Altklausuren Flashcards
Je 1 behülltes und ein 1 unbehütetes Virus mit komplexer Struktur nennen.
Gehüllt: Hepatitis B surface antigen
Unbehüllt: Tabak-Mosaik-Virus
Retroviruses
TRANSDUZIERENDE VIREN
- Effizienz der Tumorinduktion: hoch (ca. 100%)
- Latenzzeit: kurz (Tage)
- Erreger: Rekombinantes Viren, zumeist defekt
- Mechanismus: onkogene Transduktion
- Beispiel:
NICHTTRANSDUZIERENDE VIREN
- Effizienz der Tumorinduktion: hoch bis mittel
- Latenzzeit: intermediär (Wochen, Monate)
- Erreger: intaktes Virus, replikationskompetent
- Mechanismus: cis-aktives Provirus
- Beispiel:
NICHTTRANSDUZIERENDE VIREN MIT LANGER LATENZZEIT
- Effizienz der Tumorinduktion: sehr gering (< 5%)
- Latenzzeit: lang (Monate, Jahre)
- Erreger: intaktes Virus, replikationskompetent
- Mechanismus: viraler Transaktivator
- Beispiel:
Adenovirus Replikation
An den 5´-Enden der DNA ist ein Protein kovalent gebunden, das bei der viralen DNA-Replikation als primer dient; der DNA-Protein-Komplex ist infektiös. Die Replikation der viralen DNA beginnt an den Enden der Moleküle, die den Replikationsursprung (origin of replication) enthalten, und verläuft unter Verdrängung des anderen DNA-Strangs (strand displacement). Das Adenovirus-Genom codiert für eine viruseigene DNA-Polymerase.
Polyomaviren Replikation
Die überspiralige (engl. supercoiled) Virus-DNA liegt im Zellkern als mit Nucleosomen besetztes sog. Minichromosom vor. Bindung des großen T-Antigens an spezifische Bindungsstellen im ori-Bereich (OR) ist erforderlich, um die Replikation der viralen DNA-Moleküle zu initiieren; sie verläuft dann bidirektional.
Es werden 4 Virionproteine synthetisiert: VP1 (Hauptstrukturprotein des Viruscapsids), VP2 und VP 3 (Nebenstrukturproteine) und ein sog. Agnoprotein unklarer Funktion.
Topotectan Wirkweise
Topotecan ist ein Arzneimittel, das für die Chemotherapie von malignen Erkrankungen eingesetzt wird. Seine Wirkung beruht dabei auf seiner Funktion als Topoisomerase-I-Inhibitor. Wie einige andere Zytostatika besitzt auch Topotecan einen pflanzlichen Ursprung – es ist eine chemisch modifizierte Form des Pflanzenalkaloids Camptothecin.
Wirkt nur in der S-Phase des Zellzyklus -> dementsprechend nicht auf ruhende Zellen
HIV Therapie Lamivudine (3TC)
Es ist ein chemisches Analogon des Nukleosids Cytidin und zählt zur Gruppe der nukleosidischen Reverse-Transkriptase-Inhibitoren (NRTI). Lamivudin wird intrazellulär in ein 5’-Triphosphat umgewandelt. So kann es, wie andere Nukleosid-Analoga, in die virale DNA eingebaut werden und führt zum Abbruch der DNA-Synthese
HI-Viren entwickeln bei Monotherapie relativ leicht Resistenzen gegen Lamivudin: Eine einzige Mutation im Erbgut (M184V oder M184I) genügt, um HIV gegen Lamivudin hochgradig resistent werden zu lassen. Um dem entgegenzuwirken wird meist eine Kombinationstherapie mit einem anderen Medikament angewendet.
HIV Therapie Lamivudine (3TC)
Es ist ein chemisches Analogon des Nukleosids Cytidin und zählt zur Gruppe der nukleosidischen Reverse-Transkriptase-Inhibitoren (NRTI). Lamivudin wird intrazellulär in ein 5’-Triphosphat umgewandelt. So kann es, wie andere Nukleosid-Analoga, in die virale DNA eingebaut werden und führt zum Abbruch der DNA-Synthese
HI-Viren entwickeln bei Monotherapie relativ leicht Resistenzen gegen Lamivudin: Eine einzige Mutation im Erbgut (M184V oder M184I) genügt, um HIV gegen Lamivudin hochgradig resistent werden zu lassen. Um dem entgegenzuwirken wird meist eine Kombinationstherapie mit einem anderen Medikament angewendet.
