Mutationer och DNA-reparation Flashcards
Typer av mutationer
Mutationer sker ofta, detta är därför inte alltid farligt. Mutationer beror på vilket ställe, vilken förändring det orsakar. En förändring i genomet är därför allvarlig.
Vi har mekanismer som reparerar, så kallad, DNA reparations mekanism
Mutation: Skillnad i DNA sekvens.
Att protein binder till DNA, kan orsaka mutationer, där om kromatin binder hårt uttrycks gener mindre, men om kromatin binder lätt att det uttrycks mer.
Det finns olika typer av DNA förändringar:
Punkt mutation (Point mutation): Ett enda baspar har ändrat.
Insertion: Något tillsatt. Kan ske för stora eller mindre insertion med en sekvens.
Deletion: Tagit bort. Antingen av en stor eller mindre sekvens.
Inversion: Att en bit av DNA har lossnat och satt in igen, men i omvänd riktning. Kan vaar en stor eller mindre DNA sekvens.
Ligas: Som binder ihop DNA-sekvenser
Kan all mutation ärvs?
En mutation som undkommer reparation i en cell som genomgår meios kan bli ett permanent inslag i det genetiska artens mångfald.
Mutationer kan vara ofarliga, eller så kan de ha en allvarlig även dödlig effekt på organismen. Eftersom de kan vara skadliga, har alla organismer DNA-reparationsmekanismer som korrigerar den stora majoriteten av mutationer som uppstår i deras DNA-molekyler.
Trots dessa åtgärder några mutationer glider igenom. Om en mutation som inte har reparerats finns i en cell som genomgår meios och ger upphov till könsceller, då kan mutationen ärvs av en av organismens avkomma. Det kanske då bli ett nytt och permanent inslag i artens genetiska mångfald.
Man ärver mutationer om de inte repareras men endast om de sker i könsceller.
Varför sker mutationer?
Varför sker mutationer?
1) Fel uppstår vid replikation
Vanligt, men vi har intra-reperationssystem. Vissa delar av genomet är svårare att reparera.
2) DNA:t utsätts för mutagena ämnen
Mutagen: Ett ämne som kommer utanför och DNA förändringar ökar. Där mutationer uppstår, där det påverkar oss. Ju mer vi blir äldre desto mer mutationer vi har, desto mer risk för cancer.
Mutagena ämnen = Mutagener: Är potential skadad
Fysiska mutagener: Som strålning och hög värme. UV-strålning kan skada cellerna och leda till mutationer. Celler pågår självmord för att de är riktigt skadade. Det handlar om hur länger pågår exponering t.ex för en tandläkare uppstår mer risk, därför går hen ut ur rummet.
Kemiska mutagener: En typ av kemikalier som ändrar DNA.
Exonukleasaktivitet
Under DNA-replikation, sekvensen av den nya DNA-strängen bestäms genom komplementär basparning.
DNA polymeras ska ta rätt nukleotid, om misstag under replikationen uppstår, känner DNA-polymeras av för att det sker ingen bindning. DNA-polymeras har ofta korrektur läsare, där DNA-polymeras kan gå bakåt.
3 ‘→ 5’ exonukleasaktivitet , som har förmågan att korrigera inkorporerings fel i den nybildade strängen. När DNA-polymeras gör ett misstag, enzymet gå tillbaka och hydrolysera den felaktiga nukleotiden. Denna korrekturläsning av DNA-polymeras förbättrar replikations processen och sänker felfrekvensen.
Mutagena ämne, typer?
Mutagena ämne: skapar eller orsakar mutation:
- Kemiska mutagen: *olika typer av kemiska ämnen med DNA-skadande effekt. kemikalier som har olika effekt på nukleotider. De är oftast ämne som ser som nukleotid som har inte samma egenskaper då får man annat resultat än det man önskar.
- Fysiska mutagen : *ex vis UV-ljus, radioaktivitet, röntgenstrålning. Mutationer förekommer ofta i cancerceller.
