Введение
Дубликации нуклеотидов, созданные ДНК-полимеразой во время репликации ДНК. Неправильное соединение скользких нитей (SSM, также известное как скольжение репликации) - это процесс мутации, который происходит во время репликации ДНК. Это включает в себя денатурацию и смещение нитей ДНК, в результате чего происходит неправильное сочетание дополнительных оснований. Неправильное соединение скользких нитей является одним из объяснений происхождения и эволюции повторяющихся последовательностей ДНК. Это форма мутации, которая приводит к тринуклеотидному или динуклеотидному расширению, а иногда и сокращению во время репликации ДНК. Противоположность проскальзывания обычно возникает, когда последовательность повторяющихся нуклеотидов (тандемные повторения) обнаруживается в месте репликации. Тандемные повторения - это нестабильные области генома, где могут происходить частые вставки и удаления нуклеотидов, что приводит к перестройке генома. ДНК-полимераза, основной фермент, катализирующий полимеризацию свободных дезоксирибонуклеотидов в новообразующуюся нить ДНК, играет значительную роль в возникновении этой мутации. Когда ДНК-полимераза сталкивается с прямым повторением, она может пройти репликационный спуск. Сдвиг нити может также происходить во время этапа синтеза ДНК процессов восстановления ДНК. В рамках последовательностей повторения тринуклеотидов ДНК, восстановление повреждений ДНК процессами гомологичной рекомбинации, не гомологичного окончания соединения, восстановления несоответствия ДНК или исправления выделения оснований может включать в себя смещение нити, что приводит к расширению тринуклеотида, когда ремонт завершен. Было также показано, что рассогласованная нить функционирует как механизм фазовой вариации у некоторых бактерий.
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.
Самоускорение
События SSM могут привести к вставкам или удалению. Считается, что вставки самоускоряются: по мере увеличения продолжительности повторений возрастает вероятность последующих событий несовпадения. Вставки могут расширять простые тандемные повторения на одну или несколько единиц. В длинных повторениях расширения могут включать в себя две или более единиц. Например, вставка одной повторяющейся единицы в GAGAGA расширяет последовательность до GAGAGAGA, в то время как вставка двух повторяющих единиц в [GA]6 даст [GA]8. Геномные области с высокой долей повторяющихся последовательностей ДНК (тандемные повторения, микроспутники) склонны к скольжению нитей во время репликации ДНК и восстановления ДНК. Повторное расширение тринуклеотидов является причиной ряда заболеваний человека, включая синдром хрупкого Х, болезнь Хантингтона, несколько спиноцеребелярных атаксий, миотонической дистрофии и атаксии Фридриха.
Эволюция разнообразных смежных повторений
Считается, что сочетание событий SSM с точечной мутацией объясняет эволюцию более сложных повторяющихся единиц. Мутации, сопровождаемые расширением, приводят к образованию новых типов смежных коротких тандемных повторяющихся единиц. Например, трансверсия может изменить простое повторение двух основ [GA]10 на [GA]4GATA[GA]2. Затем это может быть расширено до [GA]4[GATA]3[GA]2 двумя последующими событиями SSM. Простые повторяющиеся последовательности ДНК, содержащие множество смежных коротких тандемных повторений, обычно наблюдаются в не белкококодирующих областях геномов эукариотов.