4. Mutationer

Question 1

Definer mutation

Answer 1

Mutation: Kan opstå i alle celler. Spontane ændringer i DNA sekvensen. Kilde til nye alleler og fænotyper. Kun mutationer i gameter er arvelige fra generation til generation. Mutationer som opstår i somatiske celler nedarves til datterceller.

Question 2

Substitution

Answer 2

Substitution: Base udskiftes med en anden. GC → AT

Question 3

Deletion

Answer 3

Deletion: Et eller flere nukleotidpar fjernes. ACCT → AT (%CC)

Question 4

Insertion

Answer 4

Insertion: Et eller flere nukleotidpar indsættes. AT → ACCT

Question 5

Inversion

Answer 5

Inversion: 180 graders rotation af et stykke af DNA strengen. Kræver at der sker brud på begge ender af den roterende DNA sekvens. ABCD -> DCBA

Question 6

Forklare hvordan spontane mutationer kan forårsages af: -naturlige fysiske/kemiske processer

Answer 6

Naturlige fysiske/kemiske processer:
Depurination
Deamination
X rays breaks the DNA backbone:
UV light produces thymine dimers:
Oxidation:

Question 7

Forklare hvordan spontane mutationer kan forårsages af: -DNA replikation

Answer 7

Skæv overkrydsning i meiosen:
Ustabile trinukleotid repeats:
Forkert Baseparring under DNA replikation:

Question 8

Depurination

Answer 8

Depurination: Purinbase som guanin der ryger af. Dette skaber nukleotid uden base. Når DNA polymerasen skal replicerer det stykke bliver den i tivvl om hvad den skal sætte på og sætter bare et nukletoid på = oftere fejl.

Question 9

Deamination

Answer 9

Deamination: aminogruppe ryger af basen. Eks cytosin med aminogruppe der fraspaltes så der fås uracil. Uracil bruges i RNAet og svarende til et T. Dette = under replikation skabes der forkert transskriberede DNA/RNA sekvenser.

Question 10

X rays på DNA

Answer 10

X rays breaks the DNA backbone: Røntgenstråler knækker DNA sekvensen midt over. Så stykker af DNA’et fjernes = enten deletion eller inversion hvor dna’et ved en fejl roteres.

Question 11

UV lys på DNA

Answer 11

UV light produces thymine dimers: Hvis UV lys rammer thymin dimeren vil der tilføres energi og dannes en binding der gør DNA’et et stift led så det ikke drejer korrekt og derved ikke kan replikeres korrekt.

Question 12

Oxidation

Answer 12

Oxidation: hvor guanin oxideres og ved en fejl nu kan baseparres med A.

Question 13

Hvad hedder polymerasens proofreading system?

Answer 13

Polymerasens eget proofreading system i 3-5 exonuclease.

Question 14

Ustabile trinukleotid repeats:

Answer 14

Trinukleotid repeat: 3 basepar repeteret flere gange i træk.
Findes naturligt i gener i fx. 5 repeats CGGCGGCGGCGGCGG
Fejl i replikationen → eks. 200 repeats.
Ekspansion af trinukleotid repeat hvor der ved fejl dannes konstante repeats
Hypotese om årsag: Slipped mispairing.
Når polymerasen skal replikerer den - ved trinukleitd repeats forvirres polymerasen og falder af og hopper på og replikerer og falder af etc etc samme sekvens replikeres konstant.

Question 15

Skæv overkrydsning

Answer 15

De to homologe kan forskyhde sig under overkrydsning. Pga “ens” sekvenser forskellige steder på kromosomerne - Segmenter af uens størrelse udveksles ved overkrydsning.
Hvis generne ligner hiannden tiltrækkes de hiannden.

Question 16

Transposable elementer (TE)

Answer 16

TE: DNA segmenter af forskellig størrelse (50-10000 bp)
Kan sætte sig i/tæt ved et gen = mutation – evt. konsekvenser for fænotypen
44% af humant genom.

Transposable elementer ‘jumping genes’ der kan flyttes rundt i genommet. To typer:
1) retrotransposoner der først transkriberes til RNA og derefter DNA og integreres i genom via revers transkriptase.

2) DNA transposoner fltyter egne DNA sekvenser rundt i genom. De koder for enzym: transposase der skærer elementet ud og indsætter det i et nyt sted.
Transposable elementer kan have alvorlige konsekvenser, hvis de indsættes i vigtige gener eller regulerende regioner af DNA, da det kan forårsage mutationer og dysfunktion.

Question 17

Hvad er fælles for transposable elementer?

Answer 17

På skema ovenover ses retrotransposoner: LINEs og SINEs. Begge har en polyAAA hale de rminder om mRNA molekyler. Man mener det er mRNA molekyler der er blevet tilabgeoversat.
HERVs sekvenser har lon-terminal-repeats i hver ende LTR.
På DNA transposoner er sekvenser der er inverterede i hver sin retning i enderne. Nogle af dem har gener der koder for enzymer der skal bruges til at flytte DNA sekvensen 180 grader rundt.

