38a. NukleotiderDNA Flashcards
Hvad består nukleotider af?
- 1 nitrogenholdig base (purin/pyrimidin) (A, G, hypoxantin, xantin, C, U, T eller orotat)
- 1 pentosesukker
- 1-3 fosfatgrupper
Nukleosid = Nukleotid uden fosfatgruppe
Hvad er purinbaser?
- Adenin
- Guanin
- Hypoxantin
- Xantin
Purinbaser nedbrydes til urinsyre –> udskilles i urinen
Hvad er pyrimidinbaser?
- Cytosin (omsættes i bakterier)
- Uracil (Kan genbruges i mennesker)
- Thymin
- Orotat
Forklar de novo syntese af puriner og regulering?
Starter 2/3 oppe til venstre på MetabolicPathway
Ribosesukker bruges som skabelon
Ribose PRPP + ATP –> PRPPa –> 10 reaktioner + Gly + Glu + Asp + CO2 + Folinsyre + en masse energi–> IMP
IMP + Asp –> AMP + Fumarate
IMP –> XMP –> GMP
Der dannes IMP som amineres til AMP og GMP
Purinnukleotidernes pentosefosfater genbruges i kroppens metabolisme.
Regulation:
Fremmes:
- Ved ophobning af PRPP.
Hæmmes:
- Ved ophobning af IMP, AMP og GMP.
Hypoxantin oxideres til Xantin
Forklar de novo syntese af pyrimidiner og regulering?
Starter tæt ved Urea cyklus.
CPS-I bruges i urea cyklus:
NH4+ (CPS-I) –> Carbomyol-P –> Citrullin
Pyrimidinsyntese:
Enzymet som sætter det hele igang er CPS-II
CPS-II –> Carbamoyl-P
Enkeltringede base orotat –> bindes på ribosefosfat –> leveres til PRPP.
Vi får dannet UMP der fosforyleres (+P) og amineres (U–>T) til CTP.
Pyrimidinnukleotider genbruges i kroppens metabolisme, men pyrimidinbasen nedbrydes til en ß-aminosyre der enten kan bruges i kroppens metabolisme eller udskilles med urinen
Aktiveres:
- PRPP
- ATP
Hæmmes ved:
- UMP
- UTP
- CTP
Ribose bruges IKKE som skabelon, som i purinsyntesen
Hvad kan der ske ved ophopbning af urinsyre?
Man kan udvikle urinsur gigt og podagra
Podagra, der er krystallisering af urinsyre i pedis (foden)
Urinsyre (uric acid) er tungtopløseligt
Xanthine er letopløseligt, derfor kan man forhindre omdannelsen af Xanthine –> Urate ved at indtage allopurinol
Hvad katalyserer gendannelse af nukleotider og hvordan?
Fosfori-Bosyl-Transferaser katalyserer gendannelse af nukleotiderne, Adenin, Guanin og Hypoxantin, ved sammenkobling med en ribosfosfat
Purinerne:
Adenin, Guanin og Hypoxantin (baser) leveres af PRPP
Pyrimidinerne genbruges i mindre grad end Purinerne
Hvordan dannes DeoxyRiboNukleotider (dADP, dATP, DNA)?
Ribonukleotider er ADP, ATP og RNA.
De syntetiseres ud fra ribonukleotider ved fjernelse af et O-atom fra ribosemolekylet 2’hydroxygruppe (2’OH-gruppe)
Katalyseret af:
- RibonukleotidReduktasen
Herefter methyleres dUMP –> dTMP med methylen H4-folat som methyldonor.
Reaktionen katalyseres af Thymidylat-Syntasen.
Hvad er funktionen af folatanaloger?
De hæmmer dannelsen af dTMP, da der mangler H4folat.
Folatanaloger har 100 gange større affinitet til dihydrofolatreduktasen end H2folat har –> Hæmmer binding af H2folat –> Hæmmer regenerering af H4folat.
Kan bruges som kemoterapi.
Redegør for orotatæmi?
Defekt i pyrimidinsyntesen –> Forhøjet mængde orotat i blodet –> mangel på pyrimidinnukleotider
Type 1 orotatæmi:
- Defekt UMPsyntase –> manglende vækst = % udvikling af erythrocytter (megaloblastær anæmi)
Dvs. sygdommen skyldes ikke ophobet orotat i blodet, men manglen på pyrimidinnukleotider.
