2.1+2.2: DNA schade en reparatie Flashcards
stochastisch
Opeenstapeling mutaties
Soorten puntmutaties:
- Transities: stille mutaties
- Transversies: missense (aminozuurverandering) en nonsense (stopcodon)
- Kleine inserties / deleties
Soorten chromosomale afwijkingen
- Translocaties
- Amplificaties
- Deleties
- Numerieke afwijkingen
Oorzaken DNA schade
- Chemische instabiliteit
- Chemische verbindingen
- Biologische stoffen
- Fysische agentia
- Foutieve replicatie
Chemische instabiliteit:
- Spontane hydrolyse: verdwijnen binding tussen suiker en base -> leidt tot depurinatie -> 1 bp deletie (anders induceerd replicatie een mutatie door missen van base)
- Deaminatie van basen: aminogroep verdwijnt -> leidt tot omzetting van cytosine in een uracil -> verandering complementariteit -> c naar t
Biologische stoffen:
- Endogene stoffen
- Sigarettenrook
Endogene stoffen
Zuurstof, oxidatieve DNA schade -> zuurstofradicalen kunnen binden aan de base -> ROS (reactive oxygen species) -> guanine -> 8-oxoguanine -> verandering complementariteit (G->T transversie)
Sigarettenrook
Benzo(a)pyreen + enzymen -> BPDE -> bind aan DNA -> verandering complementariteit -> (G->T transversie
BPDE reageert voornamelijk met G -> verstoort DNA-dubbele helix
Fysische agentia
- UV-licht: intrastreng crosslinks tussen 2-pyrimidines -> pirimidine dimeer / 6-4 fotoproduct
- Ioniserende straling: interstreng crosslinks, ssDNA-breuken, dsDNA-breuken
Soorten DNA beschadigingen:
- Chemische adducten (stof die bindt aan nucleotiden)
- Intrastreng crosslinks (verbinding binnen een streng)
- Interstreng crosslinks (verbinding tussen strengen)
- DNA strengbreuken
- Basepaar mismatches
Cisplatine
Chloorgroepen van molecuul binden aan guanine -> mono-adduct ontstaat
- Chloorgroepen kunnen ook binden aan 2 guanine base naast elkaar (intrastreng crosslinks)
- Als cisplatine bindt aan 2 guanine basen, beide in een andere streng (interstreng crosslinks)
BER (Base Excise Raparatie)
Herstel kleine adducten -> oxidatieve DNA-schade / deaminatie
- DNA glycosylase knipt beschadigde DNA weg (UNG / OGG1)
- Abasische plaats (AP) ontstaan
- Endonuclease herkent AP-site en maakt knip in DNA om deze te verwijderen (5’ kant) -> enkelzijdige breuk ontstaat
- Herstel: DNA polymerase en ligase
NER (Nucleotide Excisie Reparatie)
Herstel van grote adducten (cyclopyrimidine dimeren; 6-4 fotoproducten; bulky adducten)
- Repareert intrastreng crosslinks, DNA dubbele helix verstorende adducten
- Als dit systeem niet werkt: xeroderma pigmentosum (XP) en cockayne syndroom (CS)
Globaal genoom NER
- Eiwitcomplex met XPC, CETN2 en RAD23B scant DNA op beschadigingen
- Herkennen van laesies -> eiwitcomplex (UV-DDB) bindt
- RAD23B verdwijnt -> transcriptiefactor IIH (TFIIH) bindt
-> fout: XP
Transcriptie gekoppelde NER:
- Herkenning door DNA-polymerase II complex (CSA, CSB)
- Transcriptieblok ontstaat
- Componenten NER aangetrokken, waaronder transcriptiefactor IIH
-> Fout: Cockayne syndroom
Herkenning DNA schade (DNA glycosylase)
- Deaminatie: Uracil DNA glycosylase (UNG) -> verwijdert ongewenste uracil
- Oxidatieve DNA schade: 8-oxoguanine DNA glycosylase (OGG1)
Deaminatie: Uracil DNA glycosylase (UNG)
- Creëert een abasische plaats (AP) = plaats zonder een purine of pyrimidinebase
