DNA repair, Genetiska förändringar Flashcards
Punktmutation
är en mutation som inträffar när en kvävebas byts ut mot en annan eller när två intilliggande kvävebaser byter plats.
tysta mutationer
Punktmutationer är i allmänhet tysta mutationer, exempelvis missense-mutationer och nonsensmutationer.
Missense mutationer
När ett kodon ändras till en annan aminosyra CCU → CAU, Pro → His
Nonsense mutationer
När ett kodon ändras till ett stoppkodon UAU → UAA, Tyr → Stop. Ifall det sker en deletion eller inversion av en eller två baser, kommer proteinsyntesen att störas allvarligt. Efter deletionen eller inversionen blir det nämligen omöjligt att läsa den genetiska koden på ett korrekt sätt, vilket ofta leder till att proteinsyntesen avbryts.
Tysta mutationer/synonyma mutationer
När mutation sker och inte ändrar aminosyran p g a degenerationen i den genetiska koden ACU → ACC, Thr → Thr
Germline-mutationer
könsceller påverkas, är ärftlig, hela avkommans genom bär mutationen
Somatisk mutation:
andra celler i kroppen påverkas, är inte ärftlig, påverkar fläckvis
Mosaicism
: sperma + ägg bildar en zygot, mutation sker på vägen från zygot till individ. Resultatet blir
att individen bär på stråk av celler som har mutationen
Hotspots
områden där mutationer ofta sker,I kodande DNA
Termen Hotspots används vid förklarandet av mutationsmönster, där olika områden av gener har olika
mutationsfrekvenser.
Hur fungerar mismatch repair?
Enzym klipper ut den felaktiga sektionen och använder den kvarvarande strängen som mall för att fylla i hålet.
Hur fungerar direct repair?
Reparerar de felaktiga baserna istället för att byta ut dem
Hur fungerar basexcision?
Skär ut basen först och ersätter den sedan med den korrekta basen. Utförs av DNA-glykolaser.
Hur fungerar nukleotidexcision?
Ett enzymkomplex scannar DNA:t efter fel. Vid upptäckt öppnas strängarna och olika enzymer klyver den skadade strängen på båda sidor om skadan. DNA-polymeras fyller sedan i hålet medan DNA-ligas fogar ihop delarna.
Hur fungerar homolog rekombination?
En systerkromatid används som mall för att laga ett DNA som helt gått av.
Hur fungerar icke-homolog sammanfogning?
Proteiner känner igen DNA-brott och sammanfogar ändarna igen. Används ofta i G1-fasen då systerkromatider saknas.
När används mismatch repair?
Replikationsfel - t ex felparade baser och strängglidning.
När används direct repair?
Pyrimidindimers och andra specifika alterationer
När används basexcision?
Abnormala och modifierade baser, pyrimidindimers
När används nukleotidexcision?
Skador på strukturen inkl. abnormala och modifierade baser samt pyrimidindimers orsakade av UV-strålning
När används homolog rekombination?
Dubbelsträngsbrott då systerkromatid finns tillgänglig.
När används icke-homolog sammanfogning?
Dubbelsträngsbrott då systerkromatid saknas.
base excision repair,
Abnormal bases
(such as uracil) are removed by glycosylases in base excision repair
Vad är nondisjuntion?
när homologa kromosomer inte separerar korrekt i meios I eller systerkromatider inte separerar korrekt i meios II • Den extra kromosomen har till 95% av alla fall maternellt (moderligt) ursprung • De flesta nondisjunction har 86% 14% ursprung i meios I
translokalisation?
att delar av två kromosomer bryts av och byter plats med varandra. Då alla kromosomsegment finns i två uppsättningar kallas denna translokation för balanserad.
En punktmutation inom en proto-onkogens promotorsområde leeder till
att området aktiveras och proto-onkogenen utvecklas till en onkogen, vilket leder till cancer.
Vad är en dimer?
En dimer är en molekyl som består av två likadana enheter.
Dimrer i DNA-kedjor, varför, hur?
Dimerer i DNA-kedjor som skadats av ultraviolett strålning. De består av två intilliggande pyrimidinnukleotider, vanligen tyminnukleotider, där pyrimidinrester är kovalent förenade genom en cyklobutanring. Dessa dimerer blockerar DNA-replikation.
