H2.1: DNA schade en reparatie deel 1 Flashcards
Wat zorgt voor polariteit?
Elke fosfaatgroep is negatief geladen
GC en AT x H-bruggen
G-C: 3 H-bruggen
A-T: 2 H-bruggen
Centrale dogma van de moleculaire biologie
- Er bestaat een informatiestroom van DNA naar eiwit, maar niet andersom
- Als er iets misgaat in het DNA, heeft dit effect op eiwitten
Replicatie
DNA-synthese
Transcriptie
Maken van koppie van DNA naar RNA
Translatie
Vertalen van RNA naar eiwit
Deletie
Deel van DNA verdwijnt waardoor mRNA korter wordt waardoor er weer verlies van structuur en/of functie van het eiwit optreedt
Puntmutatie
- Kleine veranderingen in DNA, op bp niveau, leidend tot MIN fenotype (mutationele instabiliteit)
- 1 bp verandert
- Ander mRNA
- Mogelijk verlies van structuur en/of functie
- Hoeft geen effect te hebben
Loop vs. sheet
- Loop: structuren zijn in elkaar gedraaid
- Sheet: structuren lopen parallel naast elkaar
Stochastisch proces
- Toevalsproces
- Cascade van mutaties
- Naarmate men langer leeft, vergroot de kans op het ontstaan van kankercellen
Vormen van puntmutaties
- Transitie/stille mutatie
- Transversie
- Deletie
- Insertie
Transitie/stille mutatie
- Base verandert, maar aminozuur blijft hetzelfde
- Komt doordat een base is veranderd naar dezelfde base of een base die daarbij past
- Purine –> purine
- Pyrimidine –> pyrimidine
Purine
- 1 heterocyclische ring
- A of G
Pyrimidine
- 2 heterocyclische ringen
- T of C
Transversie
- Overgang van purine –> pyrimidine of andersom
- Missense: aminozuurverandering
- Nonsense: stopcodon
Deletie
- 1 of enkele aminozuren kunnen leiden tot een verschuiving van het leesraam
- Eiwit langer
- Stopcodon, dus eiwit korter
Insertie
- Toevoeging van 1 of enkele basen
- Mogelijk leesraamverschuiving
Chromosomale afwijkingen
- Grote veranderingen in DNA
- CIN fenotype (chromosomale instabiliteit)
Soorten chromosomale afwijkingen
- Translocaties
- Amplificaties
- Deleties
- Numerieke afwijkingen
Translocaties
- Uitwisseling van chromosoomstrengen
- Gebalanceerde translocatie: netto geen DNA-verlies
- Ongebalanceerde translocatie: netto wel DNA-verlies
- Fusie-gen
Amplificatie
- Vermeerdering van mutatie
- DHFR zorgt ervoor dat thymidine gesynthetiseerd kan worden
- Nodig voor celgroei
- MTX is remmer DHFR, waardoor cel dood gaat
- DHFR-gen dupliceren waardoor cel meer thymidine gaat maken en effect van MTX wordt opgeheven
Deleties (chromosomale afwijkingen)
- Stukken DNA gaan verloren door 2 breuken binnen een chromosoom
- Verlaagde expressie van een eiwit of verlies van heterozygositeit (LOH)
LOH
- Verlies gezond allel
- Alleen nog maar gemuteerde allel vermeerderd
Numerieke afwijkingen
- Te veel of te weinig kopieën van chromosoom (aneuploïde)
- Geen evenwichtige verdeling
- Over- of onderexpressie van eiwit
- LOH
Oorzaken voor DNA-beschadiging
- Chemische instabiliteit
- Chemische verbindingen
- Biologische stoffen
- Fysische agentia
- Foutieve replicatie
Soorten beschadigingen
- Chemische adducten: DNA-dubbele helix verstorend of niet-verstorend
- Intrastrengs crosslinks: UV-licht of cisplatine
- Interstrengs crosslinks: 2 G uit aparte strengen aan elkaar
- DNA-streng breuken: enkelstrengs of dubbelstreng
- Basepaar mismatches: translesie synthese of proofreading fouten
Spontane hydrolyse
Door spontane hydrolyse kan de N-glycosylverbinding tussen suikers en base verloren gaan, waardoor een suiker ontstaat waar geen base meer aan vast zit
Abasische site
Gedepurineerde suiker: suiker zonder base
Biologische stoffen
- Endogene stoffen: zuurstofradicalen (ROS)
- Benzo[a]pyreen (BPDE)
UV-licht (fysische agentia)
- Crosslink tussen 2 pyrimidine
- Pyrimidine dimeer of 6-4 fotoproduct
Röntgenstraling (fysische agentia)
Breuken in beide DNA-helixes
Base Excisie Reparatie (BER)
- Herstel kleine adducten
- DNA-glycosylase: knipt beschadigde DNA weg, katalyseert hydrolyse van N-glycosyl verbinding tussen desoxyribose en 8-oxoguanine waardoor abasische plaats
- AP endonuclease maakt breuk aan 5’ kant
- Long patch
- Short patch
Long patch
- Doordat DNA is opengeknipt kan DNA-polymerase binden en starten met nieuwe nucleotide inbouwen
- DNA-synthese
- Flap endonuclease
- Ligase 2 DNA-stukken aan elkaar hechten
Short patch
- Ook aan 3’ kant wordt beschadiging geknipt door dRP lyases
- Abasische nucleotide wordt weggeknipt
- Polymerase en ligase maken gat weer dicht
DUS: er wordt 1 nucleotide ingebouwd op de plaats waar enkele abasische nucleotide is weggeknipt
Nucleotide Excisie Reparatie (NER)
- Herstel grote adducten (UV)
- Intrastreng en DNA-dubbele helix
- Herkent verstorende mutaties
Globaal genoom NER
- Herkent beschadigingen door het hele genoom
- Mutaties voorkomen
- Eiwitcomplex scant DNA op beschadigingen
- Bij laesie bindt een ander eiwitcomplex (UV-DDB)
- Het verdwijnen van RAD23B is signaal voor ander groot complex om te binden (TF2H)
Transcriptie gekoppelde NER
- Herkent alleen beschadigingen in de getranscribeerde streng van DNA om celdood te voorkomen
- Als bij transcriptie RNA-polymerase vastloopt door beschadiging wordt er signaal afgegeven om reparatieproces te starten
- CSB en CSA-eiwitten nodig om signaal te herkennen en op te lossen
- Transcriptie blok
XPD en XPB in TH2H
Zorgen m.b.v. DNA-helicase dat DNA ontwonden wordt
XPA
Controleert of er daadwerkelijk beschadiging is
XPF
Knip aan 5’ kant en markeert point of no return
XPG
Knip aan 3’ kant
Globaal genoom NER vs. transcriptie gekoppelde NER
Globaal: kanker
Transcriptie: vervroegde veroudering
Xeroderm Pigmentosum (XP)
- Zongevoeligheid
- Pigmentatie-afwijkingen
- Cataract
- Droge en harde atrofische huid
- Huidkanker
- Versnelde neurologische achteruitgang
- Autosomaal recessief door mutatie in minstens 8 verschillende genen
- Verminderde functie globaal genoom NER
- Voorkomen mutaties
- GG-NER defect
- Kanker
Cockayne Syndrome (CS)
- Zongevoeligheid
- Groeiachterstand
- Neurologische achteruitgang
- Netvliesafwijkingen
- Versnelde verouderen
- Vermagering
- CSA en CSB
- Wel UV-gevoelige cellen, geen huidkanker
- Veel ernstigere ziekte
- DNA-polymerase kan niet verder als het een beschadiging tegenkomt = apoptose
- Verminderde functie transcriptie gekoppeld NER
- Voorkomen celdood
- TC-NER defect