Behandling:
- Indgivelse af nukleosidet Uridin –> fosforyleres til UTP.
Hvilke defekter kan man få ved at hæmme de novo pyrimidinsyntesen?
Mangel på nukleotider:
- Danne færre aktiverede T-lymfocytter –> immunrespons nedsættes.
T-lymfocytterne kan dannes ved nukleotider via genbrugsreaktioner.
Man behandler faktisk ledgigt (reumatoid artritis) med at hæmme de novo pyrimidinsyntese
Hvad er urinsyre godt for?
Urinsyre er en effektiv antioxidant i blodbanen –> forhindrer oxidative skader (højere overlevelse af mennesket)
Hæmnedbrydningsproduktet, bilirubin, har samme effekt.
Hvad kan opstå ved defekter i AdenosinDeAminasen (ADA)?
AdenosinDeAminasen (ADA) katalyserer deaminering af adenosin og deoxyadenosin.
Defekter i ADA er associeret med udvikling af SCID (Severe Combined ImmunoDeficiency) –> T- og B-lymfocytter er komprimeret (især børn under 2 år skal i isolation)
Defekten skyldes ophobning af deoxyadenosin i lymfocytterne.
- deoxyadenosin omdannes til dATP som hæmmer ribonukleotidreduktasen der katalyserer omdannelsen af ribonukleotider til deoxyribonukleotider –> mangel på deoxyribonukletider til DNA syntese
Hvordan kan det være at RNA er mere ustabilt end DNA?
- RNA indeholder ribose, der bærer en 2’OH-gruppe i forhold til deoxyribose
- Enkeltbinding/dobbeltbinding
- Uracil/Thymin
RNA er stabil i cellekernen fordi den har en 5’hætte på sig.
Hvad er snRNA funktion?
Små Nukleære RNA
Indgår i forskellige ribonukleoproteinkomplekser i cellen, heriblandt spliceosomet.
Hvad er regulatorisk RNA funktion og hvilke underenheder findes der?
Regulerer genekspression, der findes:
- lncRNA (long noncoding RNA)
- miRNA (mikroRNA)
- siRNA (små interferende RNA)
Hvordan kan man hæmme deling af bakterier, men ikke hæmme eukaryoters celledeling?
Topoisomeraseaktivitet er essentiel for replikation og transkription.
Man kan lave Topo-isomerase-hæmmere
Kun bakterier indeholder type II-topoisomerase, der kaldes gyrase.
Topoisomerasehæmmerne binder til topoisomerase-DNA-kløvningsproduktet og hæmmer religeringsreaktionen –> RNA/DNA brud –> apoptose
Man kan få leukæmi ved kemoterapibehandling med topoisomerasehæmmere, da nogle cancerceller ikke undergår apoptose som bakterier gør.
Hvordan kan det være at de lineære kromosomer i somatiske celler bliver forkortet for hver celledeling?
Fordi den yderste RNA-primer ikke bliver erstattet med en DNA-sekvens.
I embryoniske celler og cancercelle udtrykkes en telomerase, der er et enzym, der katalyserer forlængelse af telomerer.
Enderne går i ‘Senescense’
Hvad er supercoils funktion og hvornår dannes de?
Positive supercoils dannes under replikationsprocessen i DNA-molekylet foran replikationsgaflen.
Funktion:
- Hæmmer fremdrift af replikationsgaflen og fjernes vha. topoisomeraser, der katalyserer dannelse af enkelt- og dobbeltstrengsbrud i DNA-helixstrukturen og derved fjerner spændinger i DNA-molekylet.
På hvilke måder kan kroppen danne nukleotider?
- De novo (hvis cellerne deler sig hyppigt)
- Igennem kosten (10-20%)
- Salvage pathway
Hvordan dannes PRPP og hvad står PRPP for?
Pentosefosfatvej til syntese af PRPP
Fra Glucose-6-fosfat –> ribose-5-fosfat er den katalyserede proces der danner PRPP.
