Цитозин с гидроксиламинами

Рис. 6.2. Модификация цитозина гидроксиламином и 0-метилгидроксиламином

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]

Спектр повреждений ДНК при действии нуклеоф. мутагенов (гидроксиламин, О-метилгидроксиламин, гидразины, бисульфит Ма) значительно уже. В осн. это модификация цитозина, направление и механизм к-рой иллюстрирует след, схема [c.152]

Известны две хорощо изученные реакции пиримидиновых нуклеозидов, каждая из которых включает промежуточное образование 5,6-дигидропроизводного. Эта реакция производных цитозина с гидроксиламином и реакция производных уридина и цитидина с бисульфитом. Обе реакции были авторитетно рассмотрены в [c.121]

Мутагенный эффект гидроксиламина обусловлен его взаимодействием с цитозином, тогда как гидразин разрывает кольца урацила и цитозина [c.224]

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]

Результаты, полученные при исследовании реакции 4-э/сзо-Ы-за-мещенных аналогов цитозина с гидроксиламинами, по-видимому, объясняются не только различием р/(а этих соединений, но и [c.347]

Аналогичный эффект достигается и при обработке гидроксиламином, который действует на цитозин ДНК. На основании экспериментов с гид-роксиламином был сделан следующий очень важный вывод фактически изменение уже одной-единственной молекулы — в данном случае цитозина — может привести к мутации. По всей вероятности, это справедливо и для других мутагенов. Для того чтобы правильно судить о мутации и ее последствиях, необходимо уяснить себе еще два обстоятельства [c.108]

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]

Для решения этой задачи нами были осуществлены модельные радиобиологические эксперименты с покоящимися внеклеточными бактериальными вирусами, которые предварительно, до облучения, обрабатывались гидроксиламином (ГА). ГА, как известно [18, 7, 16, 19, 22], — мутагенный агент, избирательно взаимодействующий с аминогруппами цитозина без нарушения целостности пиримидинового кольца и цепей главных валентностей ДНК- [c.162]

Рассмотрим первый случай. Цитозин, входящий в состав изображенного на рис. 2 участка ДНК информационной нити, оказался модифицированным гидроксиламином, что обозначено знаком . Согласно данным Фриза [16] и особенно Филлипса с соавторами [22], такой цитозин комплементарно спаривается с аденином (вместо гуанина). В результате нарушения комплементарных свойств модифицированного цитозина в кодоне, соответствующем этому участку ДНК, произойдет замена Г на А и новый триплет будет иметь состав УУА. Однако новый кодон [c.164]

Как было указано в предыдущем разделе, известны две реакции модификации, приводящие к совершенно отчетливому изменению характера комплементарного спаривания отдельных нуклеотидов в одноцепочечных полимерах. Так, молекулы информационной нуклеиновой кислоты, обработанные гидроксиламином при рЫ 5—6 или азотистой кислотой при pH 4—5, в целом не претерпевают никаких модификаций, за исключением изменений у 1— 3 цитозинов и аденинов (или только аденинов — в случае воздействия азотистой кислоты). Характер спаривания для этих оснований становится таким, как у урацила и гуанина соответственно [c.204]

Рис. 20.7. Цитозин, реагируя специфически с гидроксиламином, переходит в форму, образующую водородные связи с аденином. Гидроксиламин обусловливает транзиции только в направлении ОС->АТ.

Гидроксиламин Дезаминирование цитозина Транзиции типа 0С->--ьАТ 1 Низкая Индуцирует главным образом транзиции ОС- -- -АТ [c.16]

Гидроксиламины реагируют с цитозином, образуя производные, [c.263]

Рис. 16. Схема реакции гидроксиламина с цитозином.