- Herkening vreemd nucleotide door ‘base flipping’
Oxidatieve DNA schade
- OGG1 hydrolyseert de N-glycosyl verbinding tussen deoxyribose en 8-oxoG
- Creëert een abasische plaats (AP)
Herstel soorten adducten BER
Herstel van kleine adducten (oxidatieve DNA schade, deaminatie van basen, ssDNA breuken)
Herstel soorten adducten NER
Herstel van grote adducten (cyclopyrimidine dimeren, 6-4 fotoproducten, bulky adducten)
Xeroderma pigmentosum (XP): autosomaal recessief
Symptomen: zongevoeligheid, harde droge huid, pigmentatie afwijkingen, cataract, huidkanker, versnelde neurologische achteruitgang
Mutaties: XPA, XPB, …, XPG
Gevolg: children of the moon; rigoreuze bescherming tegen blootstelling aan UV- en zonlicht, speciaal beschermende kleding, regelmatige dermatologische controle en behandeling
Cockayne syndroom
Symtomen: zongevoeligheid, groei achterstand, neurologische achteruitgang, netvliesafwijkingen, versnelde veroudering, GEEN huidkanker
Oorzaak: CSA, CSB
Templates voor DNA schadeherstel:
- Mitmatched baseparen
- Intrastreng DNA crosslinks
- Enkelstrengs DNA breuken
Beschik voor het herstel van DNA schade waarbij alleen één van beide DNA strengen beschadigd is
Zusterchromatide / homologe chromosoom:
- Interstrengs DNA crosslinks
- Dubbelstrengs DNA breuken
Geschikt voor het herstel van DNA schade waarbij beide DNA strengen zijn beschadigd
Zusterchromatide: na S-fase
Homologe chromosoom: tijdens S- en G-fase
DNA-reparatiemechanisme:
- Base excisie reparatie
- Nucleotide excisie reparatie
- Niet-homologe DNA eind verbinding (NHEJ) en homologe recombinatie (HR)
Niet-homologe DNA eindverbinding
Direct aan elkaar ligeren van de 2 uiteinden van een DNA breuk: gebruikt geen template
-> Onnauwkeurig herstel; celdeling mogelijk ten kosten van nauwkeurigheid DNA code; OOK voordelig want de onnauwkeurigheid vergroot de diversiteit aan antilichamen
Onnauwkeurig herstel binnen homoloog chromosoom: verlies heterozygositeit (LOH), interne chromosomale deletie
KU70/80
Belangrijk voor herkenning breuk
-> leidt tot kleine deletie
- Defect hierin kan resulteren in radiosensitiviteit (bvv SCIP patiënten)
- Voornamelijk actief in G1-fase van celcyclus (DNA nog niet gerepliceerd, dus nog geen zusterchromatide beschikbaar als template)
Homologe recombinatie
Uitwisseling van DNA strengen tussen DNA moleculen
-> Gebruik voornamelijk het zusterchromatide -> nauwkeurig herstel
- Voornamelijk actief in S-fase en G2-fase (dan DNA al gerepliceerd en dus zusterchromatide beschikbaar)
- Homologe chromosomen: 2 vergelijkbare maar niet identieke kopieën van elk chromosoom -> na replicatie per chromosoom zijn er 2 identieke zusterchromatiden
- RAD51 vormen filament op enkelstrengs staart (gedrag beïnvloed door BRCA1/2) -> DNA schade induceert opeenhoping van RAD51
- BRCA mutatie -> RAD51 niet meer naar DNA-breuken -> DNA breuken verkeerd aan elkaar gezet -> genomische instabiliteit
Fouten tijdens het herstel van dubbelstrengs DNA breuken
Als bij homologe recombinatie het homologe chromosoom als template wordt gebruikt ipv de zusterchromatide als template -> mogelijk verlies van heterozygositeit (LOH)
-> Zo kunnen recessieve mutaties toch leiden tot uitting en dus ziekte