PRPP = 5-PhosfoRibosyl-1-PyroPhosfat
(5-FosfoRibosyl-1-PyroFosfat)
Hvordan kan man danne ATP ud for nukleotider?
- Enzym nyokinase kan danne 2 ADP –> ATP + AMP
- Elektrontransportkæden
Hvad hedder sygdommen for mangel på HGPRT og hvad står HGPRT for?
Lech Neihhans syndrom: Man ophober puriner i blodet –> højere mængde urinsyre udskilles –> Nervesystemet kompromiteres og forringes
Se Biokemibogen
(Hypoxanthine-Guanine PhosphoRibosyl Transferase)
PentosePhosphatvejen skal fungere for at danne HGPRT.
Hvad er allopurinols funktion?
Allopurinol hæmmer omdannelsen af Xanthine –> Urate (urinsyre)
Herved undgår vi urinsyre (tungtopløseligt) og vi får mere xanthine (letopløseligt).
Hermed kan vi undgå krystallisering af urinsyre og podagra (bylp på foden)
Hvilke nukleotider og baser genbruges i kroppen?
Nukleotider der genbruges: TUC (kiks) genbruges
- Thymidine
- Uridine
- Cytidine
Baser der genbruges:
- Uracil
Hvordan kan man benytte forskellige baser til behandling for kræft og mod bakterier?
Man kan putte en F-gruppe (Fluor-gruppe) på Cytosine og Uracil for at danne FdUMP og hæmme omdannelse af dUMP til TMP (hæmme TTP indirekte)
Antibiotikum:
- FluoroCytosine
Cytostatikum:
- FluoroUracil
Hvad sker der ved B12 mangel?
Ophobning af N5-MTHF –> Folinsyremangel
N5-MTHF –> Homocysteine + B12 –> Methionin + Tetrahydrofolate
Det kaldes tetrahydrofolate trap, da man kommer til at mangle tetrahydrofolate (folinsyremangel)
Foruden giver B12 mangel:
- Anæmi
- Neuropati
Hvorfor kan DNA polymerase III ikke syntetisere ‘the lagging strand’ i et langt ryk, som den ellers kan i ‘th’e leading strand?
Leading strand: 5’–>3’
Lagging strand: 3’–>5’
Fordi DNA syntese kun sætter nye nukleotider på i 3’enden
Derimod bliver ‘the lagging strand’ syntetiseret i Okazaki fragmenter.
Okazaki fragmenter er 1000-5000bp lange som bliver dannet af DNA polymerase III
DNA polymerase I sætter Okazaki fragmenter fast på ‘the lagging strand’
DNA polymerase I har reparationsegenskaber kaldet ‘exonuklease aktiviteter’, der tillader den at fjerne én nukleotid af gangen og erstatte den med en rigtig nukleotid på DNA template strengen
DNA polymerase I fjerner RNA primere og erstatter den med DNA som syntetiseringen foregår –> herefter kommer DNA ligase og limer strengene sammen igen
Hvordan dannes Xantin?
Hypoxantin oxideres til Xantin
Ved salvage pathway dannes puriner og pyrimidiner fra nukleotider via kosten, hvilke enzymer bruges og hvad er formålet?
Purin salvage pathway:
- APRT (AdenosinPhosfoRibosylTransferase)
- HGPRT (HexoxanginGuaninPhosfoRibosylTransferase)
Pyrimidin salvage pathway:
- UPRT (Uracil PhosforRibosyl Transferase)
De skal danne AMP fra Salvage Pathway
Forklar funktionen af ribonukleotid reduktase?
Reducerer ribose til deoxyribose til DNA syntese
Hvordan reduceres Adenin, Guanin og Uracil til deres korresponderende ribonukleotid dUDP?
Adenosin, Guanin og Uracil bruger korresponderende ribonukleotid 2’hydroxyl enzym ti lat reduceres til dUDP
Hvad er funktionen af Thioredoxin?
Fe-S protein som reducerer disulfid til 2sulfhydryl par
Hvorfor er det uheldigt at have høj mængde af dUTP konc. i kroppen?
Da dUTP uheldigvis kan erstatte TTP i DNA og give mutationer
Hvordan kan man forhindre at dUTP erstatter TTP til DNA?
dUTP (dUTPase) –> dUMP (Thymidylate syntase) –> TMP
Vi vil gerne undgå dUTP, da det kan erstatte TTP i DNA og give mutationer.