Inversion?
Vid en inversion svänger en del kromosomen 180 grader. Det leder till att ordningen i kromosomen blir felaktig. En inversion innebär ingen direkt förlust av genetiskt material.
Ifall den inverterade kromosomdelen innehåller centromeren kommer kromosomens utseende att förändras.
Deletioner
En/några bas/er förloras
Kan orsaka läsramsförskjutning.Deletion/insertion av baser som inte
är jämnt delbart med 3 orsakar
läsramsförskjutning
Insertioner
En/några bas/er läggs till
Kan orsaka läsramsförskjutning.
UV-strålning triggar till bildandet av
pyrimidindimérer (ofta mellan Cytosiner).UV-ljus triggar bildandet av pyrimidin-dimérer – kovalenta bindningar mellan två pyrimidinbaser (ofta
två tyminer). Dimérer blockerar både replikation och transkription
Stark strålning kan orsaka omfattande dubbelsträngsbrott
Gammastrålning/röntgenstrålning leder till
dubbelsträngsbrott
Depurinering
Glykosidbindning mellan socker+kväve släpper. Kvävebasen lossnar.
Vid depurinering förloras en purinbas (antingen adenin eller guanin) genom spontan hydrolys av
glykosidbindningen som håller samman kvävebasen till deoxyribossockret.
Depurinering är vanligt förekommande. Glykosidbindningen är instabil, tusentals depurineringar sker
varje dag.
Deaminering (C till U)
Syreatom tar amingruppens plats, basen förlorar en aminogrupp.
Antingen cytosin, adenin eller guanin kan drabbas av deaminering (förlusten av en aminogrupp). Av
dessa tre är cytosin mest drabbat. Tymin har ingen aminogrupp som kan bli angripen, då det bara är
ett metylerat urosil.
När cytosin förlorar en aminogrupp blir uracil kvar. Detta är förklaringen till varför vi har thymin i
stället för uracil (thymin är en metylerad uracil).
Deaminering är också vanligt förekommande
Mutationer i CpG-öar:
vilkas metylering påverkar initiering av transkription, kan påverka transkription
av gener.
I splice-site kan en mutation påverka:
splicingen så att exon faller bort/intron tillkommer. Sådan
mutation ligger till grund för polymorfismen som undersöktes vid vår PCR-labb. GU….A…..AG
Varför drabbas folk just av trisomeri 21?
r: På grund av den låga densiteten gener i
kromosom 21
Transitioner är
substitutionsreaktioner pyrimidin för en annan pyrimidin, purin till en annan purin
Transversioner är
utbytesreaktioner med en pyrimidin för en purin eller vice versa. Borde rubba DNAhelix.
Base excision repair (BER),
Utgörs av glykosylaser, plockar bort basen från sockret
Deaminerade kvävebaser upptäcks genast via specifika DNA Glykosylases. Dessa tar bort den
deaminerade kvävebasen genom att klyva kopplingen mellan sockret och kvävebasen den sitter på.
Detta leder till depurinering
Sockret utan bas upptäcks sedan av reparations endonukleas som känner igen depurinering.
Endonukleaset klyver phosphodiesterbindningarna, och ett tredje enzym tar bort sockerfosfatenheten.
DNA Polymeras syntetiserar nytt DNA, DNA Ligas limmar ihop
Nucleotide excision repair (NER), för större skador som tymindimerer
Transcription Coupled Repair (kopplat med transkriptionen, aktiva gener. När RNA-polymeras sinkar
ner tolkas det som en skadeindikator. Använder sig av XpC)
Global genomic repair (både i transkriberat och icke-transkriberat DNA, både i aktiva och inaktiva
delar av genomet. XpE (tymindimerer) och XpC-kopplat
Proteiner som reagerar på stora störningar i DNA rekryterar enzymet NER endonucleaseI – vilket skär
ut störningen.