Resistenzmechanismus: 3TC wird durch das resistentes Virus in die Erbsubstanz eingebaut (anstatt die Kopie der Erbsubstanz zu unterbrechen)
Xeroderma Pigmentosum
Die Nukleotid-Exzisions-Reparatur (NER) ist für die Beseiti- gung von ultraviolett (UV) -induzierten DNA-Schäden und damit zur Vermeidung von Hautkrebs essenziell. Menschen mit einem genetischen Defekt in der NER, Xeroderma pig- mentosum (XP) -Patienten, sind äußerst sonnenempfindlich.
Autosomal-rezessiv bedeutet, dass beide Elternteile jeweils ein krankmachendes, verändertes Gen auf ihren Chromosomen (NPHP-Gen) tragen. Sie müssen selbst nicht erkrankt sein, sondern tragen nur die krankmachende Genveränderung in sich. Daher tritt die Erkrankung nicht in allen Generationen auf.
TUNEL
-> a technique to detect apoptotic cell death at single-cell level in tissues
Principle during apoptosis: Double strand breaks and single-strand breaks (“nicks”) into DNA -> Generation of free 3’-OH termini
TdT (terminal deoxynucleotidyl transferase)
- recognition of free 3’-OH termini
- Template-independent DNA polymerase
- Attachment of labeled nucleotides to all 3’-OH ends
Measurement:
- Flow cytometry
- Fluorescence microscopy
Mechanismus der Apoptose-Induktion durch fehlenden Wachstumsfaktor. Auf die BCL-2 Familie eingehen.
Viele apoptotische Stimuli bewirken den Austritt von Cytochrom C aus den Mitochondrien ins Zytosol. Cytochrom C bindet dort an verschiedene Faktoren und aktiviert dadurch die Caspasen-Kaskade. Dieser Weg kann durch Bcl-2 blockiert werden. Bcl-2 ist eines der am besten untersuchten Proteine, die Apoptose hemmen können. Todesfaktoren binden an spezifische Todesrezeptoren. Über Adaptorproteine wird direkt eine Caspasen-Kaskade aktiviert. Daneben existiert auch ein Weg, über den Todesrezeptoren ebenfalls die Freisetzung von Cytochrom C aus den Mitochondrien bewirken.
Apoptosom
= Apoptotic protease activating factor 1 (Apaf-1)
- in healthy cells, Apaf-1 is localized in the cytosol
- it exists in a monomeric autoinhibited conformation
- binding of ADP/ATP and cytochrome c to Apaf-1 induce oligomerization of Apaf-1
- recruitment and auto activation of caspases
- bei CED-4 (ähnlich zum Säuger Apaf-1) fehlen in der regulatorischen Region beta-Propeller
Apoptosom activation
1) Closed configuration, ADP bound, autoinhibited, compact monomer
-> Binding of cytochrome c / Exchange: ADP -> (d) ATP
2) Open configuration: extended Apaf-1 subunit
-> Oligomerization
3) Formation of the apoptosome complex mediated by NOD
-> Recruitment of initiator pro-caspases-9 (CARD-CARD)
4) Close proximity leads to auto-activation of initiator caspase-9 (proximity-induced homodimerization; cleavage site)
5) Activated initiator caspase 9 remains bound to the apoptosome where it activates effector caspases (e.g. caspase 3, 7)
CED 4 activation
EGL-1 mediated release from CED-9
Effects of caspases -> activation of protein function (Phospholipase A2, Pannexin, Helicard)
- Ca2+ independent Phospholipase A2: Caspase-3 activated enzyme converts phosphatidylcholine to lysophosphatidylcholine (LPC); important for attraction of phagocytes
- Pannexin: Hexameric membrane channel; caspase-mediated cleavage results in ATP and UTP release that attracts phagocytes to the dying cell
- Helicard: CARD-containing RNA helices; loss of CARD results in nuclear translocation; new function: reorganization of chromatin; accelerates DNA degradation
5 Klassen von Mutationen
1) Base Substitutions: Transition, Transversion -> can be silent, missense, nonsense
2) Deletions
3) Insertions
Point mutation
1) Substitution -> Sickle-cell anemia
2) Insertion -> One form of beta-thalassemia
3) Deletion -> Cystic fibrosis
Chromosomal mutation
1) Inversion -> Opitz-Kaveggia syndrome
Chromosometranslokationen
- happen during crossing over in Meiosis
- entstehen durch Umlagerung von Chromosomenabschnitten
UV-Strahlung, Alkohol
Warum sind behalte Viren anfälliger als unbehüllte Viren?
