Allgemeine Mikrobiologie

448 15ProkaryontischeGenetikundMolekularbiologie
Plus15.5 HotSpotsfürPunkt-undLeserastermutationen
ProkaryontenundEukaryontenbesitzenjedocheinenwirkungsvollen
Reparaturmechanismus. Uracil wird als falscher Baustein erkannt und
durchUracil-DNA-GlykosylaseausderDNAentfernt,wobeieinesogenannteAP-Stelleentsteht.Mit„AP“istindiesemFallApyrimidingemeint,
„AP“wirdaberauchfürApurinbenutzt.AnschließendwirdderDesoxyribosephosphat-Rest
entfernt, sodass eine Lücke von einem Nukleotid
entsteht. Diese Lücke wird durch DNA-Polymerase I und DNA-Ligase
wiedergeschlossen.
OxidativeSchädenanderDNAwerdenhauptsächlichdurchHydroxylradikale
hervorgerufen. Der wichtigste oxidative Schaden ist die UmwandlungvonGuaninin8-Oxoguanin(genauer:8-Oxo-7,8-dihydroguanin,8-OxoG).DavonbetroffensindGuaninbaseninderDNAaberauch
imzellulärenNukleotidpool.8-OxoguaninkannmitAdeninBasenpaarung
eingehen(Abb.15.3)undverursachtdeshalbGpT-Transversionen.Wir
werdenspätersehen(Kap.15.3.4),dassReparaturmechanismenexistieren,die8-OxoGausderDNAherausschneidenoder,alternativ,bereits
im Vorfeld 8-Oxo-dGTP aus dem Nukleotidpool entfernen, sodass das
beschädigteNukleotidnichtindieDNAeingebautwerdenkann.
UltraviolettesLichtkanneineReihevonVeränderungenanderDNA
verursachen.AmhäufigstentretenReaktionenzwischendirektbenachbartenPyrimidinenauf(Abb.15.3).CharakteristischeUV-Schädensind
die kovalente Verknüpfung von zwei Thyminresten über einen Cyclo-
Mannimmtan,dassdieGefahrvonMutationendurchDesaminierungvonCytosinderGrundist,waruminderDNA–im
Gegensatz zur RNA – Thymin, und nicht Uracil, verwendet
wird. Wäre Uracil ein DNA-Baustein, könnten Reparaturmechanismen
kaum zwischen richtigen Uracilbasen und
solchen, die durch Desaminierung von Cytosin entstanden
sind,unterscheiden.
Problematisch ist deshalb die Desaminierung von 5-Methylcytosin,diedrei-bisvierfachhäufigeralsdievonCytosinerfolgt,undinderenFolgeThyminentsteht.ThyministeinnormalerDNA-Bausteinundwirddeshalbnichtals
falscheBase
erkannt. In Prokaryonten existieren verschiedene Mechanismen,diezurMethylierungbestimmterCytosinbasenführen.
Beispiele sind die Methyltransferasen von Restriktions- und
Modifikationssystemen(Kap.15.7)unddieDcm-Methyltransferase
in E. coli, die den zweiten Cytosinrest in CC(A oder
T)GG-Folgenmethyliert.Tatsächlichhatmangefunden,dass
ansolchenPositionen,diealsHotSpotsbezeichnetwerden,
überproportional häufig C p T-Transitionen aufteten. Hot
SpotsfürspontaneLeseraster-(FrameShift-)Mutationensind
Bereiche mit Sequenzwiederholungen. Die Abbildung zeigt
einen kurzen Abschnitt doppelsträngiger DNA, der für die
Aminosäurefolge Met-Arg-Ala-Arg-Val-Thr-Asp codiert und
fünf direkte Wiederholungen der Basen C und G enthält.
Weist einer der beiden DNA-Stränge in einem solchen Abschnitt
Lücken auf, beispielsweise im Bereich der Replikationsgabel
oder bei Reparaturprozessen, dann können nach
einem Modell von Streisinger und anderen (1966)einzelne
Nukleotideverrutschenundkurze,extrahelikaleBereicheentstehen.
Bei der Replikation und durch Auffüllen von Lücken
kanndaszurDeletionoderInsertionvonNukleotidenführen,
wodurchMissense-undNonsense-Mutationenentstehen.
Frame shift-Mutationen in der Nähe von
Sequenzwiederholungen. Durch kurze, extrahelikale,
doppelsträngige Bereiche werden bei
der Replikation einzelne Basen inseriert oder
auchdeletiert.
Aus Fuchs, G. : Allgemeine Mikrobiologie (ISBN 978-313-444608-1) © Georg Thieme Verlag KG 2007
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