Vi vil derfor hellere have dUTP på TMP form.
Hvordan kan man direkte regulere de novo af puriner og pyrimidiner
Fremmes:
- RibonukleotidReduktase
- PRPP
RibonukleotidReduktase omdanner alle riboser til deoxyriboser og kan dermed hæmme/fremme syntesen
Hvad er funktionen af CAD protein, og hvordan aktiveres det?
CAD aktiveres ved fosforylering
CAD fremmer UTP
CAD hæmmer PRPP
Da CAD protein har høj affinintet for PRPP
Der er forskel på hvordan 5’phosphoribosyl pyrophosphat (PRPP) indgår i de novo syntese af purin- og pyrimidinnukleotider.
Beskriv forskellen og benævn det primære purinnukleotid samt det primære pyrimidinnukleotid
De novo purinsyntese:
- Basen syntetiseres på PRPP for at danne IMP
De novo pyrimidinsyntese:
- PRPP tilkobles først efter pyrimidinringen er syntetiseret ved dannelse af UMP (orotidin monofosfat accepteres også)
Et af de fire 2’-deoxyribonukleotider som findes i DNA, kan ikke syntetiseres ved en ‘simpel’ reduktion af ribonukleotiderne, men må undergå en ekstra modifikation.
Hvilket deoxyribonukleotid er der tale om og hvori består modifikationen?
dTMP
Syntesen af dTMP sker ved methylering dUMP med N5-N10 methylen-tetrahydrofolat som både methyl-donor og reduktant
Angiv hvilke grundstrukturer DNA er sammensat af og beskriv hvilke typer kovalente bindinger som benyttes til at sætte disse grundstrukturer sammen (brug polynukleotid og ikke frit mononukleotid som eksempel).
Hvordan bindes grundstrukturene i DNA sammen?
- Phosphorsyre
- 2’deoxyribose
- Baserne (Purin= adenin og guanin. Pyrimidin= cytosin og thymin)
Phosphorsyreenden er bindeled mellem deoxyriboserne vha. en PhosphoDiEster binding
Baserne er bundet til deoxyriboserne vha. N-glycosid binding.
Den dobbeltstrengede DNA struktur gør brug af H-bindinger mellem de komplementære baser A–T og C—G.
Samt hydrofobe bindinger mellem de ‘‘stablede’’ H-forbindne basepar
Angiv hvilke(n) type binding(er) der er vigtig for den dobbeltstrengede struktur samt hvor den/de forekommer
Den dobbeltstrengede DNA struktur gør brug af H-bindinger mellem de komplementære baser A–T og C—G.
Samt hydrofobe bindinger mellem de ‘‘stablede’’ H-forbindne basepar
Gør rede for de centrale enzymatiske processer der fører til:
Replikation af DNA i kernen
DNA syntese er katalyseret af DNA-polymeraser
DNA-polymeraser kobler dNTP-nukleotder til en eksisterende 3’ende ved at aflæse og indsætte de komplementære nukleotider til DNA-skabelonen
Ved replikation start:
- DNA strenge adskilles
- RNA-primer på begge strenge (dannet af RNA-primase)
- Replikationsgaffel til hver sin side (kopiering af leading og lagging strand)
- Lagging strand kopieres ved små RNA-kæder=Okazaki fragmenter
- Okazaki fragmenterne borthydrolyseres og erstattes med dNTP-nukleotider
- DNA kæderne forbindes igen vha. DNA-ligaser
DNA polymerasekomplekset retter replikationsfejl under DNA-syntesen –> De forkerte indsatte nukleotider fjernes ved en 3’ mod 5’ deoxyribonukleaseaktivitet, hvorefter DNA-syntesen fortsætter
Gør rede for de centrale enzymatiske processer der fører til:
Reparation af beskadiget DNA i kernen
Ved hydrolyse.
- Den beskadiget base eller mindre stykke DNA borthydrolyseres pga. fysiske-kemiske påvirkninger.
- DNA-polymerase indsætter herefter de manglende komplementære baser til den ubeskadigede streng
- DNA ligase knytter den indsatte base til resten af DNA-strengen