- Hülle kann leichter erkannt werden
- kann leichter angegriffen werden
Wieso sind kleine DNA Viren (Aden, Papyloma), insbesondere benachteiligt bei viral induzierter Tumorgenese? Erklären Sie den Prozess der Tumorentstehung durch Viren. Sackgasse im Tumor?
- sind Viren, die in geeigneten Wirtszellen eine onkogene Wirkung haben und sie in Tumorzellen umwandeln (Transformation). Bei der virusinduzierten Transformation einer Wirtszelle gibt es verschiedene Wirkmechanismen, durch die die Kontrolle des Wachstums und der Vermehrung der Zelle gestört oder der programmierte Zelltod (Apoptose) verhindert wird. Zu diesen Mechanismen gehören:
- Integration und Expression viraler (v-)Onkogene
- Aktivierung eines zellulären (c-)Onkogens durch Integration viraler DNA in das Wirtsgenom
- langfristige Aktivierung des Immunsystems durch chronische Entzündungen
- Freisetzung reaktiver Sauerstoffspezies (Begünstigung der Transformation)
- Insertionsmutagenese
Nach der malignen in-vitro-Transformation gehen einige Zellen nach der Transplantation in geeignete Wirtstiere in malignes Wachstum über und stellen so ein in-vitro-Modell für Carcinogenese dar. Zahlreiche Viren (z.B. Human-Adenoviren), die Humanzellen in vitro transformieren, wirken im Humanorganismus jedoch nur selten carcinogen. Andererseits transformieren einige onkogene Viren (z.B. die chronischen Onkornaviren oder der Hepatitis-B-Virus) Humanzellen nicht in vitro.
Nach der malignen in-vitro-Transformation gehen einige Zellen nach der Transplantation in geeignete Wirtstiere in malignes Wachstum über und stellen so ein in-vitro-Modell für Carcinogenese dar. Zahlreiche Viren (z.B. Human-Adenoviren), die Humanzellen in vitro transformieren, wirken im Humanorganismus jedoch nur selten carcinogen. Andererseits transformieren einige onkogene Viren (z.B. die chronischen Onkornaviren oder der Hepatitis-B-Virus) Humanzellen nicht in vitro.
Bisher hat man angenommen, dass miRNA von Polyoma , den Angriff durch zytotoxische t-Zellen auf Virus-infizierte Zellen reduziert – neue Studien(Archetyp) haben gezeigt dass dies wahrscheinlich nicht die Hauptfunktion der miRNA ist. Was haben diese Studien ergeben? Welche Funktion folgt demnach für miRNA in dem fall?
- Rheostat function (e.g. miR-181 a/b-1 acts as a rheostat of TCR signaling in both thymocytes and peripheral T cells)
SV40 large T-Antigen – Welche zwei Funktion hat es in der Replikation? – wie induziert LT-Antigen die Tumorentstehung?
Das große T-Antigen dient dem SV 40 zur Regulierung der viralen Replikation. Weiterhin transformiert es die Wirtszelle.[4] Es wird als replikationsrelevantes Protein zu Beginn des viralen Replikationszyklus gebildet (im Gegensatz zu den Kapsidproteinen).
Das große T-Antigen bringt ruhende Zellen zur Zellteilung durch Überwindung der Checkpoints der Zelle. Dabei bindet es an pRB (synonym RB1) und p53 und bewirkt die Dissoziation des Elongationsfaktors E2F1 von pRB, wodurch die Genexpression von E2F1-regulierten Genen der S-Phase eingeleitet wird. Die Bindung an pRB und p53 erzeugt die transformierende Wirkung.
Daneben hemmt das große T-Antigen die Bindung von p53 an DNA, wodurch p53 an der Aktivierung der Genexpression gehemmt wird. Das große T-Antigen wirkt in der Einleitung der Transkription analog zu TAF (TFIID-assoziierter Faktor) für alle drei zellulären RNA-Polymerasen durch Stabilisierung des TBP-TFIIA-Proteinkomplexes an Promotoren.
Im Genom des SV40 bindet das große T-Antigen an zwei benachbarten Stellen des Replikationsursprungs von SV40 (SV40 ori von engl. origin of replication). Die Verschiebung der Replikationsgabel wird durch eine Helikase-Aktivität des großen T-Antigens vermittelt. Durch die Stabilisierung von TBP und TFIIA aktiviert das große T-Antigen die Transkription der spät gebildeten viralen mRNA.[8]
Neben der Immortalisierung und der Transformation führt das große T-Antigen zu einer gestörten Differenzierung, zum Verlust der DNA-Reparatur und zu einer Instabilität des Karyotyps
Maraviroc . Welchen Schritt des Viruszyklus inhibiert es? Wie sieht der genaue Wirkmechanismus aus? Welche Konsequenzen hat dies für die Behandlung?