Наиб, характерные р-ции П.о. с нуклеофилами-присоединение по связи С=С (гидросульфита, гидроксиламина, галогена и др.) и замещение экзоциклич. аминогруппы цитозина (напр., р-ции с гидроксиламинами, гидразинами). Последняя р-ция значительно облегчается при насыщении связи С=С. Восстановление двойной связи С=С легко осуществляется путем каталитич. гидрирования или действием NaBH4 при УФ облучении. Атом Н у С-5 легко замещается на гидрокси- или аминометильную группу, галоген. При действии P Sj один или оба атома О в урациле и тимине могут замещаться на атом S. При действии на цитозин HNO происходит его дезаминирование с образованием урацила. [c.530]

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]

Одним из наиболее эффективных мутагенов, действующих in vitro, является гидроксиламин —NH2OH. В отличие от большинства других агентов он подавляет биологические функции ДНК медленно и только при высоких концентрациях М), причем действие его высокоспецифично он реагирует почти исключительно с цитозином (или с 5-оксиметилцитозином), в результате чего образуются соответствующие производные урацила. Мутагенный эффект вызывается в этом случае переходом [c.147]

Гидроксиламин (превращает —КИз-груипу цитозина в группу —КНОН модифицированное основание образует пару только с А) [c.492]

К сожалению, известно довольно мало примеров нуклеофильных реакций с участием пуринов, так что здесь трудно сопоставить выводы теории с экспериментом. Были рассчитаны значения энергии локализации нуклеофильного присоединения по двойной связи и замещения аминогруппы в цитидине и его 5-метилпроиз-водном и получено удовлетворительное согласие расчетных данных с относительными скоростями реакций этих соединений с гидроксиламином. Сопоставление энергий локализации присоединения по двойной связи в урациле и цитозине также хорошо согласуется с относительной реакционной способностью этих соединений (см. гл. 5). Меньшая величина энергии локализации присоединения по двойной связи в урациле (по сравнению с цитозином) согласуется также с известным фактом большей стабильности фотогидрата уридина [1-(р-/)-рибофуранозил)-6-окси-5,6-дигидроурацила] по сравнению с фотогидратом цитидина [1-(р-О-рибофуранозил)-6-окси-5,6-дигидроцитознном] (см. гл. 12). [c.202]

Специфичность О-алкилпроизводных гидроксиламина значительно выше — эти соединения не реагируют с производными урацила даже в щелочной области что обусловлено, вероятно, участием в реакции как гидроксильной, так и аминной функциональных групп гидроксиламина (см. стр. 467). Гуаниновое ядро гидроксиламином и его О-алкилпроизводными, по-видимому, не модифицируется, а модификация аденина идет со значительно меньшей скоростью по сравнению с производными цитозина (см. стр. 348). [c.343]

Скорость модификации производных цитозина зависит от основности реакционной смеси и имеет максимальное значение при pH 6 для гидроксиламина и при pH 5,1 для 0-метилгидроксил- [c.343]

Гидроксиламин является весьма интересным мутагеном благодаря низкому сечению инактивации а и селективности действия. Он реагирует преимущественно с цитозином (или в РНК с урацилом) и почти не затрагивает тимина, аденина и гуанина. После действия гидрокснламина цитозин утрачивает полосу поглощения при 260—280 т 1. При воздействии кислоты полоса поглощения восстанавливается, хотя цитозин и остается изменен-ньш. Соответствующие реакции изображаются схемой [c.400]

Г. Е. Фрадкин. После обработки фаговой популяции гидроксиламино.м последний при помощи диализа удалялся из вирусной суспензии. Следовательно, во время облучения гидроксиламин в среде отсутствовал. Предварительная модификация цитозиновых остатков в ДНК фага лямбда, вызываемая гидроксиламином (предположительно образование 4—5-дигидро-4-гидро-ксиламиноцитозина), действительно повышает радиочувствительность фаговой популяции в условиях преобладания непрямого эффекта излучения. Мы полагаем, что механизм повышения радиочувствительности сводится к нарушению специфического процесса комплементарного спаривания азотистых оснований во время репликации фаговой ДНК внутри клетки. В последних рабо тах Брауна, Филипса с соавторами химическими методами установлено, что цитозин, предварительно обработанный гидроксиламином, спаривается не с гуанином, а с аденином. Вследствие этого во вновь образованной ДНК происходят единичные замены гуанина на аденин. До тех пор, пока эти замены не выходят за пределы связанных серий однозначных кодонов, они не сказываются на информационных свойствах ДНК фага. Однако эти единичные замены понижают эффективность механизма, исправляющего ошибки включения, за счет уменьшения резерва однозначны кодонов или, иными словами, за счет уменьшения степени вырожденности структурного кода. Мы не видим большой сложности в этом объяснении, к которому мы сознательно прибегли для освещения возмол<ных молекулярных механизмов, лежащих в основе скрытых повреждений, связанных с тонкими сдвигами в величинах водородных сил в химически модифицированных азотистых основаниях. Как известно, сенсибилизация может обусловливаться уменьшением степени прочности первичной структуры ДНК вследствие лабилизации эфирно-фосфатных связей. Однако при использовании в качестве модифицирующего агента гидроксиламина этот второй механизм отсутствует, так как химическими исслг- [c.173]

