7. Вкажіть основні типи мутацій-однонуклеотидних замін. Наслідки мутантних змін гена на рівні організму:

Точкові мутації, часто викликані хімічними речовинами або помилками при реплікації ДНК, представляють собою заміну одного нуклеотиду іншим. Найбільше загальні – заміна пурину на пурин (A↔G) або піримідіну на піримідін (C↔T). Така заміна може бути викликана азотистою кислотою, помилкою спарювання основ або мутагенними аналогами основ, наприклад, 5-бромо-2-дезоксиуридином (BrdU). Менш загальний випадок – трансверсія, або заміна пурину на піримідін або піримідіну на пурин (C/T↔A/G). Точкова мутація може бути нейтралізована іншою точковою мутацією, в якій нуклеотид змінюється назад до свого оригінального стану (дійсна реверсія) або додатковою мутацією де-небудь у іншому місці, яка приводить до відновлення функціональності гена (додаткова реверсія). Такі зміни класифікуються як переходи або трансверсії. Приклад трансверсії - аденін, що перетворюється на цитозин. Точкові мутації, які відбуваються в межах області гена що кодує білки, можуть бути класифіковані на три види, залежно від того, для чого використовуються помилкові кодони:

Безмовні мутації: які кодують ту ж саму амінокислоту.

Міссенс-мутації: які кодують іншу амінокислоту.

Нонсенс-мутації: які кодують код зупинки (стоп-кодон) трансляції білку.

Нонсенс-мутація — точкова мутація в послідовності ДНК, яка призводить по появи стоп-кодону (нонсенс-кодону) в транскрибованій мРНК. Результатом є неповний і зазвичай нефункціональний продукт цієї мРНК.

Міссенс мутація — це точкова мутація, коли нуклеотидна заміна призводить до трансляції іншої амінокислоти з мРНК. Деякі генетичні хвороби, наприклад таласемія і словесна диспраксія, є результатом нонсенс мутацій.

Нонсенс-мутації можуть призвести до генетичних хвороб, пошкоджуючи гени, які кодують специфічні протеїни. Приклади хвороб, причиною яких можуть бути нонсенс-мутації включають:

• Кістозний фіброз (спричинюється мутаціями в гені регуляторному трансмембренного білку)

• М'язова дистрофія Дюшена (мутація в гені, який кодує білок дистрофін)

• Бета таласемія (β-глобін)

• Синдром Хурлера

8. Що таке тимінові димери, чому вони утворюються і як відбувається їх репарація.

В нормі азотисті основи нуклеотидів, які розміщені на одному ланцюгу, не контактують між собою, а зв'язок між нуклеотидами здійснюється через сполучення між дезоксирибозою і фосфатом. Ультрафіолетове опромінення сприяє утворенню додаткових зв'язків між азотистими основами -шримідинами, які розміщені поряд в ланцюгу ДНК Результатом є утворенні тимінових димерів, які сприяють викривленню специфічної дволанцюгової конфігурації ДНК, блокаді реплікації та експресії генів. Існують спеціальні фотоферменти, дія яких спрямована на миттєве руйнування таких зв'язків. Якщо це нe відбувається, вмикається спеціальний механізм репарації.

Спеціалізовані репараційні ензими здатні ідентифікувати тимінові димери і відновлювати нормальну структуру нуклеотидів. Ендонуклеаза розщепляє фосфатно-цукровий "хребет" ДНК, що сприяє вилученню екзонеуклеазою тимінового димеру із складу ланцюга. ДНК-полімераза відновлює правильну послідовність нуклеотидів у ланцюзі на основі комплементарного відтворення відповідної ділянки неушкодженого ланцюга, а лігази "зшивають" відновлені нуклеотиди в єдиний ланцюг. Якщо репаративні процеси не відбуваються, зростає загроза виникнення раку шкіри. При дослідженні аутосомно-рецесивного захворювання пігментна (золотиста) ксеродерма, яке часто ускладнюється раком шкіри, було встановлено, що воно виникає через відсутність функціональної активності ендонуклеази, яка руйнує цукрово-фосфатний остов у місці дефекту, щоб дати можливість іншим ферментам репарації відновити нормальну послідовність нуклеотидів ДНК.