Maraviroc ist ein Entry-Inhibitor, der als selektiver Inhibitor den menschlichen Chemokinrezeptor CCR5 blockiert und somit das Andocken von HI-Viren an menschliche Zellen, insbesondere Makrophagen, verhindert. Die Zelle wird nicht infiziert. Seine Wirkung ist jedoch auf CCR5 nutzende (R5) HI-Viren beschränkt.
Taxol . Zu welcher Wirkstoffgruppe zählt es? Welcher Wirkmechanismus (konkret, woran bindet es?) und welche Folgen hat dies ( Chemotherapie)
Paclitaxel ist eine in der Rinde der Pazifischen Eibe (Taxus brevifolia) vorkommende Substanz aus der Gruppe der Taxane
Paclitaxel wirkt, indem es die Teilung von Zellen (Mitose) stört. Es gehört damit zur Familie der Zytoskelett-Inhibitoren. Es bindet an β-Tubulin und stört den Abbau von Mikrotubuli, die bei der Mitose Bestandteil der essenziellen Mitosespindel sind. Im Gegensatz zu Colchicin, Vinblastin und Nocodazol, die direkt den Aufbau der Mikrotubuli hemmen, inhibiert Paclitaxel deren Abbau.
Es wirkt somit auf alle sich teilenden Zellen und kann dementsprechende Nebenwirkungen verursachen. Da sich Krebszellen im Vergleich zu gesunden Zellen schnell teilen, sind diese jedoch stärker betroffen.
MMR und cis-Platin. Wodurch kann MMR runterreguliert werden? Was hat MMR mit Cis-Platin Wirkungsmechanismus zu tun? Welches Medikament kann gegeben werden um der Inhibition von MMR entgegen zu wirken?
Mismatch repair (MMR) proteins participate in cytotoxicity induced by certain DNA damage-inducing agents, including cisplatin (cis-diamminedichloroplatinum(II), CDDP), a cancer chemotherapeutic drug utilized clinically to treat a variety of malignancies. MMR proteins have been demonstrated to bind to CDDP-DNA adducts and initiate MMR protein-dependent cell death in cells treated with CDDP.
Gegen die Inhibition von MMR kann ein Immuncheckpoint-Inhibitor angewendet werden. -> z.B. PD-1 Inhibitor Pembrolizumab
Wofür werden Verpackungszelllinien gebraucht? Erklären sie das Prinzip anhand Retroviren-Vektor Herstellung. (Gentherapie)
Zellinien, in deren Genom diejenigen Gene integriert werden, die aus Wildtypviren entfernt werden, um dort Platz für therapeutische Gene zu schaffen. Durch die Insertion therapeutischer oder fremder Gene werden replikations-defiziente Viren geschaffen. Mit rekombinanter DNA transfizierte Verpackungszellinien produzieren die benötigten Proteine, um infektiöse Viren bilden zu können. Hier wird das virale RNA-Genom nur mit Kernproteinen, Enzymen und Hüllproteinen verpackt; die daraus resultierenden kompletten Viren sind infektionsfähig, jedoch nicht replikationsfähig.
Die Herstellung rekombinanter Retroviren, die von murinen Retroviren abgeleitet sind, um- fasst zwei Komponenten, den retroviralen Vektor und die Verpackungszelllinie (Abb. 2). Der retrovirale Vektor ist ein Plasmid, das in der Regel von pBR328 abgeleitet ist. Er kodiert nicht für retrovirale Proteine, sondern verfügt nur über das Verpackungssignal ψ, die Primer- Bindestelle PBS und die retroviralen 5 ́- und 3 ́-LTR, die eine Insertionsstelle für das zu über- tragende Gen sowie ggf. einen Selektionsmarker flankieren. Die Expression von mehr als einem Transgen wird durch eine bicistronische Expressionskassette, welche die IRES (inter- nal ribosome entry site)- Sequenz aus Picorna-Viren enthält, erreicht. Durch Bindung der Ribosomen an die IRES wird eine cap-unabhängige Translation der Proteine ermöglicht. Die Verpackungszelllinie stellt die retroviralen Proteine zur Verfügung, die für die Verpackung der Vektor-RNA und somit für die Erzeugung retroviraler Partikel notwendig sind
Onkolytische Viren in der anti-Tumor Therapie. Nennen sie die zwei grundlegenden Prinzipien
Das Prinzip der Virotherapie: Onkolytische Viren dringen über spezifische Rezeptoren in eine Tumorzelle ein, vermehren sich darin und zerstören sie innerhalb von Stunden oder Tagen. Dabei wird eine neue Generation von Viren frei, die andere Tumorzellen in der Nachbarschaft befällt. Erneut nutzen die therapeutischen Viren Tumorzellen als Basis für die eigene Replikation. Da aus jeder infizierten Zelle bis zu 10 000 neue Erreger entstehen, entwickelt sich ein tumorzerstörendes »Schneeballsystem«, bei dem immer schneller immer mehr Tumorzellen aufgelöst werden. Mithilfe der onkolytischen Viren wird der Tumor zu einer Art pharmazeutischer Produktionsstätte.
