Geneeskunde 2A1 HC week 2 - 7/9 Flashcards
Wat is de centrale dogma van de moleculaire biologie?
Informatiestroom van DNA naar eiwit, maar niet andersom
- fout in het DNA heeft dus effect op de eiwitten
- stochastisch proces: opeenstapeling van mutaties (toevalsproces)
Welke verschillende typen puntmutaties zijn er?
Puntmutatie = kleine verandering in DNA wat tot een MIN fenotype (mutationele instabiliteit) leidt
- Transitie/stille mutatie: base veranderd (A/G of C/T), maar aminozuur blijft hetzelfde, geen effect op het eiwit
- Transversie: overgang plaats van een purine (A/G) naar een pyrimidine (C/T) of andersom
* Missense mutatie: aminozuurverandering in een eiwit –> functieverlies en structuurverandering
* Nonsense mutatie: codon omgezet in stopcodon –> korter eiwit –> functionaliteit en structuur beïnvloed
- Deletie: verwijderen 1/meerdere basen –> mogelijk verschuiving van het leesraam –> langer/korter eiwit
- Insertie: toevoeging 1/meerdere basen –> soms leesraamverschuiving of verandering eiwit
Welke verschillende typen chromosomale afwijkingen zijn er?
Chromosomale afwijking = grote verandering in DNA –> leidt tot CIN fenotype (chromosomale instabiliteit)
- Translocaties: uitwisseling van chromosoomstrengen (gebalanceerde is netto geen DNA-verlies, bij een ongebalanceerde wel) –> in het fusie-gen ontstaan nieuwe functies, versterkte functies of verloren functies of deregulatie van de expressie (als het gen onder een andere promotor komt te staan)
- Amplificaties: vermeerdering van de mutatie (toename van DHFR –> toename thymidine synthese –> meer celgroei)
- Deleties: stukken DNA verloren door breuken binnen een chromosoom –> verlaagde expressie eiwit of verlies heterozygositeit (LOH) –> muteerde allel vermeerderd
- Numerieke afwijkingen: te veel/weinig kopieën van een chromosoom (aneuploïde) –> geen evenwichtige verdeling –> over-/onderexpressie van een eiwit of verlies LOH
Wat zijn de 5 oorzaken van DNA-beschadigingen?
- Chemische instabiliteit
- Chemische verbindingen
- Biologische stoffen
- Fysische agentia
- Foutieve replicatie
Wat zijn de 5 verschillende soorten DNA-beschadigingen?
- Chemische adducten: DNA-dubbele helix (niet-)verstorend
- Intrastrengs crosslinks: UV-licht of cisplatine
- Interstrengs crosslinks: 2 guaninen uit aparte strengen aan elkaar
- DNA-streng breuken: enkelstrengse (oxidatieve DNA-schade) of dubbelstrengse breuk (ioniserende straling)
- Basepaar mismatches: translesie synthese of proofreading fouten
Hoe ontstaan DNA-beschadigingen door chemische instabiliteit?
- Spontane hydrolyse: verbinding tussen suikes en base gaat verloren –> depurinatie: 1 basepaar deletie en hierdoor een mutant DNA (frequentie 9.000 per cel per dag)
- Deaminatie van basen: spontaan verval van DNA (verdwijning aminogroep base) –> transitie/transversie en hierdoor ontstaat een mutatie (frequentie 400 per cel per dag)
Hoe ontstaan DNA-beschadigingen door biologische stoffen?
- Endogene stoffen: productie van zuurstofradicalen (metabole processen) –> verandering complementariteit (frequentie 400 per cel per dag)
- Benzo[a]pyreen (in sigarettenrook): bij inhalering omzetting naar benzo[a]pyreen diol epoxide (BPDE) –> hierdoor chemische adducten die de DNA dubbelhelix verstoren, reageert voornamelijk met G-residue, tegenover G-BPDE wordt A ingebouwd –> verandering complementariteit
Hoe ontstaan DNA-beschadigingen door fysische agentia?
Bijv. door UV-straling: hierdoor aanmaak van een crossling tussen twee pyrimidines –> ontstaan pyrimidine dimeer/6-4 fotoproduct
Welke 2 DNA-schade reparatiemechanismen zijn er en wat is het basisprincipe hiervan?
- Base Excisie Reparatie (BER)
- Nucleotide Excisie Reparatie (NER)
Principe:
1. Herkenning: DNA-schade
2. Excisie: DNA-schade
3. Herstel: DNA
Hoe werkt het Base Excisie Reparatie (BER) mechanisme?
Enzymatisch proces, herstel van kleine adducten (oxidatieve DNA schade, deaminatie van basen en/of ssDNA breuken)
- Herkenning: DNA glycosylase: de glycosylases zijn schade-specifiek, als ze een fout herkennen zullen ze de foute base naar buiten trekken (base flipping) en wegknippen (N-glycosyl band verbreken) waardoor een abasische plaats (gedepurineerde suiker) ontstaat
- Excisie: AP-endonuclease: herkent een abasische plaats (AP) maakt een breuk aan de 5’ kant van de AP en maakt een enkelzijdige breuk
- Herstel: DNA polymerase en ligase:
* Long patch: DNA-polymerase kan weer binden en nieuwe nucleotiden inbouwen –> na de synthese wordt de overige flap door endonuclease weggeknipt –> ligase zorgt dat de 2 stukken DNA worden gehecht
* Short patch: aan de 3’ kant wordt ook een knip gemaakt door dRP lyases –> abasische nucleotide wegknippen –> polymerase en ligase maken het gat dicht
Hoe werkt het Nucleotide Excisie Reparatie (NER) mechanisme?
