Transcript 돌연변이 유발물질 - 경상대학교 축산학과

동물유전학 강의자료
제 4 장 염색체 돌연변이와
유전자 돌연변이
(유전자 돌연변이)
경상대학교 축산학과
동물유전공학연구실
 DNA의
1차적 손상(primary lesion)
당-인산 골격의 절단
•X-선이나 고에너지 방사선에 노출시 빈번히 발생
•중합효소의 기능을 방해하여 전사와 복제에 차질을 초래
•양쪽 사슬이 모두 절단시 염색체 돌연변이의 원인이 됨
피리미딘 이합체(pyrimidine dimer)
•태양광선이나 자외선에 장기간 피부노출시 발생
•동일 가닥내의 티민(또는시토신)끼리 서로 연결된 상태
•피리미딘 이합체는 복제와 전사를 방해
삽입성 분자(아크리딘 염료 삽입)
•아크리딘 오렌지염료와 같은 삽입성 화학물질이 염기쌍 사이에
끼어들어가서 DNA분자를 뒤틀리게 하여 복사와 전사를
방해(복사 중에 염기의 첨가 또는 결실을 유발)
•화학적 돌연변이원으로는 삽입성 물질, 염기유사물질,
DNA변형물질이 있음
 손상된
DNA의 회복
광재활성화(photoreactivation)
•자외선에 의해 유도된 피리미딘
이합체 교정
•청색파장이 회복효소(repair
enzyme)를 활성화 시켜 피리미딘을
원래의 배열로 회복
절제수선(excision repair)
•DNA선상을 따라 움직이는 효소가
한쪽 가닥에서 몇개의 염기와 함께
이합체를 절단
•DNA중합효소와 리가아제가 반대쪽
가닥을 주형으로 해서 새로운
뉴클레오티드 형성
절제수선 과정 모식도
유전자 돌연변이의 종류
(gene mutation)
 Transition
mutation
 Transversion mutation
 Missense mutation
 Nonsense mutation
 Base substitution, addition, deletion
 Back mutation and suppressor mutation
 Somatic mutation
 점돌연변이(point mutation)
- 염기치환(base substitution) -
동의코돈에 의해
동일 아미노산이
배치됨
대부분의 아미노산
은 하나이상의 코돈
에 의해 지정됨
Val His Leu Thr Pro Glu Glu
GTT CAT TTA ACT CCT GAA GAG
CAA GTA AAT TGA GGA CTT CTC
GUU CAU UUA ACU CCU GAA GAG
Val His Leu Thr Pro Glu Glu
염기쌍의 변화가
아미노산에 아무런
영향을 주지 못함
GTT CAT TTG ACT CCT GAA GAG
CAA GTA AAC TGA GGA CTT CTC
GUU CAU UUG ACU CCU GAA GAG
돌연변이체 돌연변이 정상
원래
정상
DNA
mRNA B-글로빈
mRNA B-글로빈
원래
DNA
침묵돌연변이(silent mutation)
베타글로빈의 정상배열
•중립돌연변이(neutral mutation)
염기치환에 의해 아미노산이 바뀌어도
생성된 단백질의 기능에는 아무런 문제가
없는 경우
TOGUCHI헤모글로빈의 예
염기치환에 따른 아미노산의 치환으로
생성된 단백질이 결함을 갖게되는 형태
겸형적혈구 B-글로빈은 겸형적혈구
빈혈증을 유발한다.