Im Idealfall führt der virale Dominoeffekt dazu, dass eine einmalige Gabe (zwischen zehn Millionen und einer Milliarde Mikroorganismen) ausreicht, damit von einem hühnereigroßen Tumor binnen kurzer Zeit nur noch Zellmüll übrig bleibt, der von Makrophagen beseitigt werden kann. Onkolytische Viren machen also im Prinzip dasselbe wie Masern- und Mumpsviren sowie andere virale Erreger in gesunden Zellen, nur zielgerichteter und effektiver. Wenn keine neu zu infizierende Krebszelle mehr vorhanden ist, können keine Viren mehr gebildet werden und die Virusvermehrung kommt von alleine vollständig und dauerhaft zum Erliegen.
Neben dieser „direkten“ Onkolyse gibt es den noch wichtigeren Prozess der „indirekten“ Virus-vermittelten Onkolyse: wenn eine Virus-infizierte Krebszelle zerplatzt, setzt sie quasi wie bei einer „stellaren Supernova“ auf einen Schlag massenhaft Virus- Antigene gemeinsam mit Tumorzell- spezifischen Antigenen frei. Bis dato war die Präsentation dieser Tumorzell- spezifischen Antigene für das Immun- system nicht ausreichend, um dagegen genügend aktiv zu werden. Nun aber wird in dem durch das Virus induzierte Entzündungsmilieu das Immunsystem so stark stimuliert, dass gleichzeitig – quasi im Huckepack – auch eine effek- tive antitumorale Immunantwort gegen Tumorzell-spezifische Antigene indu- ziert wird. Einmal ausreichend stimu- liert, erkennen unsere Immunzellen von da ab sämtliche Krebszellen als fremd und zwar unabhängig davon, ob sie Virus-infiziert sind oder nicht. Auf diese Weise kann nun jede einzelne Krebs- zelle überall im Körper der betroffenen Patienten durch unsere Immunzellen aufgespürt und vernichtet werden. So- mit stellt die Virotherapie eine beson- dere Form der Immuntherapie dar.
Führen merkelzell-Polyoma Viren zu Krebs, was spricht dafür was spricht dagegen?
MCPyV ist eines von sieben beim Menschen bekannten Onkoviren. Es soll die Mehrzahl aller Fälle von Merkelzellkarzinomen verursachen, einer seltenen, aber aggressiven Hautkrebsform. Bei ca. 80 % der Merkelzellkarzinome (MCC) wurden Infektionen mit MCPyV gefunden. Antikörper gegen das MCPyV (die einen Kontakt mit dem Virus anzeigen) können bei gesunden Personen je nach Altersgruppe bei bis zu 80 % der Probanden nachgewiesen werden, wobei diese Seroprävalenz bei Kindern unter 15 Jahren bereits 50 % beträgt. Da es auch in Bronchialsekreten gefunden wurde, ist eine Übertragung über die Atemwege anzunehmen. Diese Isolate bei gesunden Virusträgern entsprechen dem nichtmutierten Wildtyp. Die meisten aus MCC-Tumoren isolierten Virusgenome unterliegen allerdings mindestens zwei Mutationen, die sie nichtübertragbar machen: Erstens ist das Virus klonal in das Wirtsgenom integriert, und zweitens ist das virale T-Antigen durch eine Mutation verkürzt, sodass es die zur Vermehrung des viralen Genoms notwendige zelluläre DNA-Replikation nicht mehr anstoßen kann.