- Herkenning:
a. Globaal genoom NER: herkent beschadigingen door het hele genoom; mutaties voorkomen, signaal voor binden van transcriptiefactor IIH (TFIIH)
b. Transcriptie gekoppelde NER: herkent beschadigingen in getranscribeerde streng van DNA; celdood voorkomen, DNA-polymerase wordt vastgezet, signaal voor binden van TFIIH - Openen van omringende DNA en verwijderen DNA-schade:
a. helicase opent/ontwindt het DNA, hierna wordt een knip gemaakt aan de 3’ kant door XPG –> 20-30 moleculen worden weggeknipt
b. hele DNA-polymerase-complex wordt naar achter geduwd naar de mutatie, de mutatie wordt verwijderd en DNA-polymerase kan weer verder - Herstel: DNA-synthese/ligatie: DNA-polymerase vult het gat op en ligase lijmt het gat
Wat houdt de ziekte xeroderma pigmentosum (XP) in en waardoor ontstaat het?
- Extreme zongevoeligheid, pigmentatie-afwijkingen, cataract (beschadigd hoornvlies), droge en harde atrofische huid, huidkanker, versnelde neurologische achteruitgang
- Gevolg van defecten (kan door 8 verschillende genen) in het NER systeem
- Autosomaal recessieve overerving
- Mogen nooit hun huid aan de zon laten zien (grote kans op huidkanker)
Wat houdt de ziekte Cockayne Syndrome (CS) in en waardoor ontstaat het?
- Zongevoeligheid, groeiachterstand, neurologische achteruitgang, netvliesafwijkingen en snellere veroudering (geen kanker)
- Genen CSA en CSB betrokken, kan samen met XP optreden
- Autosomaal recessieve overerving
- Gemiddelde overleving 12 jaar
- DNA-polymerase kan niet verder als het een beschadiging tegenkomt –> apoptose –> snelle veroudering
Wat is een template en welke verschillende soorten heb je?
Voorbeeld van hoe het DNA er in eerste instantie uit zag –> zorgt voor nauwkeurig herstel
- Complementaire DNA-streng: geschikt voor herstel waarbij slechts 1 streng beschadigd is (mismatched basenparen, intrastreng DNA-crosslinks, enkelstreng DNA-breuken)
- Zusterchromatide: geschikt als beide DNA-strengen beschadigd zijn (interstrengs DNA-crosslinks, dubbelstrengs DNA-breuken)
- Homoloog chromosoom: geschikt als beide DNA-strengen beschadigd zijn (interstrengs DNA-crosslinks, dubbelstrengs DNA-breuken)
Bij welke van onderstaande beschadigingen wordt welk reparatiemechanisme gebruikt:
- Chemische adducten
* DNA-dubbele helix verstorend
* Niet DNA-dubbele helix verstorend
- Intrastreng crosslinks
- Interstreng crosslinks
- DNA-streng breuken
* Enkelstrengs breuken
* Dubbelstrengs breuken
- Basepaar mismatches
Zie tabel!
Hoe verloopt de Niet Homologe DNA eindverbinding bij herstel van dubbelstrengs DNA-breuken?
- KU70/80 eiwit herkent een breuk in DNA
- Complex van 4 eiwitten wordt opgebouwd
- Ligase bindt en zet het DNA weer aan elkaar vast
- Celdeling gaat door ten koste van nauwkeurigheid in DNA-code
- Defect in NHEJ resulteert in radiosensitiviteit: breuken door radiostraling repareren slecht, bij bestraling overlijden ze onmiddellijk
- Omdat 98% van het DNA niet-coderend is, is het niet erg dat het onnauwkeurig is, hierdoor grotere diversiteit aan antilichamen (door breuken worden stukjes antilichamen in elkaar gezet)en hoge variabiliteit aan immunoglobuline eiwitten
- Fouten kunnen ook leiden tot genomische instabiliteit: interne deleties of translocaties tussen verschillende chromosomen
Hoe verloopt de Homologe recombinatie bij herstel van dubbelstrengs DNA-breuken?
- Enzymen (RAD51) gaan van het dubbelstrengs uiteinde een enkelstrengse staart maken –> van de 5’ kant wordt DNA ‘weggegeten’ waardoor een staart aan de 3’ kant ontstaat
- Staart (met RAD51) gaat op zoek naar een identieke zusterchromatide (base pairing)
- Er vindt DNA-synthese plaats van de missende delen en ligatie van de begroken strengen
- Er vindt resolutie van de verbonden zusterchromatiden plaats
- Wel mogelijk verlies van heterozygositeit (LOH) als de zusterchromatide of het eigen chromosoom al een mutatie had (hierdoor bijv. ineens een recessieve ziekte aanwezig terwijl de persoon eerst heterozygoot was)