1. XpA, XpE upptäcker tymindimerer
2. XpB, XpD markerar skadan, TFIIH lindar upp spiralen
3. ERCC1 och XpF klipper upp vid skadan. Tar bort skadad sekvens
4. Slutligen fylls det resulterande hålet av DNA Polymeras 1, och limmas av DNA Ligas
Mismatch repair (MMR) och DNA Metylering, backupsystem för DNA Polymeras exonukleasaktivitet. (Hos prokkaryoter)
Om den vanliga proof-readingen inte korrigerar felaktigt parade baser (DNA Polymeras som
exonukleas), kan dessa korrigeras via mismatch repair-pathway
Av denna anledning sker DNA Metylering hos prokaryoter. Metyleringen gör det möjligt för enzymen
involverade i Mismatch repair att skilja mellan gammalt och nytt DNA. Då DNA metyleras först i
efterhand, kan enzymet klippa bort ”rätt” bas i stället för att stadgfästa en mutation.
Det ovanstående med metyleringen är sant för prokaryoter, läget för eukaryoter är mer osäkert.
A. Hos prokaryoter: Mut-proteiner involverade
DNA-reparation, Double strand breakage repair (DSB). Två reparationer:
Aktiveras vid allvarliga skador, kan leda till translokationer, stora deletioner m.m.
Två system av reparation:1. Non-homologous end joining
Dubbelsträngsbrottet bara limmas ihop. Anledningen till denna farliga reparation är att en ointakt
kromosom, utan centromerer, exkluderas ur cellen vid mitos och vi får aneuploidi.
2. Homologous recombination
Använder systerkromatiden som mall (sker alltså strax efter DNA-Replication under S och G2)
Excision repair
- översikt
Identifiering av skadan och därefter trestegsreparation: 1. Hydrolys av fosfodiesterbindning vid felinkorporerad bas 2. DNA -polymeras fyller igen hålet 3. DNA -ligas tillverkar fosfodiesterbindning (ATP - krävande)
BER – Base Excision
Repair
Reprarerar små skador • Finns åtminstone 8 st glykosylaser som identifierar och tar bort en skada – Nukleotidspecifikt glykosylas tar bort nukleotiden→ apuriniskt/apyrimidiniskt site bildas – AP endonukleas och fosfodiesteras tar bort socker och fosfatgruppen – DNA-polymeras fyller igen hålet och DNA-ligas klistrar igen fragmenten
NER – Nucleotide
Excision Repair
Tar bort större DNA-skador t ex tymindimerer och kemiska addukter – XpA och XpE upptäcker skadan – XpB, XpD och TFIIH markerar stället och lindar upp spiralen – ERCC1/XpF och XpG klipper upp vid skadan ca 20-30 nt – DNA-polymeras δ/ε/κ och PCNA fyller igen hålet – DNA-ligas 1 klistrar igen med en fosfodiesterbindning
DSB – Double-strand breakage repair
Dubbelsträngsbrott kan orsakas av – joniserande strålning t ex röntgenstrålning, gammastrålning – kemikalierLiknande system för reparation som vid överkorsningar • Kan orsaka translokalisationer, deletioner mm • Två system för reparation – Non-homologous end joining (NHEJ) – Homologous recombination (HR)
NHEJ-
vanligaste reparationsmekanismen för DNA vid dubbelsträngsbrott, när båda DNA-strängarna i en DNA-molekyl har gått av. Till skillnad från den alternativa mekanismen homolog rekombination kräver inte NHEJ tillgång till en oskadad kopia av DNA-strängarna, utan kan direkt sammanfoga en avbruten DNA-molekyl. Icke-homolog rekombination används av i stort sett alla levande varelser för att reparera sitt DNA.
Vid dubbelsträngsbrott bryts de två strängarna (3’- respektive 5’-riktning) oftast på lite olika ställen, varvid överhäng skapas. Detta gör det möjligt att söka mikrohomologi - det vill säga mindre basparning i en del av överhänget, som kan användas för att korrekt häfta ihop strängarna igen.
Själva hophäftningen av DNA sker genom att proteinet KU fäster i vardera DNA-änden, efter att enzymet helikas har separerat de två strängarna en snutt, och drar ihop dem. DNA-proteinkinas (DNA-PK) binder in och fosforylerar nukleaset artemis varvid det börjar arbeta och trimmar de avbrutna DNA-ändarna så att man får “rena” snittytor som går att foga ihop