Dass MCPyV die Ursache der damit infizierten MCC-Tumoren ist, wurde in Studien durch Hemmung der Virus-Onkoproteine belegt. Wenn man diese Virusproteine unterdrückt, sterben die Zellen von MCPyV-positiven Merkelzellkarzinomen ab, im Gegensatz zu den Zellen aus Tumoren, die das Virus nicht tragen.[8] Die viruspositiven Tumorzellen sind also auf MCPyV angewiesen.
Es bleibt völlig offen, warum 20 % der Merkelzellkarzinome virusnegativ sind. Man spekuliert unter anderem, beim Merkelzellkarzinom könnte es sich in Wirklichkeit um zwei oder mehr eng verwandte Krebsarten handeln, nur eine davon mit MCPyV-Infektion. Fehldiagnosen der schwierigen Krebsentität könnten für einige der negativen Resultate verantwortlich sein.
Wie liegt miRNA in Körperflüssigkeiten vor (also an was ist es gebunden)?
- components of ribonucleoprotein complexes
- miRNAs bind to complementary target mRNAs in the 3’ UTR
Die Transkription von miRNAs ist zum Teil zelltyp- sowie gewebespezifisch und eng mit benachbarten Genen organisiert. Zellen geben einen Teil der intrazellulär gebildeten miRNAs in Form von extrazellulären Vesikeln (Mikrovesikeln, Exosomen) sowie an Proteinkomplexe (z. B. HDL) gebunden in ihre Umgebung ab. Dies ermöglicht die Detektion von miRNA im Blut und in anderen Körperflüssigkeiten.
Typ1 Zelle geht primär über den extrinsischen Signalweg in die Apoptose. Eine Typ 1 Zelle ist transformiert zu einer Tumorzelle. Nennen sie drei mögliche Proteine/Faktoren die runterreguliert/hochreguliert die Apoptose inhibieren
Es gibt mehrere Apoptosesignalwege mit folgenden Signalschritten: Erstens einen Signalweg mit Todesrezeptoraktivierung, DISC-Bildung, Caspasenkaskade und Spaltung zellulärer Substrate (in Typ-I-Zellen)
- Die Inhibition der Apoptose ist auf den mitochondrialen Weg der Apoptose beschränkt. Läuft die Apoptose allein über Aktivierung von Caspase-8 und Caspase-3 ab, so findet keine Inhibition statt.
- BH3-Proteine sind an wahrscheinlich fast allen Fällen der Apoptoseinduktion beteiligt. Ein umfassender Abbau dieser Proteine erklärt den praktisch vollständigen Schutz infizierter Zellen gegen experimentelle Apoptoseinduktion.
Runterregulieren der Rezeptoren der TNF-Rezeptorfamilie (z.B. CD95 oder TRAIL) wie beispielsweise TNF oder Zytokine, die von T-Lymphozyten abgesondert werden wie FADD (Fas-assoziierte Protein mit Todesdomäne) und Caspase 8.
Oder mehr Kontakt zur extrazellulären Matrix.
Wie kann man Tumor-induzierende Zellen (Tumorstammzelle) isolieren,mit welcher Methode? Wie kann man tumor-induzierenden Charakter in vitro bzw. in vivo nachweisen?
Tumorstammzellen sollen durch Selektion über Chemoresistenz angereichert und über Fluoreszenzmarkierung von Kandidatenmarkern oder durch Verpaarung mit Mauslinien mit fluoreszierenden intestinalen Stammzellen markiert und mittels Durchflusssortierung isoliert werden.
Mit Hilfe von Tumorstammzellmarkern isolierte Tumorzellpopulationen werden in vitro und in vivo auf Stammzellverhalten überprüft (sphere formation, Tumorbildung). Durch Transkriptomanalysen von Tumorstammzellen sollen Zielstrukturen und Signalwege identifiziert werden, die eine Tumorstammzell-wirksame therapeutische Intervention erlauben.
p53 wird durch MDM reguliert. Wie reguliert MDM p53,wo bindet es? (es wurde zudem eine abbildung von p53 gen dargestellt und man sollte drei domänen benennen und ihre jeweiligen Funktion)
Mdm2 controls the p53 level through TAD occlusion and degradative ubiquitination.
Mdm2: N-terminal region with p53 binding - nuclear export and import signals, nuclear-cytoplasmic shuttling - acidic, phosphorylation site, regulation of Mdm2 function - Zn finger - C-terminal region with RING, E3 ligase activity
Control of p53 lvel through negative feedback loop:
1. Formation of p53 tetramers (active transcription factor)
2. Transactivation of various genes including the mdm2 gene
3. Production of Mdm2 protein
4. Mdm2 binds p53 in the nucleus (TAD occlusion, inactive p53)
5. Export to the cytoplasm and Mdm2-mediated ubiquitination of p53
6. p53 degradation
No binding of Mdm2 (due to inhibition) leads to p53 stabilization and activation.
