Allgemeine Mikrobiologie

15.3MutationenundDNA-Reparatur 449
butanring und seltener, die Verknüpfung zweier Pyrimidine zu einem
Pyrimidin-(6–4)-Pyrimidon-Photoprodukt, z.B. dem TC(6–4)-Produkt.
Beide Veränderungen verzerren die DNA-Struktur und verhindern die
Replikation.AuchfürdieseBasenveränderungengibtesReparaturmechanismen,diedieSchädenbehebenkönnen.DurchfehlerhafteReparatur
entstehendabeiinseltenenFällenMutationen.
MutageneVerbindungen
DieHäufigkeitvonMutationsereignissenkanndurchdieBehandlungder
ZellenmitmutagenenAgenzienerhöhtwerden.AlsMutagenekönnen
chemischeundphysikalischeMitteleingesetztwerden.EinigeBeispiele
für solche Mittel sind in Tabelle 15.1 zusammengefasst und werden
nachfolgend kurz erläutert. Ein klassisches Verfahren zur Prüfung von
Chemikalien auf ihre Mutagenität ist der von Ames entwickelte Test
(Box15.1).
Basenanaloga sind strukturell mit normalen Purin- und PyrimidinbasenverwandteVerbindungen,dievondenZellenaufgenommenund
beiderReplikationindieDNAeingebautwerden.5-Bromuracil(5-BU)
ist ein Thyminanalogon. Das Bromatom anstelle einer Methylgruppe
verschiebtdasKeto-Enol-Tautomerie-Gleichgewicht,weshalb5-BUhäufiger
als Thymin zur Enolform tautomerisiert. Die Enolform paart mit
Guanin,sodassbeiderDNA-ReplikationApG-Transitionenentstehen.
Der Einbau des Adeninanalogons 2-Aminopurin in die DNA bewirkt
T pC-Transitionen.
DiechemischeModifikationvonBaseninderDNAkannebenfallszu
verändertenPaarungseigenschaftenunddamitzumNukleotidaustausch
führen.ApG-undCpT-TransitionenentstehenalsFolgederDesaminierung
von Adenin und Cytosin durch Nitrit in saurem Milieu. Die
Hydroxylierung von Cytosin durch Hydroxylamin führt ebenfalls zu
Transitionen(G pA).
Alkylierende Agenzien wie EMS und MNNG können Ethyl- oder
MethylgruppenanunterschiedlichenPositioneninNukleotidenanheften
und deren Basenpaarungseigenschaften ändern. Beispielsweise paaren
Box15.1 Ames-Test
Bei diesem von Bruce Ames entwickelten Mutagenitätstest werden histidinbedürftigeMutantenvonSalmonellatyphimurium,diePunkt-oderLeserastermutationentragen,mitderzuprüfendenSubstanzgemischtundauf
Mineralagar ausplattiert, der nur Spuren der Aminosäure Histidin enthält.
Mutagene können Rückmutationen in den Histidin-Biosynthesegenen und
damitPrototrophiebewirken.DieAnzahlderRevertanteninAbhängigkeit
von der Konzentration der Testverbindung gibt Aufschluss über deren
mutageneWirkung.
Viele für Säuger mutagene Verbindungen entstehen erst im Organismus
(häufiginderLeber)durchoxidativeUmwandlungenvonsogenanntenPromutagenen,
die selbst kein oder nur geringes mutagenes Potenzial besitzen.DurchVorbehandlungderzutestendenSubstanzenmitderMikrosomenfraktion
aus Rattenleber oder Hefezellen, in der oxidierende Enzyme
enthaltensind,werdenviele promutageneSubstanzenzuMutagenenoxidiert.ErstdurchdieVorbehandlunggibtsichdasmutagenePotenzialvon
PromutagenenimAmes-Testzuerkennen.
Ames-Test. NacheinerInkubationszeit sindauf
derTestplattemehrKolonienderIndikatorbakterien
gewachsen, als auf der Kontrollplatte. Das
weistaufmutageneEigenschaftenderTestsubstanzhin,diezuRückmutationengeführthaben.
Aus Fuchs, G. : Allgemeine Mikrobiologie (ISBN 978-313-444608-1) © Georg Thieme Verlag KG 2007
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