HC 3.2: Het ontstaan van chromosomale afwijkingen

Question 1

maar 2% van al ons DNA zijn genen. 98% van ons genoom codeert dus nergens voor.

Question 2

pakking van DNA:

Answer 2

• elke cel bevat ongeveer 2 meter DNA, ingepakt in een kern van ongeveer 10 micrometer doorsnede
• het DNA zit gewikkeld om histonen
• ook die histonen zitten weer ingepakt in een bepaalde structuur
• uiteindelijk is de meest compacte vorm, waarin het DNA zit ingepakt, de chromosomen

Question 3

die standaard vorm van een chromosoom, de 2 armen die met een centromeer aan elkaar zitten, zie je eigenlijk alleen tijdens de celdeling. in andere situaties ligt het DNA iets minder compact opgeslagen in de celkern.

Question 4

de celcyclus:

Answer 4

• G1 fase: celgroei, we hebben een cel die van elk chromosoom 1 paar heeft, dus 2 homologe chromosomen
• S-fase: verdubbeling van het DNA, er ontstaan 2 zusterchromatiden
• G2-fase: het DNA wordt gecontroleerd op fouten
• M-fase (mitose): chromosomen worden verdeeld over 2 dochtercellen en uiteindelijk ontstaan er weer 2 cellen die identiek zijn aan de cel waarmee de celcyclus begon

Question 5

mitose:

Answer 5

• profase: het DNA wordt steeds verder ingepakt, tot uiteindelijk die chromosoom structuur. condensatie van het DNA.
• pro-metafase: de kernenvelop gaat verloren, waardoor de chromosomen vrij in het cytoplasma liggen.
• metafase: alle chromosomen worden in het midden van de cel in één lijn neergelegd/gepositioneerd
• anafase: de chromosomen worden uit elkaar getrokken en de helft gaat ieder naar een ander uiteinden
• telofase: nieuwe kernenveloppen van de dochtercellen worden gevormd. de chromosomen gaan weer decondenseren.
• cytokinese: het cytoplasma wordt gescheiden, waardoor 2 dochtercellen zijn ontstaan

Question 6

hoe worden de chromosomen tijdens de anafase uit elkaar getrokken?

Answer 6

• dat gebeurt door draden van tubuline, de microtubuli.
• die spoeldraden, microtubuli, komen uit het centrosoom.
• de centrosoom wordt verdubbeld in de S fase
• tussen G2 en M fase, gaan die 2 centrosomen naar de uiteinden van de cel, tegenover elkaar
• die spoeldraden vanuit dat centrosoom worden vervolgens vastgemaakt aan die chromosomen
• 2 dezelfde zusterchromatiden, worden elk aan een ander centrosoom vastgemaakt
• en als ze eenmaal goed aan die draden vastzitten, kan de anafase beginnen

Question 7

er zijn ook tubulinedraden, spoeldraden, die niet van centrosoom naar chromosoom lopen, maar van centrosoom naar centrosoom. die hebben als functie om die twee centrosomen uit elkaar te duwen en dus gescheiden te houden.

Question 8

Technieken om chromosomen te kunnen zien:

Answer 8

• alle chromosomen aankleuren (er bestaan verschillende bandering methoden, bijv. R bandering)
• Fluorescente In Situ Hybridisatie (FISH) (hierbij kan je specifiek naar 1 gen kijken)
• Chromosoom specifieke probes (FISH) (je kan hiermee specifiek naar 1 chromosoom kijken)
• Spectrale Karyotypering (SKY) (alle chromosomen in 1 keer kunnen zien)

Question 9

hoe ontstaan chromosomale afwijkingen?

Answer 9

Breuken in het DNA:
- deletie (een chromosoom wat niet meer aan elkaar gekoppeld wordt, er mist dus gewoon een stuk chromosoom)
- translocaties (verschillende uiteinden worden aan de chromosomen vastgemaakt (bijv. Philadelphia chromosoom))
- dicentrische chromosomen (er ontstaat een chromosoom met twee centromeren)
- acentrische chromosomen (er ontstaat een chromosoom met geen centromeren)

Question 10

in de metafase worden chromosomen uit elkaar getrokken. maar wat gebeurt er in de metafase met een dicentrisch chromosoom?