Welches Lipid wird während der Apoptose exponiert, sodass Asymmetrie der Membran gestörrt? Wie wird die Asymmetrie bzgl. des Lipids in nicht-apopt. Zellen aufrechterhalten?
- das Phospholipid-bindende Protein Annexin V haftet an Phospholipid-Resten, die bei der Apoptose exponiert werden
- in frühen Apoptosestadien verlieren apostolische Zellen ihre Phospholipidasymmetrie und exponieren PS auf die Außenseite ihrer Plasmamembran
Welche DNase finden Sie während der Apoptose bzw. in Phagozyten? Welche Fragmente erzeugen diese Dnasen (3’ u. 5’ Enden?). Welcher DNA-Fragment Typ kann man via TUNEL nachweisen. Begründen Sie.
- Caspase-activated DNase (CAD): spaltet an internukleosomalen gekennzeichneten Regionen (linker region) und produziert 180-185 bp Fragmente -> degradation of chromosomal (ds) DNA into nucleosomal and oligonucleosomal fragments (DNA laddering)
-> Type I DNases
TUNEL = “terminal desoxynucleotidyl transferase dUTP nick-end labeling”
Im Rahmen der Apoptose findet die Fragmentierung der DNA durch die Caspasen-aktivierte DNase statt. Diese Endonuklease spaltet die freiliegende DNA zwischen den Nukleosomen. Somit entstehen in regelmäßigen Abständen (Vielfaches von 180–200 Basenpaaren) Einzelstrangbrüche. An diesen sogenannten nicked-ends befindet sich eine freie 3’-OH-Gruppe.
An diesen Hydroxygruppen werden die Bruchstellen mittels Fluoreszenzfarbstoff- oder Enzym-konjugiertem Desoxyuridintriphosphat (dUTP) markiert. Die kovalente Bindung wird durch die terminale Desoxynucleotidyl-Transferase (TdT) katalysiert.
Ein Nachweis der Bindung von dUTP an nicked-ends ist danach z.B. mittels Fluoreszenzmikroskopie möglich. Die markierten Zellen werden als TUNEL-positiv bezeichnet.
Wie wird HIF alpha während Normoxie bzw. Hypoxie reguliert/modifiziert? Welche Rolle spielt HIF in der Tumorgenese?
Normoxie: wird konstitutiv exprimiert -> Proline hydroxylation -> VHL conjugation -> ubiquitination -> targeting to proteasome -> proteasomal degradation
Hypoxie: ubiquitously expressed -> gelangt in den Zellkern -> bindet HIF beta -> Erythropoesis/Metabolism/Angiogenese
Chronische Entzündungen und Tumore beeinflussen ihre lokale Umgebung hinsichtlich der Expression von Transkriptionsfaktoren (insbesondere NF-kB) und Zytokinen, was letztlich zu einer verstärkten HIF-Expression führt.
HIF selbst beeinflusst wiederum die Entzündung und den Tumor positiv, zum Beispiel durch eine verstärkte Angiogenese.
Bei der Behandlung von Krebs und chronischen Entzündungen könnte die Blockade von HIF eine Therapieoption darstellen.
Welche Methoden werden für HER2-Krebs Diagnostik verwendet? Welches Medikament wird verabreicht und wirkt spezifisch (achtung,mit spezifisch meint sie Lapatinib!)? Nennen Sie 2 Wirkmechanismen des Medikaments.
Routine evaluation of the HER2 status by FDA-approved assays -> immunohistochemistry and fluorescence in site hybridization (FISH)
Lapatinib (Tyverb) -> small-molecule, reversible tyrosine kinase inhibitor
- binds to the ATP-binding pocket of HER1 and HER2
- prevents phosphorylation of the kinase domain
- prevents downstream tumorigenic signaling leading to cell cycle arrest and apoptosis
Major side effect: affect liver function
Nennen Sie zwei Gründe warum C.elegans sich zur Erforschung der Apoptose eignet.
- specific cells undergo apoptosis during the normal differentiation process
- identified and characterized genes controlling cell death -> these products interact with each other and corresponding genes exist in humans
1) simple organism but many similarities with higher animals
2) shares many genes and molecular pathways with higher animals
3) easy to handle
4) transparent body (microscopy)
5) the development is invariant
6) constant number of cells (eutely)
7) the lineage of each cell is known
8) short life cycle (3 days)
9) short life span (2-3 weeks)
10) generation of homozygote progenies (hermaphrodite)
Warum werden Tumorsuppressormutationen häufiger vererbt als Onkogene?