Значительное место в исследованиях химических свойств нуклеиновых кислот и их компонентов занимает химическая модификация нуклеиновых кислот, преследующая цель изучения их структуры и функций. Первые шаги в этом направлении были сделаны в ИХПС АН СССР (Москва) в лаборатории химии углеводов и нуклеотидов (П. К. Кочетков, Э. И. Будовский и др.). Здесь, а также в ряде зарубежных лабораторий было показано, что из всех оснований нуклеиновых кислот в реакцию с гидроксиламином вступают, в зависимости от условий, либо урацил, либо цитозин. Подробное исследование этих реакций позволило установить оптимальные условия модификации каждого из этих оснований. [c.522]

Гидроксиламин трудно реагирует с обычными белковыми группами, но охотно вступает в реакцию с пиримидиновыми основаниями нуклеиновой кислоты. Оптимум pH для реакции разрыва урацильиого кольца лежит при 9. В нейтральной области, особенно при pH 6, преобладают две реакции с цитозином [287, 4271 прямое замещение аминогруппы гидроксиламином (фиг. 49, реакция а) и присоединение гидроксиламина по 5,6-двойной связи с последующим быстрым замещением аминогруппы гидроксиламином (фиг. 49, реакции б и в). В отношении РНК ВТМ гидроксиламин ведет себя как очень активный мутаген. Объясняется это, но-видимому, включением гидроксиламина в реакцию а [4571, так как продукт этой реакции присутствует преимущественно в таутомерной форме оксима урацила [56, 571. Что касается продуктов с насыщенной двойной связью, то до сих пор еще не известно, приводит ли их присутствие к инактивации нуклеиновой кислоты. [c.197]

Поскольку 2-аминопурин, 5-бромурацил и азотистая кислота индуцируют как прямые, так и обратные мутации, с помощью этих мутагенов нельзя получить лищь транзиции G -> АТ или АТ -> G . Гидроксил-амин, напротив, воздействует только на цитозин, переводя его в форму, способную к спариванию с аденином (рис. 20.7). Это приводит к направленным мутациям G ->AT. Гидроксиламин не способен индуцировать обратные мутации, однако такие мутации могут индуцироваться мутагенами, действующими в обоих направлениях. Описанный механизм действия 2-аминопурина подтверждает анализ аминокислотных замен белка триптофансинтетаза А Е. oli, вызываемых 2-АП-индуцированными реверсиями специфических мутаций (рис. 20.8). [c.13]

Многочисленные исследования по мутагенной специфичности различных типов излучений, а также химических и физических агентов показали, что, хотя многие мутагены вызывают изменения в ДНК лишь одного преобладающего типа, большинство мутагенов, помимо основного изменения, может вызывать изменения и других типов — с частотами от низкой до умеренной. Например, такие мутагены, как этилметансульфонат (ЭМС), нитро-зогуанидин (НТГ), гидроксиламин и азотистая кислота, вызывают в основном простую замену пары ОС на АТ в двухцепочечной ДНК [Ю, 22, 23]. Однако все они вызывают незначительное число транзиций АТ—уСС, а также некоторые трансверсии. Транзиция — это замена в ДНК какого-либо одного пурина (аденина или гуанина) или пиримидина (тимина или цитозина) на другой пурин или пиримидин соответственно. Трансверсия — это такая мутация, при которой происходит замена пуринового основания на одно из двух пиримидиновых или наоборот. [c.12]

Воздействие гидроксиламина приводит к инактивации РНК ВТМ, а также к возникновению мутаций (гл. XHI). Обе реакции зависят от величины pH. При pH 4,7 инактивация не наблюдается. В пределах значений pH от 6 до 9 инактивация происходит, но нроцесс этот протекает с различной скоростью [1514]. При pH 6,2 одна молекула гидроксиламина присоединяется по 4—5-двойной связи цитозина, что приводит к появлению иминогруппьт нри С-6. Вторая молекула гидроксиламина замещает затем иминогруппу [c.338]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология