Азотистая кислота как мутаген

Рис. 30-5. Некоторые химические агенты, способные изменять структуру пуриновых или пиримидиновых оснований ДНК. Такие соединения называются мутагенами, поскольку последствия их действия, если они не исправлены, могут вызвать постоянные наследуемые изменения. А. Наиболее активный дезаминирующий агент-азотистая кислота, которая может образовываться из различных предшественников. Б. Алкилирующие агенты воздействуют на основания, осуществляя перенос алкильной группы на реакционноспособный атом кислорода или азота и изменяя тем самым комплементарные свойства основания. В. Аналоги оснований вызывают мутации, замещая нормальные основания в процессе синтеза ДНК, что приводит к неправильному спариванию оснований. Токсичные или аномальные группы показаны красным цветом.

Получить такие мутации, как замена ОС-пар на АТ-пары, можно простым химическим способом, а именно обработав нх азотистой кислотой (НМОг), которая осуществляет дезаминирование аминогрупп до гидроксильных групп. При этом цитозин превращается в урацил, который спаривается уже не с О, а с А. Таким образом, происходит по существу простое замещение или транзиция (разд. Г, 1). Под влиянием азотистой кислоты аденин превращается в гипоксантин, который (подобно гуанину) имеет тенденцию спариваться не с Т, а с С. (Гуанин также можно превратить в ксантин, однако такая замена не оказывает, по-видимому, существенного влияния на спаривание.) Многие другие химические модификации оснований также мутагенны. Так, например, к атому углерода в шестом положении в пиримидинах может присоединяться гидроксиламин, обладающий слабыми мутагенными свойствами. К наиболее сильным мутагенам относятся алкилирующие агенты. Эти соединения независимо от того, действуют ли они по или [c.289]

Мутагенные вещества по характеру действия классифицируют на две группы. К первой группе относят аналоги пиримидиновых и пуриновых оснований, например 5-бромурацил, 2-аминонурин и др., которые вызывают мутации только в процессе репликации ДНК. Вторая группа включает химические агенты, атакующие ДНК в состоянии покоя. Из них наиболее тщательно изучены азотистая кислота, гидроксиламин, алкилирующие агенты (диметил- и диэтилсульфаты), формальдегид и др. [c.475]

Мутагены — факторы окружающей среды, которые способны вызывать ошибки при нормальной репликации ДНК, что ведет к спонтанным мутациям. Ошибки в репликации ДНК зависят от температурных условий, pH, состава среды. Особенно мощными мутагенными факторами являются ультрафиолетовые и ионизирующие излучения. К мутагенам химической природы относятся аналоги азотистых оснований, отдельные красители акридинового ряда, алкилирующие соединения, некоторж антибиотики, гидроксиламин, уретан и азотистая кислота. [c.61]

Еще в 30-е годы был изучен механизм мутагенного действия азотистой кислоты, проявляющийся в окислительном дезаминировании нуклеиновых оснований, то есть в замене аминогрупп на гидроксил или кислород Тогда аденин трансформируется в гипоксантин (Гкс), гуанин в ксантин (Кс), цитозин в урацил. Первый спаривается с цитозином, что приводит к замене А = Т на Г = Ц, ксантин сохраняет способность спариваться (как и гуанин) с цитозином, что сопровождается заменой Г = Ц на А=Т [c.223]

Состав ДНК может меняться различными путями. Например, имеющиеся основания могут быть заменены другими или вовсе выпасть из молекулы кроме того, в цепочку ДНК могут включаться новые основания. Случайные ошибки при нормальной дупликации ДНК дают начало спонтанным мутациям. Такие ошибки встречаются удивительно редко [66, 161]. Частота спонтанных мутаций зависит от температуры, pH, состава питательной среды и т. д. Однако частоту мутаций можно значительно увеличить, если подвергнуть клетки действию ультрафиолетового или ионизирующего излучения (стр. 221) или же определенных химических веществ, получивших общее название мутагены. К мутагенам относятся аналоги оснований, некоторые красители акридинового ряда, алкилирующие агенты, некоторые антибиотики, уретан, гидроксиламин и азотистая кислота. Азотистая кислота успешно применяется при изучении мутаций у некоторых вирусов, например вируса табачной мозаики (стр. 154 и 275). [c.217]