Answer 10

• een dicentrisch chromosoom heeft 2 centromeren
• als vervolgens aan alle twee die centromeren wordt getrokken, wordt het chromosoom een soort gevierendeeld
• de twee uiteinden van elke chromatide, wordt een andere kant op getrokken
• er wordt zo hard aan die uiteinden getrokken, dat het chromosoom uiteindelijk zal breken
• een deel van dat gebroken chromosoom gaat dan naar de ene dochtercel en het andere naar de ander
• die dochtercellen hebben dus uiteindelijk ook een gebroken chromosoom

Question 11

hoe ontstaan numerieke chromosoom afwijkingen?

Answer 11

• normaal worden die chromosomen aan twee kanten vastgemaakt, dus zijn ze verbonden met 2 centromeren, zodat beide naar 2 verschillende dochtercellen worden getrokken
• het anafase-checkpoint is er om te kijken of de cel er klaar voor is om van de metafase naar de anafase te gaan
• zolang die anafase-checkpoint nog geen ‘akkoord geeft’ hoort de cel niet over te gaan op de anafase
• maar dat gaat soms fout.
• dan kan het dus zo zijn, dat zo’n chromosoom alleen maar aan 1 kant vastzit aan een centromeer
• en als er dan dus getrokken wordt in de anafase, dan worden dus beide zusterchromatiden naar 1 kant getrokken
• de ene dochtercel krijgt 3 chromosomen van hetzelfde soort en de ander 1

Question 12

non-disjunctie:

Answer 12

dus dat niet uit elkaar worden getrokken van 2 zusterchromatiden, waardoor je dus 1 dochtercel krijgt met 3 chromosomen en de ander met 1

Question 13

hoe ontdek je numerieke afwijkingen?

Answer 13

• in het karyogram
• analyse van (CA)n repeats (microsatellieten)
• bij Next Generation Sequencing: verlies van Single Nucleotide Polymorphisms

Question 14

analyse van (CA)n repeats:

Answer 14

• microsatellieten zijn stukken DNA waarin er verschillen zitten tussen mensen hoeveel repeats er zijn
• bijv. van vader 3 repeats en van moeder 6 repeats
• we kunnen die stukken gebruiken om te kijken of die repeats van zowel pa als ma nog aanwezig zijn in de tumor
• er wordt PCR gedaan om te kijken welk allel nog aanwezig is/zijn in de tumor

Question 15

NSG: verlies van Single Nucleotide Polymorphisms

Answer 15

• tussen mensen zitten er miljoenen verschillen in de exacte sequentie van het genoom
• als we NGS doen bij DNA wat uit bloed komt, dan weten we de normale sequentie van een persoon
• je ziet dan dat je op bepaalde plekken in 50% van de gevallen bijv. een A hebt en in de andere 50% van de gevallen bijv. een G
• als je dan de sequentie van de tumor achterhaald en er is op een bepaalde plek in 100% van de gevallen een G aanwezig, dan weet je dus dat je het chromosoom met die A verloren bent
• zo kan je van het hele genoom achterhalen welke stukken chromosoom er nog aanwezig zijn en welke stukken weg zijn

Question 16

hoe ontstaat een deletie?

Answer 16

• er is eerst een dubbelstrengs breuk in het DNA aanwezig
• het ene deel van die streng/chromosoom heeft dan een centromeer, maar de ander niet
• je krijgt dan de mitose
• en in de mitose zal dus dat stukje chromosoom zonder centromeer, niet door een tubuline draad worden vastgemaakt om uitverdeeld te worden
• er blijft dus een stukje chromosoom in het midden hangen
• dat stukje ontbreekt dan dus in de kern van de dochtercellen, maar om die lossen fragmentjes wordt wel een kernenvelop gevormd, er ontstaat een micro-kern om die fragmenten
• je krijgt dus een cel die een stuk chromosoomarm mist in de echte kern

Question 17

chromothripsis:

Answer 17

• chromosomen kunnen in kleine stukjes breken en dan weer aan elkaar gezet worden in een verkeerde volgorde
• en soms zijn er ook stukjes die niet weer terug aan elkaar worden gezet
• dit kan gebeuren met 1 chromosoom of met meerdere

Question 18

genamplificatie:

Answer 18

• genen liggen op een chromosoom
• maar soms zie je dat dat gebied waar dat gen zich bevindt ineens heel groot is geworden
• op zo’n plek bevinden zich dan 100 tot soms wel 1000 kopieën van hetzelfde gen

Question 19

regulatie van replicatie:

Answer 19

• het hele chromosoom moet precies één keer per celcyclus verdubbeld worden
• replicatie gebeurt van een ‘origin of replication’
• elke origin moet maar 1 keer per S-fase starten met verdubbeling
• maar soms start die replicatie meerdere keren, waardoor soms bepaalde stukken van het genoom extra worden verdubbeld en je dus meerdere kopieën krijgt van hetzelfde stuk DNA

Question 20

al deze manieren waarop chromosomale afwijkingen ontstaan, hebben een bijdrage aan de tumorigenese:

Answer 20

activering van oncogenen door:
- translocatie
- verdubbeling van chromosoom (meerdere kopieën van chromosomen, 3 of 4 chromosomen)
- genamplificatie
inactivering van tumor suppressor genen door:
- deletie
- verlies van chromosomen

Question 21

telomeren:

Answer 21

een specifiek structuur.
het is een 6 nucleotide repeat aan het uiteinde
Die telomeren kunnen een telomeer-loop vormen, waardoor die telomeren een soort van verscholen liggen en ze daardoor beschermd zijn tegen afbraak en zodat het niet herkend wordt als breuk.
er zijn een aantal specifieke telomeer bindende eiwitten, die ervoor zorgen dat er een stabiele structuur wordt gevormd aan het einde van een chromosoom, en dus waar het telomeer zich bevindt.

Question 22

wat gebeurt er als die telomeren niet goed beschermd zijn, bijv. doordat 1 van die eiwitten die die telomeer-loop in stand houden, niet meer goed werkt?

Answer 22

• dan worden die uiteinden als een soort breuk herkend
• je krijgt daardoor een soort dicentrisch chromosoom, omdat die telomeren aan elkaar vastgemaakt kunnen worden, want de cel herkent het als een dubbel strengs breuk
• dat dicentrische chromosoom wordt vervolgens uit elkaar getrokken, en we krijgen chromosomale instabiliteit

Question 23

de T-loop (telomeren) is nodig om te voorkomen dat telomeer als breuk wordt herkend door NHEJ.

Answer 23

als telomeren niet zijn beschermd, kunnen ze aan elkaar gekoppeld worden, net als DNA dubbelstrengs breuken. dit gebeurt door niet-homologe eindverbinding (NHEJ)

Question 24

die telomeren hebben dus als doel dat die chromosomen niet aan elkaar worden gekoppeld tot een dicentrisch chromosoom.

Question 25

gedifferentieerde cellen raken bij elke celdeling een stukje van hun telomeer kwijt. dat gebeurt tot het telomeer een bepaalde lengte bereikt, waarop een systeem herkent dat de telomeren te kort worden en dat er gestopt moet worden met delen.

Answer 25

soms kan dat systeem een beetje onderdrukt worden, en delen de cellen toch nog een aantal keer. maar dan zijn de telomeren zodanig kort dat ze fysiek gewoon niet meer kunnen delen.

Question 26

stamcellen hebben een mechanisme waardoor ze hun telomeren kunnen verlengen bij elke celdeling, zodat ze oneindig kunnen delen. voor dat verlengen van die telomeren hebben ze het enzym telomerase.

Answer 26

de meeste cellen in ons lichaam hebben dat mechanisme niet. maar bij het grootste deel van alle tumoren, zijn de tumorcellen in staat om die telomerase weer aan te zetten. zo kunnen tumorcellen dus oneindig blijven delen.

Question 27

alternatieve telomeerverlenging in tumorcellen:

Answer 27

• 85-90% van alle tumoren brengt telomerase tot expressie
• waarom niet 100%
• er is ook nog een ander mechanisme om telomeren te verlengen: ALT
• 10-15% van de tumoren gebruikt dat ALT
• van ALT is nog niet precies bekend hoe het werkt