mi

Các enzyme DNA polymerase I, II, III đều có hoạt tính polymerase hóa, còn có hoạt tính exonuclease theo hướng 5-3.

 untitled_500_03

 

 

+ Sửa sai nhờ cơ chế tái tổ hợp

Ngay cả khi không có sao chép vẫn có hệ thống bảo vệ: do DNA có hai mạch, khi sai hỏng trên mt mạch, có thể dựa vào mch còn lại để tổng hợp đoạn sai hỏng.

Một số enzyme đặc hiệu phát hiện sự bắt cặp sai, như trong trường hợp  mt purin. Có khoảng 50 enzyme chuyên phát hiện và sửa các sai hỏng trên phân tử DNA.

untitled_500_04 

 

4. Sửa sai do phục quang hồi

Dưới tác dụng của tia tử ngoại, làm các timin đứng gần nhau sẽ gắn lại tạo thành dimertimin.

Khi  trở  lại  ánh  sáng,  ánh  sáng  sẽ  kích  thích  một  enzyme  cắt  bỏ dimerthymin  tạo  timin  bình  thường.  Hiện  tượng  ánh  sáng  kích  thích  mt enzyme cắt bỏ dimerthymin gọi là quang phục hồi.

 

Ở tế bào vi khuẩn hoặc tế bào eukaryote bị sai hỏng nặng do chiếu

tia UV, tia X hoặc do tác dụng của các hóa chất gây đột biến, hệ thống sửa sai khẩn cấp được khởi động, tăng cường sửa sai. Ở E.coli, hệ thống này có liên quan với 2 protein được mã hóa bởi gene LexA và RecA. Protein LexA

là một chất ức chế, nó gắn vào hộp SOS, chồng lấp các promotor của các gene SOS, ngăn cản sự mã nhóm các gen của hệ thống SOS. Một vài sản phẩm của DNA bị tổn thương sẽ làm hoạt hóa protease recA. Protein recA

bị  hoạt  hóa  sẽ  cắt  bỏ  protein  lexA,  cho  phép  các  gen  của  hệ  thống  SOS phiên mã. Phẩn ứng của hệ thống SOS xy ra trong thời gian ngắn nhưng phức tạp. Nó bao gồm các quá trình làm tăng hoạt tính tái tổ hợp, thay đổi trong khởi sự sao chép, ức chế nuclease và kích thích phục hồi sao chép và chuyển sai hỏng thành sửa sai úp sấp (error-prone replication). Tế bào bây giờ sẽ xy ra sự sao chép nhanh hơn bình thường.

+ Nếu sửa sai kịp, tế bào ổn định, sinh trưởng trở lại

+ Nếu không sửa sai kịp thì tế bào phải chấp nhận hoặc chết hoặc bị đột biến

  untitled_500_05




TOP

 

 

 

 


Nhắn tin cho tác giả
Bùi Đình Đường @ 07:55 26/05/2009
Số lượt xem: 2928
Số lượt thích: 0 người
 
Gửi ý kiến