Кіріспе
ДНК репликациясы кезінде ДНК полимеразасы арқылы құрылған нуклеотидтік дупликациялар Сырғалған жіптердің дұрыс жұпталмауы (SSM, репликация слайпп) - ДНК репликациясы кезінде болатын мутациялық процесс. Бұл ДНК-ның денатюрациясын және ығысуын қамтиды, нәтижесінде қосымша негіздердің дұрыс жұптаспауы. Сырғалған жіптің дұрыс емес жұпталуы - қайталанатын ДНҚ тізбектерінің пайда болуы мен эволюциясының бір түсіндірмесі. Бұл ДНК репликациясы кезінде тринуклеотидті немесе динуклеотидті кеңеюге немесе кейде жиырылуға әкелетін мутацияның түрі. Слипп оқиғасы, әдетте, репликация орнында қайталанатын нуклеотидтердің (тандемді қайталанулар) тізбегі табылғанда пайда болады. Тандемді қайталаулар - геномның тұрақсыз аймақтары, онда нуклеотидтердің жиі енгізілуі мен жойылуы мүмкін, нәтижесінде геномды қайта реттеуге әкеледі. Бұл мутацияның пайда болуына ерікті дезоксирибонуклеотидтердің жаңадан пайда болған ДНК-ның полимерленуі үшін негізгі фермент - ДНК полимеразасы маңызды рөл атқарады. ДНК полимераза тікелей қайталануға тап болған кезде, ол репликациялық тайғануға ұшырауы мүмкін. Тармақтардың сырғанауы ДНК-ның жөндеу процестерінің ДНК-ның синтездеу кезеңінде де болуы мүмкін. ДНК тринуклеотидтік қайталау тізбектерінде ДНК зақымдануын гомологтық рекомбинация, гомологтық емес аяқтарды біріктіру, ДНК сәйкессіздіктерін жөндеу немесе базалық экзицияларды жөндеу процестері арқылы жөндеу, жөндеу аяқталған кезде тринуклеотидтік қайталау кеңейуіне әкелетін жіптердің ауысуы және дұрыс жұптасуы болуы мүмкін. Сырғалақтағы жіптердің дұрыс емес жұпталуы кейбір бактерияларда фазалық өзгеру механизмі ретінде жұмыс істейтіндігі де дәлелденді.
Slipped strand mispairing (SSM, also known as replication slippage) is a mutation process which occurs during DNA replication. It involves denaturation and displacement of the DNA strands, resulting in mispairing of the complementary bases. Slipped strand mispairing is one explanation for the origin and evolution of repetitive DNA sequences. It is a form of mutation that leads to either a trinucleotide or dinucleotide expansion, or sometimes contraction, during DNA replication. A slippage event normally occurs when a sequence of repetitive nucleotides (tandem repeats) are found at the site of replication. Tandem repeats are unstable regions of the genome where frequent insertions and deletions of nucleotides can take place, resulting in genome rearrangements. DNA polymerase, the main enzyme to catalyze the polymerization of free deoxyribonucleotides into a newly forming DNA strand, plays a significant role in the occurrence of this mutation. When DNA polymerase encounters a direct repeat, it can undergo a replication slippage. Strand slippage may also occur during the DNA synthesis step of DNA repair processes. Within DNA trinucleotide repeat sequences, the repair of DNA damage by the processes of homologous recombination, non homologous end joining, DNA mismatch repair or base excision repair may involve strand slippage mispairing leading to trinucleotide repeat expansion when the repair is completed. Slipped strand mispairing has also been shown to function as a phase variation mechanism in certain bacteria.
Өздігінен жылдамдату
SSM оқиғалары енгізу немесе өшіруді тудыруы мүмкін. Инсерциялар өздігінен жылдамдатылады деп есептеледі: қайталанулар ұзағырақ болған сайын, кейіннен қате жұптасу оқиғаларының ықтималдығы артады. Салымдар қарапайым тандемді қайталауды бір немесе бірнеше бірлікке кеңейте алады. Ұзақ қайталануларда кеңейтулер екі немесе одан да көп бірлікті қамтуы мүмкін. Мысалы, GAGAGA-ға бір қайталау бірлігін енгізу тізбекті GAGAGAGA-ға кеңейтеді, ал [GA]6-ға екі қайталау бірлігін енгізу [GA]8-ді береді. ДНҚ репликациясы мен ДНҚ-ның жөндеуі кезінде қайталанатын ДНҚ тізбектерінің (тандемдік қайталанулар, микроспутниктер) жоғары үлесі бар геномдық аймақтар жіптердің сырғанауына бейім. Тринуклеотидтердің қайталану экспансиясы адам ауруларының, соның ішінде Х-инфекцияның сынық синдромының, Хантингтон ауруының, бірнеше спиноцеребеллалық атаксияның, миотоникалық дистрофияның және Фридрих атаксиясының себебі болып табылады.
Түрлі көршілес қайталанулардың эволюциясы
SSM оқиғаларының нүктелік мутациямен үйлесімі күрделі қайталану бірліктерінің эволюциясын түсіндіреді деп есептеледі. Мутациядан кейін кеңейту жаңа типті жанасатын қысқа тандемді қайталау бірліктерінің пайда болуына әкеледі. Мысалы, трансверсия [GA]10 екі негізді қайталауды [GA]4GATA[GA]2 етіп өзгерте алады. Бұл кейіннен екі келесі SSM оқиғалары арқылы [GA]4[GATA]3[GA]2 дейін кеңейтілуі мүмкін. Қарапайым қайталанатын ДНҚ реттіліктері әр түрлі іргелес қысқа тандемді қайталауларды қамтиды, олар эукариоттық геномдардың ақуызды кодтамайтын аймақтарында жиі байқалады.