Question 18

Navngiv alle transposable elementer:

Answer 18

Retrotransposoner: LINEs, SINEs, HERVs
DNA transposoner: INverterede, kun 1 type

Question 19

Retroposoner virkningsmekanisme

Answer 19

1) Transkriberet til RNA via RNA polymerase
Sekvensen har LTR (long terminal repeat) der er promoter i initerer og afsltuter transkription

2) RNA til DNA via enzym: revers transkriptase = dannes to strenget DNA kopi af retroposonet

3) enzym: integrase åbner ‘destinationsDNA i to’ så DNA retroposonet kan indsættes.

Question 20

DNA transposon virkningsmekanisme

Answer 20

DNA transposon virkningsmekanisme
har selv gener der koder for enzymer der skal klippe til. TE genet klippes ud og de restende DNA samles. Ensymet spalter DNA strengne i to og sætter TE genet ind.

Virkningsmekanismen for DNA-transposoner kan opdeles i to trin: excision og insertion.

Excision:
Først binder transposase-enzymet sig til de specifikke sekvenser i genomet, der er involveret i transposon excision. Dette resulterer i, at enzymet klipper transposonen fri fra genomet på den oprindelige placering.

Insertion:
Når transposonen er blevet frigivet fra genomet, kan den flytte sig til en anden placering. Transposasen genkender specifikke sekvenser i værtscellens genom og klipper og indsætter transposonet i det nye sted. Dette kan ske på forskellige måder, afhængigt af transposonens struktur og de specifikke sekvenser, den interagerer med.

Question 21

Give eksempler på, at mutagener kan inducere mutationer

Answer 21

Røntgenstråler (x-rays): ”klipper” DNAs sukker-fosfat-backbone
Baseanaloger: opfører sig som en base (fx. T) men baseparrer forkert (fx. G). Stoffer der opfører sig som baser og sidder på nukletodierne men baseparrer forkert.
Stoffer, der ændrer en bases struktur og egenskab (fx. G → G*) => forkert baseparring (fx. A)

Question 22

Reparationstyper til fejl på den ene streng

Answer 22

Reparation af fejl på den ene streng
Base excision repair (udskifter beskadigede baser)
Methyl directed mismatch repair (retter mismatch - fx G-T)
Nucleotid excision repair (retter fejl, der hindrer dobbelthelixstrukturen)

Question 23

Nukleotid excision repair

Answer 23

Nukleotid excision repair
Reparerer fejl, der fx hindrer dobbelthelixstrukturen
Thymin dimerer eks hvor UV lys danner stive thymin dimer form. UvrB og C endonuclease enzymer detekrerer bindingen og klipper i DNA sekvenense og frigiver omkringlgigende stykke DNA. POluymerase kan sætte nye nukleotider på og lipase limer dem fast igen.

Question 24

Reperation af double strand breaks

Answer 24

Homolog rekombination:
Non homologous end joining NHEJ
Microhomology mediated end joining

Question 25

Homolog rekombination (homolog mediated end joining)

Answer 25

Homolog rekombination: det homologe eller søsterkromatider bruges som template i G2 fasen (replikerede kromsoomer). Hvis det ene kromatid er gået i stykker kan der ofte blive studset nogle baser af den afbrækkede ande. derfor bruges en templae på søsterkromatider ved siden af og reperarer ved at kigge på det raske kromatid. Det kan også kigge på det homologe kromosom da det er ens i samme loci.

Question 26

Non homologous end joining NHEJ:

Answer 26

Non homologous end joining NHEJ: Proteiner sættes hurtigt på enderne KU80 og KU70. Nu kan enzym studse baseenderne lidt til for at de kan sidde ordentligt sammen. Derfor postår altid små mutaitoner via nonhomologous end joining. Typisk i G1 (kromosomer er ikke replikerede). Proteiner binder til DNA enderne. Enkelte baser kan evt tilføjes eller fjernes (=> mutation). DNA-enderne sammenføjes vha ligase. Flere kromosombrud => forskellige kromosomer kan føjes sammen (kromosomfejl)

Question 27

Microhomology mediated end joining:

Answer 27

Microhomology mediated end joining: Emergency system hvis alt andet fejler. Enderne trimmes og de små homologe ender blotlægges og limes sammen. Der sker altid deleteion inden sammenføjning og derfor kan der fjernes op til 100 basepar = mutation og fjerne essentielle protiener.

Question 28

Have kendskab til mulige konsekvenser af mutationer for proteiner og multimer-proteiner

Answer 28

Det færdige protein: ”krøllet op” på bestemt måde
HOldes af peptidbindinger C(=O)-N også nonkovalente. hydrogen nonpolærer og ioniske bindinger.
Aminosyresekvensen:
bestemmes af DNA-sekvensen
afgørende for strukturen og dermed funktionen
Mutation kan ændre aminosyresekvensen:
Ødelagt katalytisk site
Forkert aktivt site
Ændret affinitet til receptor
Multimerer proteiner
Består af flere polypeptider (subunits)
Et muteret subunit kan ændre hele multimerens funktion og struktur.
Sejlcelleanæmi = mutation i beta-hæmoglobin.