DNA-Schäden und Reparatur

Question 1

Genotoxizität

Answer 1

• Eigenschaft, Änderung in der DNA auszulösen

- nicht das gleiche wie Kanzerogenität oder Mutagenität

Question 2

3 Änderungen der DNA allgemein

Answer 2

• Änderung einzelner Gene
• Änderung der Chromosomenstruktur
• Änderung der Chromosomenanzahl

Question 3

Strukturelle Aberrationen 5

Answer 3

Insertion
Deletion
Inversion
Duplikation
Translokation

Question 4

Numerische Aberrationen

Answer 4

Aneuploidie: abnorme Anzahl von Chromosomen oder Chromosomensätzen
Klastogenität: Chromosomenbruch (durch Acridingelb, Ethylenoxid, Benzol)

Question 5

Punktmutationen

Answer 5

Stille M

Missence M: Folgen

• keine messbaren Folgen
• Verlust von Funktion
• Zunahme der Funktion
• Veränderung der Funktion
• Veränderung der Proteinstabilität

Nonsense M: Veränderung zu Stoppcodon

Question 6

Onkogene Tumorsupressorgene

Answer 6

bei Onkogenen reicht eine Mutation in einem Allel um dominant zu werden
Bei Tumorsupressorgenen müssen beide Allele verloren gehen, um Krebs zu induzieren

Question 7

DNA-Schäden führen zu Punktmutationen: Arten

Answer 7

Transition (Purin gegen Purin, A zu G)

Transversion (Purin gegen Pyrimidin, A zu T)

Question 8

Endogene und Exogene DNA-Schäden

Answer 8

Endogen: Fehler bei Replikation, spontane Hydrolyse, Wirkung von endogen erzeugter Spezies, spontane Methylierung, spontane Oxidation

Exogen: Tabakrauch, UV-Strahlung, Ernährung, Umweltgifte
- PAKs, heterocyclische Amine, Aflatoxine, Nitrosamine, Pharmaka

Question 9

DNA-Schäden

Answer 9

Deamination
Apurinsche Stellen 
Mismatch
Pyrimidindimer
Doppelstrangbrüche
Einzelstrangbrüche
Bulkyadduct
Interstrandcrosslinks

Question 10

Apurinsche Stellen

Answer 10

Wenn die N-Glykosylbindung zwischen Purinbase und Zuckerphophat spontan hydrolysiert wird und so eine abasische Stelle entsteht.
Die meisten AP Stellen werden durch AP-Endonukleasen entfernt und können durch BER repariert werden.

Question 11

Desaminierung

Answer 11

Basen enthalten exozyklische Aminogruppen die Paarungverhalten beieinflussen, Verlust dieser durch pH und Temperatur abhängigen Reaktionen (Desaminierung) kann zu Mutationen führen

Question 12

DNA Oxdation

Answer 12

• Durch ROS
• Durch NOS
• führen zu oxidierten Basen, Apurinschen Stellen, Einzelstrangbrüchen

Question 13

7,8-Dihydro-8-oxoguanin

Answer 13

Am häufigsten modifizierte Base

Kann zu G:C zu T:A Transversionsmutationen führen

Question 14

Alkylierende Substanzen: Definition und Beispiele

Answer 14

• Elektrophile Verbindungen, die Methyl und Ethylgruppen in die DNA einführen
• Mono und bifunktionell (können kovalent an zwei Stellen binden = Crosslinks, interstrand und intrastrand)

Bsp: Methylnitrosoharnstoff (MNU)
Ethylnitrosoharnstoff (ENU)

Question 15

DNA-Schäden durch ionisierende Strahlung: direkt und indirekt

Answer 15

direkt: Elektronen werden aus Atomen gelöst - z.B. Strangbrüche
Indirekt: Radiolyse von Wasser: hochreaktive Hydroxyradikale und andere Spezies - Strangbrüche und ox. DNA-Schäden

