甲磺酸乙酯
編輯甲磁酸乙酯 (EMS) 是一種致突變、致畸和致癌的有機化合物,化學式為 C3H8SO3。 它通過核苷酸替換在遺傳物質中產生隨機突變; 特別是通過鳥嘌呤烷基化誘導的 G:C 到 A:T 轉變。 EMS 通常只產生點突變。 由于其效力和眾所周知的突變譜,EMS 是實驗遺傳學中最常用的化學誘變劑。 然后可以在遺傳篩選或其他測定中研究由 EMS 暴露引起的突變。
在生物學研究中的應用
編輯EMS 可以以每個基因 5x10-4 到 5x10-2 的速率誘導突變,而不會造成大量殺傷。 在模式生物 C. elegans 的典型 EMS 誘變實驗中觀察到的每個基因突變率為 5x10?4,對應于每個 G/C 堿基對約 7x10?6 個突變的原始突變率,或最初誘變的約 250 個突變 配子(包含約 100 Mbp、36% GC 單倍體基因組)。 這樣的誘變配子將在基因中產生大約 9 種不同的功能喪失突變,其中 1 到 2 種突變位于必需基因內,因此是致命的。 然而,由于相同的必需基因不太可能在獨立的配子中發生突變,并且如果必需基因的丟失沒有殺死配子本身,下游配子融合通常允許產生的合子和生物體存活,因為現在雜合的非 功能性突變等位基因可能會被另一個配子提供的野生型等位基因拯救。
誘變機制
編輯EMS的乙基與DNA中的鳥嘌呤反應,形成異常堿基O6-乙基鳥嘌呤。 在 DNA 復制過程中,催化該過程的 DNA 聚合酶經常將胸腺嘧啶而不是胞嘧啶置于 O6-乙基鳥嘌呤的對面。 在隨后的幾輪復制之后,原來的 G:C 堿基對可以變成 A:T 對(過渡突變)。 這會改變遺傳信息,通常對細胞有害,并可能導致疾病。 RNA 聚合酶還可以將尿苷(胸腺嘧啶的 RNA 類似物)置于 O6-乙基鳥嘌呤損傷的對面。
誘變性病變的修復
編輯O6-乙基鳥嘌呤可以通過與 O-6-甲基鳥嘌呤-DNA 甲基轉移酶修復蛋白的活性位點半胱氨酸反應,以化學計量方式在體內修復。 據報道,O6-乙基鳥嘌呤在小鼠大腦中的體內半衰期約為 9 天,而在小鼠肝臟中約為 1 天。
誘導重組
編輯EMS 在釀酒酵母中誘導有絲分裂重組。 有人提出,EMS 對 DNA 的損傷可能會導致修復過程,從而導致基因交換。
發現已知基因重組所需的六個基因中的任何一個有缺陷的噬菌體 T4 突變體比野生型噬菌體對 EMS 滅活更敏感。 這一發現表明,由這六個基因指定的蛋白質催化的重組過程用于修復 DNA 中的 EMS 致死損傷。
穩定性
編輯一般來說,EMS在水中不穩定,會水解成乙醇和甲磺酸,但在室溫中性至酸性pH值下,它的半衰期相當長,超過1天。 因此,EMS在處置前必須專門降解。 協議要求在等體積的 0.1M NaOH 和 20% w/v 硫代硫酸鈉滅活溶液中降解 EMS,持續至少六個半衰期(>24 小時)。 EMS 在 1M NaOH 中的半衰期在室溫下為 6 小時,而在 10% w/v 硫代硫酸鈉溶液中的半衰期為 1.4 小時。
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