Protooncogenes: code for proteins that stimulate the cell cycle and promote cell growth and proliferation
Tumor suppressor genes: code for proteins that repress cell cycle progression and promote apoptosis
An important difference between oncogenes and tumor suppressor genes:
- oncogenes result form the activation (turning on) of proto-oncogenes
- tumor suppressor genes cause cancer when they are inactivated (turned off)
Onkogene = wachstumsfördernden Einfluss und kontrollieren den Zellzyklus, Mutation von einem der beiden Allele ausreichend für Aktivierung als Onkogen
Tumorsuppressormutation =im Normalzustand wachstumshemmenden Einfluss auf Zellen, Two-Hit-Hypothese -> beide Allele müssen mutiert sein
Was versteht man unter der Granzym A Bombe, erläutern sie.
Granzyme A, a serine protease in the cytotoxic granules of natural killer cells and cytotoxic T lymphocytes, induces caspase-independent cell death when introduced into target cells by perforin. Granzyme A induces single-stranded DNA damage as well as rapid loss of cell membrane integrity and mitochondrial transmembrane potential through unknown mechanisms. Granzyme A destroys the nuclear envelope by targeting lamins and opens up DNA for degradation by targeting histones. A special target of the granzyme A cell death pathway is an endoplasmic reticulum-associated complex, called the SET complex, which contains three granzyme A substrates, the nucleosome assembly protein SET, the DNA bending protein HMG-2, and the base excision repair endonuclease Ape1. The SET complex also contains the tumor suppressor protein pp32 and the granzyme A-activated DNase NM23-H1, which is inhibited by SET. Granzyme A cleavage of SET releases the inhibition and unleashes NM23-H1. Cleavage of Ape1 by granzyme A interferes with the ability of the target cell to repair itself. The novel cell death pathway initiated by granzyme A provides a parallel pathway for apoptosis, important in destroying targets that overexpress bcl-2 or are otherwise invulnerable to the caspases.
Nennen Sie zwei Umweltfaktoren, die Krebsrisiko erhöhen.
- Rauchen
- Solariennutzung
- Asbestkontakt
- ionisierende Strahlung (Röntgenaufnahmen)
Transformation is the process of converting a normal cell into a cell having attributes of a cancer cell.
a) What are the properties of such transformed cells compared to normal cells? Name 5 properties.
b) Define the word neoplasia
a)
1) lack density-dependent inhibition of proliferation
2) reduced requirements for growth factors
3) less regulated cell-cell, cell-matrix (less adhesive)
4) not sensitive to contact inhibition
5), 6) secrete proteases for invasion, growth factors for angiogenesis
7) don’t differentiate normally, stay undifferentiated
8), 9) not undergo apoptosis, even after DNA damage
10) unlimited DNA replication, (over) express telomerase
b)
Neoplasia = the growth of new tissue -> autonome, pathologische Gewebevermehrung
Risk factors for cancer can be genetic factors or environmental factors.
a) What is the percentage contribution of parental inheritance and environmental factors toward cancer risk?
b) How can cancer risk be reduced? Name three examples.
a) Parental inheritance (predisposition) 5-10 %
Environmental factors 90-95 %
b) Lifestyle choices (nutrition, tobacco usage, alcohol, obesity, physical activity), naturally occurring exposures (ultraviolet light), air pollution (car exhaust gases, industrial emission)
Intra-tumor heterogeneity, regarding cell population, can be determined with various analytical methods.
a) What is intra-tumor heterogeneity?
b) On which levels can the intra-tumor heterogeneity be observed?
a) - widespread consensus that the vast majority of human tumors are monoclonal growths descended from single progenitor cells
- cells in the tumor mass become heterogenous during tumor progression
1) genetic level (different mutations, epigenetic changes, chromosomal instability)
2) morphological level (e.g. cell size, nucleus size, marker proteins)
3) functional level (proliferation rate, tumorigenic potential)
Cancer stem cells are cancer cells that possess characteristics associated with normal stem cells.
a) Please name four of these characteristics.
b) Where do stem cells reside and receive stimuli that determine their fate?
Fraction with a small number of cells
- behave like stem cells
- self-renewal
- unlimited proliferative potential
- production of a large number of progeny which are in different state of differentiation (different surface markers) and with limited proliferative potential
b) Stem cell niche -> tumor microenvironment