Question 16

UV-Schäden

Answer 16

• induziert ox. Stress
• Störung von DNA-Replikation und DNA-Transkription

CPD (cyclobutane pyrimidine dimer)
- kovalente Bindung zwischen benachbarten Pyrimidinen durch Bildung einer viergliedrigen Ringstruktur

Question 17

Bulkyadducts

Answer 17

• kovalente Bindung von Kanzerogen (z.B. PAKs, Aflatoxine, aromatische Amine)
• stören Helixstruktur
• Benzo(a)pyren - Reparatur durch NER

Question 18

Transläsionssynthese (TLS)

Answer 18

• DNA-Läsionen können zum Stillstand der Replikationsgabel führen
• spezielle Transläsions-DNA-Polymerasen ermöglichen fehleranfällige DNA-Synthese an Stellen wo andere nicht mehr funktionieren würden = besser als Tod der Zelle
• werden bei DNA-Schädigung induziert
• sobald geschädigter Ort umgangen, wird replikative Polymerase zurückgebracht

Question 19

Endogene Schäden pro Zelle pro Tag

Answer 19

• am häufigsten: DNA-Einzelstrangbruch: 55000
  apurinsche Stellen: 18000
  DNA-Doppelstrangbruch: 9

Question 20

6 Reparaturmechanismen

Answer 20

Base excision repair
direct repair
Nucleotide excision repair
Homologe Rekombination
Nicht homologes Endjoining
Mismatch repair

Question 21

BER

Answer 21

ROS, Alkylierung, Strahlung

In G1, S, G2 -Phase

1 Erkennung und Ausschneiden der unpassenden Base durch DNA-Glykosylasen
2 Einschnitt an der resultierenden abasischen Stelle
3 Ersetzen des Nukleotids
4 Verarbeitung des Endes der Lücke
5 Ligation

Question 22

NER

Answer 22

Erkennt Bulky, CPD, helixverzerrende Strukturen, die Transkription und Replikation verhindern

In G1-Phase

Global genomic NER
Transcription coupled NER

Question 23

Replikation ist sehr ungenau, aber (2 Mechanismen)

Answer 23

DNA Proofreading durch die DNA Polymerase selbst ( bemerkt veränderte Geometrie, schlechtere WW der Polymerase)

Missmatchrepair (erkennt Helixverzehrung aufgrund nicht komplemtärer Basenpaarung u.a. )
- in S-Phase

Question 24

Gentische Defekte des MMR

Answer 24

Lynch-Syndrom

• erhöhte Häufigkeit von Darmkrebs
• autosomal-dominant
• beschleunigte Karzinogenese

Question 25

Doppelstrangbruchreparatur

Answer 25

• gefährlichster Schaden, induziert durch ionisierende Strahlung, chemische Stoffe
  
  • in S-Phase: homologe Rekombination (unbeschädigte Schwesterchromatiden dienen als Vorlage)
  • in G1-Phase: nicht homologes Endjoining (Verlust von Nukleotiden möglich - Mutation)
• dann noch SSA und alt-EJ beide haben hohes mutagenes Potential

Question 26

DNA Damage Response (DDR)

Answer 26

• weitreichende DNA-Schäden - Reparaturkaskade mit Rekrutierung von Reparaturproteinen
• wichtige Sensoren: MRN-Komplex und Replikationsprotein A (RPA)
• beide Sensoren rekrutieren Regulatorkinasen: ATM und ATR
• Signaltransduktion, über p53 (steigert Apoptose, Checkpointarrest etc) und CDC25 (hemmt Checkpointarrest) die DNA Reparatur fördern, sowie Stillstand des Zellzyklus und Apoptose

Question 27

Vererbte Syndrome durch defekte Reparaturgene

Answer 27

atm - Ataxia telangiectasia: erhöhte Krebsinzidenz, chromosomale Instabilität, Koordinationsverlust

nbs - Nijmegen Breakage Syndrom: erhöhte Krebsinzidenz, chromosomale Instabilität, Wachstumsverzögerung, geistige Retardierung

atr - Seckel Syndrom: Überempfindlichkeit gegenüber UV-Strahlung, Wachstumsverzögerung, geistige Retardierung