Val His Leu Thr Pro Val Glu
GUU CAU UUG ACU CCU GUA GAG
CAA GTA AAC TGA GGA CAT CTC
GTT CAT TTG ACT CCT GTA GAG
Val Tyr Leu Thr Pro Glu Glu
GUU UAU UUG ACU CCU GAA GAG
CAA ATA AAC TGA GGA CTT CTC
GTT TAT TTG ACT CCT GAA GAG
돌연변이체 돌연변이 TOGUCHI
mRNA 헤모글로빈
DNA
•미스센스돌연변이(missense mutation)
돌연변이체 돌연변이 겸형적혈구
mRNA B-글로빈
DNA
•넌센스돌연변이(nonsense mutation)
트립토판의 코돈인 UGG가 UGA로
바뀌면서 새로운 종료코돈이 생성된
결과를 초래함, 비정상적인 짧은 단
백질을 합성하게 됨
돌연변이체 돌연변이
mRNA
DNA
Val Tyr Leu Thr Pro Stop Glu
G
GUU UAU UUG ACU CCU UGA GAG
C
CAA ATA AAC TGA GGA ACT CTC
GTT TAT TTG ACT CCT TGA GAG
돌연변이체 돌연변이 짧은 돌연변이체
mRNA
DNA
펩티드
정지 코돈인 UGA가 트립토판 코돈인
UGG로 바뀌면서 종료위치를 만나지
못하므로서 mRNA의 끝까지 번역을
계속하므로서 매우 긴 펩티드를 만듬
G
Val Tyr Leu Thr Pro Trp Glu
A
GUU UAU UUG ACU CCU UGG GAG
T
CAA ATA AAC TGA GGA ACC CTC
GTT TAT TTG ACT CCT TGG GAG
A
Stop
•넌센스돌연변이(nonsense mutation)
Trp
긴 돌연변이체
펩티드
•격자이동돌연변이(frameshift mutation)
돌연변이로 염기가 첨가(addition)되거나 결실(deletion)되면서 변이가 일어남
이러한 변화가 유전자가 발현되는 서열내에서 일어난다면 번역격자(reading
frame)을 변화시키므로 염기치환현상보다 심각한 결과를 초래함
종결코돈을 변경시키거나 새로운 종결코돈을 만들기도 함
Sys Gly Glu Lys Ile Stop ? ---
UGU GGA GAA AAA AUU UAA G ----
ACA CCT CTT TTT TAA ATT C ----
원래
원래
mRNA 폴리펩티드
염기쌍이
틀을 변경
시킴
TGT GGA GAA AAA ATT TAA G ----
Trp Glu Lys Lys Phe Lys ----
원래
DNA
UGG GAG AAA AAA UUU AAG ----
ACC CTC TTT TTT AAA TTC ----
삽입
TGG GAG AAA AAA TTT AAG ----
T
돌연변이체 돌연변이체 돌연변이체
mRNA
DNA
폴리펩티드
•트랜지션돌연변이(transition mutation)
•퓨린(A,G)이 다른 퓨린으로 , 피리미딘(T,C)이 다른 피리미딘으로 치환
•염기들은 수소원자가 부착된 상호변이성 전환(tautomeric shift)
으로 아미노기가 이미노(imino)형으로 전환된다.
•이미노형으로 전환된 아데닌은 수소결합에 의해 시토신과 잘못 결합
•티민의 드문 에놀(enol)형이 구아닌과 수소결합을 할 수 있다.
G --- C
돌연변이 유발물질
U --- A
A --- T
2-aminopurine : 티민과 결합
5-bromo uracil : 아데닌과 결합
•트랜스버젼돌연변이(transversion mutation)
•퓨린이 피리미딘으로, 피리미딘을 퓨린으로 치환
•방사선에 의해 DNA염기쌍과 당(sugar) 사이에 절단이 유발되면
피리미딘에 결합된 퓨린은 180o 회전하여 상보적인 DNA사슬의 당과
재결합한다.
•이러한 회전적 염기치환에 의한 돌연변이를 트랜스버젼 돌연변이라 함
A
T
G
C
절단
C
G
회전적
염기치환
A
T
C
G
C
G
 기형
발생물질과 발암물질
인간과 동물에 대한 기형발생 유발물질
금속
비소-- 생쥐,집쥐의 시각장애, 공팡이의 손상
수은--인간의 미나마타병(일본)
--생쥐의 태아사망,언청이
--집쥐의 뇌손상
코발트--닭의 눈, 수족의 장애
갈륨--집쥐의 척추장애
납--인간,집쥐,닭의 체중부족아 출산, 뇌 손상, 사산
리튬--영장류의 심장장애
카드뮴--인간,생쥐,집쥐의 유산
탈륨--닭의 성장장애, 유산
아연--집쥐의 유산
유기화합물
DES(디에틸스틸베스트랄)-- 인간의 자궁이상
카페인(하루 커피15컵)-- 집쥐의 골격장애, 성장장애
PCBs(폴리염소화비페닐류)-- 인간의 성장장애, 사산
인간에 대한 발암 물질
화학물질
무기물
비소 및 비소화합물
카드뮴
석면
크롬
베릴늄
유기물 벤젠
아플라톡신B1
사염화탄소
디에틸스틸베스트롤
염화비닐
벤조(a)피렌
벤지딘
산화에틸렌
기타
끄으름,타르
용도 또는 출처
작용부위
살충제,합금
피부,폐,간
금속도금
신장,폐
브레이크라이닝,절연체
호흡기관
금속도금
폐
구리합금
뼈,폐
용매
혈액
곰팡이,땅콩,옥수수
간
용매
간
호르몬
자궁
PVC만드는 단위체
간,뇌,폐,림프선계
담배,연기
피부,폐
염료제조업체,고무화합물 방광
에틸렌글리콜,계면활성제 위장
제조시 화학매개물질
타르,굴뚝매연,탄화수소
피부,폐,방광
성질을 가진 기름