Воздействия, приводящие к нарушению нормального синтеза нуклеиновых кислот и белков, называются мутагенными, а изменения, возникающие как следствие этих воздействий в ДНК и РНК,— мутациями. К мутагенным воздействиям (мутагенам) относятся, например, облучение (ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи, корпускулярные излучения), обработка азотистой кислотой, некоторыми органическими веществами и т. д. [c.83]

Химическое изменение оснований. Некоторые мутагенные вещества действуют путем химического изменения содержащихся в ДНК оснований, что приводит к ошибкам репликации. Вполне понятное изменение вызывает нитрит. Азотистая кислота дезаминирует аденин, гуанин или цитозин без разрыва или каких-либо других изменений полинуклеотидной цепи. В результате замещения аминогруппы гидроксильной группой аденин превращается в гипоксантин и спаривается с цитозином вместо тимина, что приводит к мутации АТ СС. Если цитозин дезаминируется в урацил, то он спаривается с аденином вместо гуанина, и это ведет к мутации СС -АТ. Будучи превращен в ксантин, гуанин по-прежнему спаривается с цитозином, т. е. дезаминирование С не вызывает мутации. Гидроксиламин вступает в реакцию главным образом с цитозином и изменяет его так, что тот спаривается с аденином значит, он тоже вызывает мутации СС ТА. [c.444]

Спонтанные изменения генетической природы организма — продуцента основаны на процессах рекомбинации генетического материала in vivo (амплификация, конъюгация, трансдукция, трансформация и пр.). Для вьщеления из природных популяций высокопродуктивных штаммов микроорганизмов используют методы селекции, т. е. направленного отбора организмов со скачкообразным изменением геномов. Методы слепого многоступенчатого отбора случайных мутаций чрезвычайно длительны и могут занимать целые годы. Для возникновения мутаций интересующий ген должен удвоиться 10 —10 раз. Более эффективен метод искусственного повреждения генома. Таким методом является индуцированный мутагенез, основанный на использовании мутагенного действия ряда химических соединений (гидроксиламин, нит-розамины, азотистая кислота, бромурацил, 2-аминопурин, алки-лирующие агенты и др.), рентгеновских и ультрафиолетовых лучей. Мутагены вызывают замены и делеции оснований в составе ДНК, а также индуцируют мутации, приводящие к сдвигу рамки считывания информации. [c.33]

Частоту мутаций можно значительно, иногда в сто крат, повысить с помощью некоторых искусственных воздействий. Например, обыкновеннейшая азотистая кислота — исключительно мощный мутаген (мутагенами называют химические вещества и другие агенты, вызывающие мутации). Выяснилось, что это соединение реагирует непосредственно с основаниями нуклеотидов, специфическая последовательность которых образует единицы информации в ДНК. Действие азотистой кислоты сводится к дезаминированию, т. е. отщеплению аминогруппы. [c.107]

Сначала на большую популяцию штамма дикого типа воздействуют ультрафиолетом или азотистой кислотой, для того чтобы получить возможно большее число мутантов. Возникает пестрая смесь различных мутантных форм. Теперь прежде всего нужно отделить мутантные бактериальные клетки от оставшихся клеток дикого типа. Для этого используют свойство пенициллина убивать только делящиеся клетки. Если обработанную мутагеном популяцию поместить в жидкую питательную среду, лишенную всех аминокислот, то на ней смогут размножаться только дикие формы — они-то и будут убиты пенициллином, который также добавляют в культуральную среду. Мутанты же, нуждающиеся в аминокислотах, останутся невредимыми, ибо на среде, в которой отсутствуют аминокислоты, они не делятся и пенициллин на них не действует. Остается тщательно отмыть убитые клетки и пенициллин, и у нас останутся одни только мутантные клетки. [c.168]

Химические мутагены тоже действуют преимущественно на основания. С химической природой мутагенов связана их специфичность. Так, например, азотистая кислота дезаминирует аде-нин, превращая его в гипоксантин,, который кодирует как гуанин гидроксиламин дезаминирует цитозин, превращая его в урацил. [c.36]

