2.2 DNA Schade en Reparatie Deel 2

Question 1

Hoe worden DNA beschadigingen hersteld?

Answer 1

Door ‘Templates’
Dit zorgt voor een nauwkeurig herstel

Zo kan er worden vergeleken wat de originele DNA informatie was om het op die manier te kunnen herstellen

Question 2

Welke soorten templates voor DNA schade herstel zijn er?

Answer 2

Complementaire DNA streng:
- Zusterchromatide
- Homologe chromosoom

Question 3

Waarvoor is de complementaire DNA steng template geschikt?

Answer 3

Geschikt voor het herstel van DNA schade waarbij alleen één van beide DNA strengen is beschadigd:
- Mismatched baseparen (Bij beide strengs komen de baseparen niet overeen en is er een mismatch)
- Intrastreng DNA crosslinks (Fout binnen dezelfde streng, vaak door UV-straling)
- Enkelstrengs DNA breuken (Breuk bij 1 steng)

Question 4

Waarvoor is de zusterchromatide/homologe chromosoom template geschikt?

Answer 4

Geschikt voor het herstel van DNA schade waarbij beide DNA strengen zijn beschadigd:
- Interstrengs DNA crosslinks
- Dubbelstrengs DNA breuken

Question 5

Wat zijn voorbeelden van DNA schade reparatiemechanisme?

Answer 5

Base Excisie Reparatie:
- Herstel kleine adducten (Oxidatieve DNA schade)

Nucleotide Excisie reparatie
- Herstel grote adducten (UV licht geïnduceerde DNA schade)

Niet-homologe DNA Eind Verbinding (NHEJ) en Homologe Recombinatie (HR):
- Herstel dubbelstrengs DNA breuken

Question 6

Wat zijn 2 manieren voor het herstel van dubbelstrengs DNA breuken?

Answer 6

• Niet-homologe DNA eindverbinding
• Homologe recombinatie

Question 7

Wat is de Niet-Homologe DNA Eindverbinding?

Answer 7

Direct aan elkaar ligeren van de 2 uiteinden van een DNA breuk

Gebruikt geen template -> Onnauwkeurig herstel

Question 8

Wat is de Homologe Recombinatie?

Answer 8

• Uitwisseling van DNA strengen tussen DNA moleculen
• Gebruiken voornamelijk het zusterchromatide
• Nauwkeurig herstel

Question 9

Waartoe leidt dubbelstrengs DNA breuken bij celdeling?

Answer 9

• Fragmentatie chromosomen
• Verlies genen

Question 10

Hoe gaat de Niet-homologe DNA eindverbinding (NHEJ)?

Answer 10

KU70/80 herkent een breuk in het DNA waarna er een complex van eiwitten wordt opgebouwd en geeft een signaal aan DNA-PKcs

Eind-processing door nucleases. Verlies van DNA rond de breuk

Een ligase (XRCC4-DNA ligase IV) bindt wat het DNA weer aan elkaar vast zet

Celdeling kan nu toch doorgaan ten koste van de nauwkeurigheid in DNA code (Kan zorgen voor deleties na de reparatie)

Question 11

Wat is het gevolg van een defect in de Niet-homologe DNA eindverbinding?

Answer 11

Radiosensitiviteit
Bijvoorbeeld bij SCID patiënten

Question 12

Hoe gaat de NHEJ en antilichamen?

Answer 12

Genen die coderen voor antilichamen liggen in verschillende stukjes in het genoom die later in elkaar worden gezet

Een B-cel specifiek eiwit, RAG1/RAG2 introduceert DNA dubbelstrengs breuken in het immunoglobuline locus.

Van ons DNA is 98% niet coderend. Het is daarom niet erg dat dit proces onnauwkeurig werkt. De onnauwkeurigheid van NHEJ vergroot de diversiteit aan antilichamen. NHEJ koppelt D en J segmenten en V en DJ segmenten en zo ontstaat er een diversiteit aan antilichamen

Question 13

Wat zijn Homologe chromosomen?

Answer 13

Twee vergelijkbare, maar niet identieke kopieën van elk chromosoom. Kan alleen plaatsvinden in cellen die mitose ondergaan en homologe chromosomen elkaar gaan vinden

Vindt plaats tijdens de S-fase en G2-fase na de replicatie

Question 14

Wat zijn zusterchromatiden?

Answer 14

Na replicatie per chromosoom zijn er 2 identieke zusterchromatiden (Na de S-fase)

Question 15

Hoe gaat het herstel van dsDNA breuk door homologe recombinatie in stappen?

Answer 15

Er is eerst een Dubbelstrengs DNA breuk, voor de S-fase maar kan ook tijdens

1) Breuk herkenning en verwerking tot enkelstrengs ‘staart’
2) Base pairing tussen gebroken en identieke intacte zusterchromatide
3) Synthese ontbrekend DNA en ligatie van gebroken strengen
4) Resolutie van verbonden zusterchromatiden

Question 16

Wat is RAD51?

Answer 16

RAD51 is belangrijk voor de dsDNA breukherstel door Homologe Recombinatie

Question 17

Wat doet RAD51?

Answer 17

• RAD51 eiwitmoleculen vormen een filament op de enkelstrengs ‘staart’
• RAD51 eiwitfilament bevordert baseparing tussen het gebroken en intacte zusterchromatide
• Het gedrag van RAD51 na het ontstaan van de DNA schade wordt beïnvloedt door de BRCA1 en BRCA2 eiwitten

Question 18

Wat gebeurd er bij mutaties in BRCA genen?

Answer 18

RAD51 wordt beïnvloed
Geen goed werkende homologe recombinatie -> Verhoogde kans kanker

Question 19

Wat wordt er gezien bij BRCA2 deficiëntie cellen?

Answer 19

Een verhoogde frequentie van chromosomale afwijkingen

Er kunnen veel translocaties worden gezien doordat het herstelproces niet meer via homologe recombinatie kan plaatsvinden

Dus BRCA2 is belangrijk voor genomische stabiliteit

Question 20

Waartoe leiden fouten bij Homologe Recombinatie (HR) dubbelstrengs DNA breuk herstel?

Answer 20

Genomische instabiliteit

Wanneer er in de gen van vader geen afwijking zit en bij de moeder wel, kan dit leiden tot duplicatie van gemuteerde allel en verlies van normale allel. Dit is verlies van heterozygositeit (LOH)

Question 21

Waartoe leiden fouten bij NHEJ dubbelstrengs DNA breuk herstel?

Answer 21

Genomische instabiliteit

Interne chromosomale deletie: Verlies van heterozygositeit
- Bij deletie coderend deel chromosoom zal na NHEJ een korter chromosoom ontstaan. Wanneer het deel van normale allel verdwijnt en alleen het gemuteerde allel gebruikt kan worden is er mogelijk sprake van verlies heterozygositeit

Translocaie:
- Als er geen zusterchromatiden zijn kan er reparatie plaatsvinden tussen homologe chromosomen. Als breuken verkeerd aan elkaar wordt gezet -> Translocatie
- Chronische Myeloïde leukemie (t9;22)

Question 22

Wat zijn overige redenen voor schade?

Answer 22

• Ioniserende straling
• Antikanker medicatie (cisPT, MMC, 5-FU)
• Interstreng crosslinks dsDNA breuken -> Wordt hersteld door recombinatie herstel HR en NHEJ