Sự bền vững của DNA với thời gian và qua nhiều thế hệ

Sự mất amin của các base (desamination) DNA là những phân tử rất dài, nhưng mảnh (đường kính: 20 Ao), lại thường xuyên chịu tác động môi trường bên trong và bên ngoài tế bào nên dễ có những đứt gãy, biến đổi ngay cả khi không có sao chép.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sự bền vững của DNA với thời gian và qua nhiều thế hệ Sự bền vững của DNA với thời gian và qua nhiều thế hệ1. DNA bị biến đổi ngay cả không saochépSự mất amin của các base (desamination)DNA là những phân tử rất dài, nhưngmảnh (đường kính: 20 Ao), lại thườngxuyên chịu tác động môi trường bêntrong và bên ngoài tế bào nên dễ cónhững đứt gãy, biến đổi ngay cả khikhông có sao chép.Người ta tính ra rằng DNA của tếbào người mỗi ngày mất 5000 purindo quá trình mất purin (depurination):dưới tác dụng của nhiệt liên kết N-glycosil bị thủy phân.Quá trình biến đổi làm mất amin(desamination): biến cytosin thành uracin.Mỗi ngày tế bào người có khoảng 100biến đổi như vậy. Con người cũngthường xuyên chịu tác động của tia tửngoại làm tạo ra các dimer thymine.2. Trình tự nucleotid được duy trì vớimức chính xác rất cao qua nhiều thếhệDùng các nucleotid và các enzymeDNA polymerse để tổng hợp DNA invitro. Sai sót trong trường hợp này là 10-5. Như vậy sao chép trong ống nghiệmcó mức chính xác cao, nhưng đối chiếulên các sinh vật thì mức sai sót này hãycòn quá lớn.Bằng cách đánh giá tần số các đột biếnmới xuất hiện trong quần thể lớn vàtheo dõi biến đổi enzyme nào đó trongnuôi cấy mô tế bào, người ta tính đượcrằng trong cơ thể sinh vật sai sóttrong khi sao chép in vivo là 1.10-9.Đánh giá tốc độ biến đổi trong tiến hóacũng khẳng định mức chính xác rất caotrong sao chép in vitro.3. Các hệ thống bảo vệ DNATrong tế bào có một loạt hệ thống đểbảo vệ DNA:- Các sinh vật tiền nhân và nhân thựcđều chứa các enzyme có nhiệm vụmethyl hóa ở những điểm nhất định.Các enzyme cắt hạn chế của mỗi dòngvi khuẩn không cắt DNA của chúng vìđã được methyl hóa ở những điểm cầnthiết, còn DNA ngoại lai vì không đượcmethyl hóa ở những điểm nhất định nênbị cắt.Tế bào còn có các hệ thống sửa sai(repair system):+ Sửa sai bắng cách cắt bỏ rồi tổng hợpsợi mớiCác enzyme DNA polymerase I, II, IIIđều có hoạt tính polymerase hóa, còn cóhoạt tính exonuclease theo hướng 5-3.+ Sửa sai nhờ cơ chế tái tổ hợpNgay cả khi không có sao chép vẫn cóhệ thống bảo vệ: do DNA có hai mạch,khi sai hỏng trên một mạch, có thể dựavào mạch còn lại để tổng hợp đoạn saihỏng.Một số enzyme đặc hiệu phát hiện sựbắt cặp sai, như trong trường hợp mấtpurin. Có khoảng 50 enzyme chuyên pháthiện và sửa các sai hỏng trên phân tửDNA.4. Sửa sai do phục quang hồiDưới tác dụng của tia tử ngoại, làm cáctimin đứng gần nhau sẽ gắn lại tạothành dimertimin.Khi trở lại ánh sáng, ánh sáng sẽkích thích một enzyme cắt bỏdimerthymin tạo timin bình thường.Hiện tượng ánh sáng kích thích mộtenzyme cắt bỏ dimerthymin gọi là quangphục hồi.Ở tế bào vi khuẩn hoặc tế bào eukaryotebị sai hỏng nặng do chiếu tia UV, tia Xhoặc do tác dụng của các hóa chất gâyđột biến, hệ thống sửa sai khẩn cấpđược khởi động, tăng cường sửa sai. ỞE.coli, hệ thống này có liên quan với 2protein được mã hóa bởi gene LexA vàRecA. Protein LexA là một chất ức chế,nó gắn vào hộp SOS, chồng lấp cácpromotor của các gene SOS, ngăn cản sựmã nhóm các gen của hệ thống SOS.Một vài sản phẩm của DNA bị tổnthương sẽ làm hoạt hóa protease recA.Protein recA bị hoạt hóa sẽ cắt bỏprotein lexA, cho phép các gen củahệ thống SOS phiên mã. Phẩn ứng củahệ thống SOS xảy ra trong thời gianngắn nhưng phức tạp. Nó bao gồm cácquá trình làm tăng hoạt tính tái tổ hợp,thay đổi trong khởi sự sao chép, ức chếnuclease và kích thích phục hồi sao chépvà chuyển sai hỏng thành sửa sai úp sấp(error-prone replication). Tế bào bây giờsẽ xảy ra sự sao chép nhanh hơn bìnhthường.+ Nếu sửa sai kịp, tế bào ổn định, sinhtrưởng trở lại+ Nếu không sửa sai kịp thì tế bào phảichấp nhận hoặc chết hoặc bị đột biến