Мутагенное действие азотистой кислоты (нитритные мутации) проявляется в окислительном дезаминировании трех оснований в составе нуклеозидов ДНК, которые по легкости дезаминирования можно расположить в ряд гуанозин >> цитидин > аденозин. При этом образуются [c.476]

Эти мутанты возникают спонтанно, а также могут быть индуцированы аналогами оснований во время внутриклеточного развития фага f2 в этом случае мутации возникают в результате ошибок копирования либо во время синтеза минус -цепей РНК при образовании РФ, либо во время синтеза плюс -цепей на РП. Мутанты могут быть также индуцированы путем обработки зрелых вирусных частиц или выделенной из них инфекционной РНК химическими мутагенами, такими, как азотистая кислота. [c.475]

Методическая доступность ступенчатого и направленного (т. е. начинающегося с определенного конца молекулы) раздевания вирусной РНК была использована во многих случаях, в частности при изучении локализации различных цистронов вдоль цепи РНК (см. гл. VI, разд. А). Обработав такую частично раздетую РНК каким-либо мутагеном (например, азотистой кислотой см. гл. IX), который со свободной РНК реагирует значительно легче, чем с инкапсулированной, можно установить зависимость между освобождением определенного [c.186]

До сих пор основное внимание было сконцентрировано на мутагенном эффекте азотистой кислоты. Хотя гидроксиламин и упоминался при этом как, возможно, наиболее специфичный мутаген прямого действия, индуцированные им мутации РНК ВТМ по непонятным причинам почти не приводили к аминокислотным заменам в оболочечном белке. К тому же гидроксиламин пока еще не использовали для индукции мутаций у РНК-содержащих фагов [c.208]

Назовите, какие преимущества в качестве мутагенов имеют азотистая кислота гидроксиламин диметилсульфат [c.286]

Одной из причин транзиций служит химическое превращение одного основания в другое. К обычному классу мутагенов относят соединения, взаимодействующие с одним или более основаниями и изменяющие их тип спаривания. Например, основной эффект азотистой кислоты за- [c.37]

Вторичные и алифатические, и ароматические амины реагируют с азотистой кислотой, давая N-нитpoзoaмины желтого цвета. Эти соединения, амиды азотистой кислоты, являются очень слабыми основаниями. Неорганические нитриты, которые в течение долгого времени иснользовались нри консервировании пищевых продуктов, а также в мясной промышленности, оказались мутагенами. Их действие связано, по-видиыому, с образованием неустойчивых М-нитрозоаминов после того, как азотистая кислота возникает из нитрит-ионов при физиологических значениях pH. [c.222]

Таким образом, азотистая кислота при взаимодействии с нуклеиновыми кислотами превращает цитозин в урацил и, следовательно, является эффективным химическим мутагеном (гл. 15, разд. 3.1). Аналогичным образом аденин превращается в гипоксантин, а гуанин — в ксантин. Другое мутагенное соединение, гидроксиламин (НгН—ОН), реагирует с карбонильными группами (особенно в пиримидинах), дал<е несмотря па то, что эти карбонильные группы являются частью циклической амидной структуры н поэтому имеют сравнительно низкую реакционную способность. [c.127]

Имеет отношение к проблеме заболеваемости злокачественными опухолями и 4-хлор-6-метоксииндол 6,390, продуцируемый бобовым растением Vi ia fava. Плоды его традиционно используются в пищу жителями Чили. По этой причине у чилийцев очень высока заболеваемость раком желудка. Дело в том, что хлориндол 6,390 легко превращается в очень сильный мутаген и канцероген 6,391 под действием азотистой кислоты, всегда присутствующей в кислом желудочном содержимом. [c.520]

Изучалось также влияние частичного дезаминирования полинуклеотидов на способность тРНК вступать в биохимические реакции а также на способность синтетических полинуклеотидов служить матрицей для ДНК-полимеразы или функционировать в бесклеточной системе биосинтеза белка Азотистая кислота является эффективным мутагеном. По современным представлениям (обзор — см. з), этот мутагенный эффект связан с дезаминированием остатков аденина и цитозина, так как продукты таких реакций — гипоксантин и урацил — способны образовывать комплементарные пары с цитозином и аденином. Дезаминирование же остатка гуанина приводит в основном к инактивации генетического материала. [c.421]

В связи с этим привлекают интерес закономерности отсеивания части химических мутагенов, сообщающие селекционную перспективу только применению органических мутагенов независимо от того, производится. чи обработка микробиологических продуцентов или растений и животных. Пуклеотид-аналоги и неорганические мутагены типа азотистой кислоты, способные вызывать мутации у носителей пуклеипового генома, совсем не оправдывают себя даже на нуклеиновых геномах, если поставлены селекционные цели. Это можно объяснить большей ограниченностью и грубостью их спектра в сравнении с сильными органическими мутагенами. [c.8]

Описано также поперечное связывание двух цепей в ДНК при действии азотистой кислоты и бифункционального алкилирующе-го агента, бис-(Р-хлорэтил)метиламина [81]. Такое образование поперечных связей приводит к полной обратимости свойств, возни-каюших у продукта при денатурации, даже у гетерогенной ДНК животного происхождения. Вероятно, точки поперечного связывания в двухтяжной структуре при процессах ренатурации играют роль центров, удерживающих смежные пары оснований. Так как образование поперечных связей под действием азотистой кислоты препятствует разделению комплементарных цепей, такой механизм может объяснить (помимо дезаминирования остатков, содержащих аминогруппы) мутагенную активность и, в особенности, ярко выраженный летальный характер азотистой кислоты [81]. [c.538]

Спонтанные мутации возникают в клетках под действием различных ошибок и расстройств метаболизма. Мы знаем, что некоторые из мутагенных факторов (перекиси, азотистая кислота) могут образовываться в бактериальных клетках в качестве проме- куточных метаболитов. Нет ничего удивительного в том, что с небольшой вероятностью (10 —10 на поколение) наблюдаются спонтанные мутации. Пытались объяснить их действием фона космических лучей, но такое объяснение не выдерживает критики фон спонтанных мутаций на два порядка выше, чем следует из фона космического облучения. Следует думать, что причиной спонтанных мутаций являются различные неидентифицированные химические реакции ДНК. Спонтанные мутации связаны как с простыми, так и со сложными замещениями. [c.400]

Легко убедиться, что большинство агентов песплшетрично по своему действию и чаще производят реакцию по замещению Г—Ц- А—Т, чем обратную. Поэтому, как правило, мутанты разбиваются на две группы даже в случае простых замещений. Одна группа ревертирует в несколько раз легче, чем вторая. Все дело в том, какие пары оснований должны заменяться при реверсии. Некоторые из мутагенов являются особо селективными, или асимметричными в этом смысле, например гидроксиламин, другие менее избирательны, более симметричны, наиример азотистая кислота, 2-аминопурпн. [c.402]

Другим весьма эффективным для бактериофагов мутагеном, действующим in vitro, является азотистая кислота HNOj. При инкубации суспензии Т-четных фагов при 25 °С с 0,05 М азотистой кислотой при pH 4,0 происходит инактивация фаговой популяции с периодом полужизни 10 мин. Доля различных мутантов (среди выживших частиц) с течением времени возрастает. Кинетика появления этих мутантов позволяет предположить, что каждый из них возникает в результате взаимодействия одной молекулы азотистой кислоты с фаговой ДНК. Прямое химическое изучение реакции азотистой кислоты с модельными нуклеотидными соединениями и с интактными молекулами нуклеиновых кислот показывает, что наиболее вероятный механизм этой реакции состоит в окислительном дезаминировании цитозина до урацила (или, в случае ДНК Т-четных фа- [c.320]

При изыскании подходящего агента, пригодного для получения вакцин, высокий мутагенный эффект азотистой кислоты и гидроксиламина часто рассматривается как серьезный недостаток, способный привести к образованию сверхвирулентного мутанта. В действительности же среди многих сотен мутантов, полученных экспериментальным путем начиная с 1958 года (см. гл. IX, разд. Б), ни один не обладал необычной вирулентностью и почти у всех инфекционность, продуктивность и (или) стабильность были слабее, чем у дикого типа. Это и неудивительно, так как на протяжении длительной эволюции под влиянием естественного отбора образовались настолько совершенные формы вирусов, что сколько-нибудь заметное увеличение их вирулентности маловероятно. [c.198]

У всех мутантов, приведенных на этой таблице, изменены разные участки ДНК фага, так как каждая мутация локализуется в разных точках карты г —области, изображенной на фиг. 150. Кроме того, все они способны спонтанно давать обратные мутации. У некоторых мутантов частота реверсий в присутствии мутагенных аналогов оснований оказалась почти равной частоте спонтанных реверсий очевидно, что у таких мутантов эти мутагены неспособны индуцировать обратные мутации. У других частоты реверсий в присутствии мутагена были намного выше — в десятки, сотни и даже тысячи раз. Эти мутанты, следовательно, дают индуцируемые реверсии. Из табл. 20 видно, что практически у всех мутантов г1, возникших из дикого типа Т4 под действием бромурацила, 2-аминопурина, гидроксиламина и азотистой кислоты, а также у большинства мутантов, индуцированных этилэтансульфонатом, можно индуцировать реверсии с помощью мутагенных аналогов оснований. Однако практически ни один из мутантов, индуцированных профлавином, не ревертирует к дикому типу под действием мутагенных аналогов оснований. Из спонтанных же мутантов лишь около 10% ревертирует в присутствии этих мутагенов к состоянию г. [c.323]

На основании такой делимости мутантных типов на классы Фриз предположил, что причиной появления точечных мутаций могут быть два совершенно различных вида химических изменений в фаговой ДНК. Мутации первого типа возникают под действием мутагенных аналогов оснований (а также этилэтансульфоната, азотистой кислоты и гидроксиламина) и ревертируют под влиянием тех же веществ, тогда как мутации второго типа, возникающие под влиянием профлавина (и изредка этилэтансульфоната), в присутствии аналогов оснований не ревертируют. Только около 10% спонтанно возникших гП-мутантов ревертируют как мутанты первого типа, тогда как остальные 90% ревертируют как мутанты второго типа. [c.323]

Из всего сказанного выше о механизме мутагенного действия бромурацила, 2-аминопурина, азотистой кислоты и гидроксиламина явствует, что мутации первого типа, по всей вероятности, соответствуют изменениям, в результате которых в каком-то из участков полинуклеотидной цепи ДНК один из пиримидинов замещается другим пиримидином или один пурин [c.323]

Рассмотрим пример схемы аминокислотных замен для мутаций, индуцированных азотистой кислотой. Согласно химическим правилам мутагенного действия азотистой кислоты, рассмотренным в гл. XIII, любая вызванная ею аминокислотная замена возникает в результате транзиции А->-Г или Ц- -У в кодоне информационной РНК, кодирующей белок мутантного вируса. У различных мутантов по белку ВТМ,[индуцированных азотистой кислотой, обнаружены следующие замены [c.435]

Выяснение химического механизма мутагенного действия очень затрудняется тем обстоятельством, что большинство существующих методов предполагает воздействие мутагеном или на живые клетки, или на реплицирующиеся нуклеиновые кислоты. Таким образом, мутагенное действие, как правило, бывает обусловлено сложной последовательностью биохимических процессов, а не непосредственным изменением кодона. Размножение вируса R17 в присутствии 5-фторурацила (0,0001 М) может привести к таким же мутациям в его РНК, какие происходят под действием азотистой кислоты (in vitro) и которые обычно связывают с заменой цитозина на урацил [217, 244, 256]. Фторурацил по своим физико-химическим свойствам очень похож на урацил (атомный радиус фтора примерно равен атомному радиусу водорода) и легко включается во вновь синтезируемую РНК. Если получить РНК ВТМ, у которой половина урацилов будет замещена на фторурацил, то инфекционность такой РНК сохранится полностью, а число мутаций будет ничтожно мало [166, 457]. Трудно представить, каким образом введение фтора в положение 5 могло бы изменить характер спаривания остатков урацила к тому же при трансляции фторура-цилсодержащих полинуклеотидов ошибок не обнаружено [c.208]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология