HC 2.1 DNA schade en reparatie: deel 1 Flashcards
Welke soorten puntmutaties zijn er?
- Transities: door een mutatie verandert een base, maar blijft het aminozuur hetzelfde (purine –> purine (A/G, bestaat uit één heterocyclische ring)); pyrimidine –> pyrimidine (C/T, bestaat uit twee heterocyclische ringen))
- Transversie: bij een transversie vindt er een overgang plaats van purine (A/G) –> pyrimidine (C/T) of andersom..
- Kleine inserties / deleties –> leesraamverschuiving.
Welke chromosomale afwijkingen zijn er?
- Translocaties: uitwisseling van chromosoom strengen. Bij een gebalanceerde translocatie ontstaat er netto geen DNA verlies. Bij een ongebalanceerde translocatie is er netto wel DNA verlies.
- Amplificaties: verdubbeling stukken DNA, waardoor een eventuele mutatie verdubbeld kan worden.
- Deleties: stukken DNA gaan verloren te gevolge van twee breuken binnen een chromosoom –> verlaagde expressie van een eiwit of verlies van heterozygositeit.
- Numerieke afwijkingen: te veel of te weinig kopieën van een chromosoom (aneuploïdie). Er is dus geen evenwichtige verdeling van chromosomen. Dit kan leiden tot over- of onderexpressie van een eiwit of tot verlies van heterozygositeit.
Wat kan het gevolg zijn van een missense of nonsense mutatie?
Veranderde functionaliteit en/of structuurverandering.
Wat zijn de oorzaken van DNA schade?
- Chemische instabiliteit (spontaan)
- Chemische verbindingen
- Biologische stoffen
- Fysische agentia (UV-straling bijvoorbeeld)
- Foutieve replicatie
Wat houdt spontane hydrolyse in?
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), het proces noem je depurinatie. Een dergelijke suiker wordt een gedupineerde suiker genoemd. Dit gebeurt zo’n 9.000 keer per cel per dag. Bij de replicatie van DNA wordt de abasische site overgeslagen, waardoor een deletie plaatsvindt van 1 basenpaar in het DNA.
Wat houdt de deaminatie van basen in?
Deaminatie van basen: een aminogroep verdwijnt van de base. Een voorbeeld hiervan is cytosine, wat na deaminering veranderd in uracil. Bij de replicatie zal tegenover uracil adenine worden ingebouwd. Bij weer een volgende replicatie wordt tegenover adenine thymine geplaatst. De C is dus vervangen door een T (transitie). Dit heet transitie. Er is dus een verandering in complementariteit, de replicatie induceert een mutatie. Dit gebeurt met 400 cytosines per cel per dag. Andere voorbeelden zijn van A –> G (transitie), van G –> A (transitie) of C –> A (transversie)
Hoe kunnen zuurstofradicalen invloed uitoefenen op het DNA?
Zuurstof radicalen (reactive oxygen species, ROS), geproduceerd door metabole processen. Door ROS gaat bijvoorbeeld guanine over in 8-oxoguanine. Dit gebeurt 400 keer per cel per dag. Normaal staat in het DNA cytosine tegenover guanine, maar 8-oxoguanine paart met adenosine. Na de tweede replicatieronde vindt een G –> T transversie plaats, want tegenover adenosine wordt thymine geplaatst. Dit leidt tot een verandering in complementariteit.
Hoe kan benzopyreen invloed uitoefenen op het DNA?
Benzo[a]pyreen is aanwezig in sigarettenrook. Als benzo[a]pyreen metabolisch geactiveerd (door enzymen) wordt, dan wordt het omgezet in benzo[a]pyreen diol epoxide (BPDE). BPDE kan binden aan DNA. BPDE veroorzaakt chemische adducten die de DNA dubbelhelix verstoren. BPDE reageert voornamelijk met G-residue. Tegenover G-BPDE wordt een A residue ingebouwd. Hierdoor krijg je een verandering van complementariteit. De G die er zat wordt vervangen na 2 replicaties door een T, dit heet transversie.
Wat valt er onder hoogenergetische straling? Hoe kan dit invloed uitoefenen op het DNA?
Onder hoogenergetische straling vallen onder andere gamma- en röntgenstraling (ioniserende straling) en UV-licht (zon). UV-licht kan een crosslink aanleggen tussen twee pyrimidines (C/T), waarbij een cyclopyrimidine dimeer of een 6-4 fotoproduct gevormd wordt. Röntgenstraling kan leiden tot het ontstaan van breuken in beide DNA-strengen (dubbelstrengs DNA breuk).
Wat voor soort DNA beschadigingen zijn er?
- Chemische adducten
- Intrastreng crosslinks
- Interstreng crosslinks: link tussen de twee strengen.
- DNA strengbreuken, door een dubbelstrengs breuk valt een chromosoom in tweeën.
- Basepaar mismatches
Wat zijn voorbeelden van kleine adducten? En waarom noem je dit kleine adducten?
Spontane hydrolyse, deaminatie, oxidatieve DNA schade zorgen niet voor het verstoren van de DNA helix. Je noemt dit kleine adducten.
Hoeveel celbeschadigingen vinden er plaats per cel per dag?
75.000 beschadigingen per cel per dag.
Welk DNA-reparatiemechanisme hoort bij welke beschadiging?
- Chemische adducten: DNA-dubbele helix verstorend –> NER (grote adducten)
- Chemische adducten: DNA-dubbele helix nier-verstorend –> BER (kleine adducten)
- Intrastreng crosslinks –> NER
- Interstreng crosslinks –> HR (homologe recombinatie)
- DNA streng breuken enkelstrengs –> BER
- DNA streng breuken dubbelstrengs –> HR en NHEJ (niet homologe eindverbinding)
- Basepaar mismatches –> mismatch reparatie
Wat is een template? En waarom zijn templates nodig?
Een template is ene voorbeeld van hoe het DNA er in eerste instantie uit zag, het zorgt voor de nauwkeurigheid van herstel.
Welke soorten templates zijn er? En waar dienen ze voor?
- Complementaire DNA-streng: geschikt voor het herstel van DNA-schade waarbij alleen één van beide DNA-strengen is beschadigd, zoals bij: mismatched baseparen, intrastreng DNA-crosslinks, enkelstreng DNA-breuken.
- Zusterchromatide (na replicatie): geschikt voor het van DNA-schade waarbij beide DNA-strengen zijn beschadigd, zoals bij: interstrengs DNA-crosslinks, dubbelstrengs DNA-breuken.
- Homoloog chromosoom: geschikt voor het herstel van DNA-schade waarbij beide DNA-strengen zijn beschadigd zoals bij: interstrengs DNA-crosslinks, dubbelstrengs DNA-breuken.
Hoe vindt de herkenning van DNA-schade plaats bij het BER?
Herkenning van DNA schade, dit gebeurt met behulp van DNA glycosylase. DNA glycosylase trekt de foute base naar buiten (base flipping). UNG voor uracil en OGG1 voor 8-oxoguanine. OGG1 hydrolyseert het aminozuur van de suiker. UNG verwijdert het ongewenste uracil.
Hoe vindt de excisie van DNA-schade plaats bij het BER?
AP endonuclease (wat een abasische plaats herkent) maakt een breuk aan de 5’ kant van de abasische site, waardoor een enkelzijdige breuk ontstaat. Er kunnen nu twee dingen als herstel gebeuren.
Hoe vindt de herstel van DNA-schade plaats bij het BER? Welke twee manieren zijn er?
a. Long patch: opengeknipt DNA aan de ‘5 kant, DNA-polymerase kan hechten, er vind DNA synthese plaats. Er blijft nu nog wel een flap over van het oude DNA die wordt door flap endonuclease verwijderd. Het nieuwe DNA wordt aan elkaar geplakt door ligase.
b. Short patch: ook aan 3’ kant van de beschadiging wordt een knip gemaakt (door dRP lyases). Zo wordt de abasische nucleotide weggeknipt zonder te veel aan het DNA te veranderen. Door een polymerase en ligase wordt het ontstane gat weer dichtgemaakt. In dit geval wordt er dus maar één nucleotide ingebouwd op de plaats waar de enkele abasische nucleotide is weggeknipt.
Wat houdt het globaal genoom NER in?
Herkent beschadigingen door het hele genoom heen. Hiermee worden voornamelijk mutaties voorkomen. Een eiwitcomplex (met XPC, CETN12 en RAD23B) scant het DNA op beschadigingen. Bij het stuiten op een laesie, bindt een ander eiwitcomplex (UV-DBB). Het verdwijnen van RAD23B van het eiwitcomplex is het signaal voor een ander groot complex om te binden, namelijk transcriptiefactor IIH (TFIIH), dit eiwit bindt aan de promotor.
Wat houdt het transcriptie gekoppelde NER in?
Herkend alleen beschadigingen in de getranscribeerde streng van het DNA, voornamelijk om celdood te voorkomen. Overmatige celdood leidt tot versnelde veroudering. Wanneer bij transcriptie RNA-polymerase vastloopt door een beschadiging in het DNA, wordt een signaal afgegeven om het reparatieproces op te starten, de fout wordt eerst herkend door RNA polymerase II. CSB- en CSA-eiwitten zijn nodig om dit signaal te herkennen en op te lossen. Er ontstaat een transcriptie blok, wat componenten van het NER aantrekt, waaronder TFIIH. CSA trekt het complex naar achter.
Wanneer lopen de NER paden weer gelijk? En hoe loopt het dan verder?
Vanaf het moment dat TFIIH is gebonden loopt het proces van NER bij beide paden gelijk. XPD en XPB in TFIIH zorgen met behulp van DNA-helicase dat het DNA ter plekken van de laesie wordt ontwonden. XPA controleert of er daadwerkelijk sprake is van een beschadiging. Wanneer dit het geval is, wordt door XPF een knip gemaakt aan de 5’ kant van de laesie. Dit markeert het point of no return. Hierna wordt er een knip gemaakt aan de 3’ kant van de laesie door XPG. Het resultaat is dat er een stuk DNA (20-30 nucleotiden) is weggeknipt, inclusief de DNA beschadiging. DNA-polymerase vult dit gat op, waarna m.b.v. ligase het gat gelijmd wordt.
Wat zijn de klinische symptomen van Xeroderma pigmentosum (XP)? En hoe erft het over?
Xeroderma pigmentosum (XP): autosomaal recessief
Klinische symptomen:
- Zongevoeligheid
- Droge, harde huid
- Pigmentatie afwijkingen
- Cataract (staar)
- Huidkanker (> 1000x hogere kans). Deze mensen kunnen nooit in de zon, de kans is te groot dat ze huidkanker ontwikkelen.
- Versnelde neurologische achteruitgang
Wat zijn de klinische symptomen van Cockayne Syndroom (CS)? En hoe erft het over?
Cockayne Syndroom (CS): autosomaal recessief
Klinische symptomen:
- Zongevoeligheid
- Groei achterstand
- Neurologische achteruitgang
- Netvliesafwijkingen
- Versnelde veroudering
- GEEN huidkanker