Viktiga kemiska mutagen
Viktiga kemiska mutagen:
-Kvävebas-analoger: Strukturen som liknar nukleotider som bygger upp DNA, men de fungerar inte på samma sätt. Om de kommer in till cellen kan hända att DNA polymeraset tar det de istället för den riktiga nukleotiden.
Ämnen som ser ut som nukleotider, och kan ta nukleotids plats, och hoppa in i kedjan. Har inte samma egenpaper, leder till problem med basparning
-Deaminerande ämnen: Tar bort aminogruppen från nukleotiden. Deaminering kan orsaka mutation i DNA.
-Alkylerande ämnen: alkyl grupper sätts på, påverkar nukleotidens egenskaper
-Interkalerande ämnen: Tränger in sig och rubba DNA helix som kan leda till deletion eller insertion när DNA:t ska replikeras. De är oftast större molekyler som rubbar helixens form , där de kommer in mellan strängarna i Helixen.
En kvävebas analog
När kvävebas analonger syntetiseras av cellen resulterar de mutationer. Till exempel har 5-bromoracil samma basparning egenskaper som tymin och nukleotider innehållande 5-bromoracil kan läggas till dotter polynukleotiden vid positioner motsatta som i mallen. Detta innebär att under nästa omgång av replikering finns en relativt stor chans att T parar sig med G snarare än A. Detta resulterar i en punktmutation.
5-bromoracil kan alltså baspara sig med Adenin. Men även med Guanine för att den kan omväxla i sin form och struktur.
Vissa vanliga nukleotider kan även ändra sig struktur och form, men detta är ovanlig.
Deaminerande medel
Deaminerande medel orsakar också punktmutationer. En viss mängd basdeaminering (avlägsnande av en aminogrupp) sker spontant i cellulära DNA-molekyler, varvid hastigheten ökas vid närvaro av kemikalier.
De kvävebaserna som kan deaminerars är adenin, cytosin och guanin.
Thymine har såklart ingen aminogrupp och kan därför inte deamineras.
Deaminering av adenin ger hypoxantin, som parar sig med C snarare än T.
Deaminering av cytosin ger uracil, som parar sig med A snarare än G.
Deaminering av dessa två baser resulterar därför i punktmutationer när mallsträngen kopieras.
Deaminering av guanin är dåligt för cellen eftersom den resulterande basen, xantin, blockerar replikering.
Ett exempel på ett interkalerande medel
Etidiumbromid är ett exempel på ett interkalerande medel som ibland används som en färg för DNA eftersom det fluorescerar när utsätts för ultraviolett strålning. Etidiumbromid och andra interkalerande medel är platta molekyler som kan glida mellan baspar i dubbelspiralen, varvid spiralen lindas upp något och därmed ökar avståndet mellan intilliggande baspar.
Den används för att visualisera DNA. Men den är giftig, därför används den inte längre
Fysiska mutageners effekt på DNA
Det finns en mängd olika fysiska mutagener. Ett exempel är ultraviolett (UV) strålning, som har olika effekter på DNA beroende på typen av strålning och dess intensitet. Punkt, insertion och/ eller deletions mutationer kan uppstå, såväl som svårare former av DNA skada som förhindrar efterföljande replikering av genomet. Vissa typer av joniserande strålning verkar direkt på DNA, och andra verkar indirekt.
Strålning kan leda till att elektroner kan skada DNA. De elektroner som strålningen frigör ger upphov till reaktionsprodukter som skadar DNA. Strålning orsakar förändringar i såväl DNA som på andra sätt.
UV-ljus: Strålning kan leda till konstiga bindningar, som leder till onormal bindningar. Vilket kan väcka till liv skydds mekanismen som kan leda till deletion i sekundär , då den uppfattas som onormalt. Men primärt gör att det sker en onormal bindning
Dimerisering: Reaktionen när två kemiskt lika molekyler förenas.
Fyra olika typer av DNA reparationssystem
Mekanismer för DNA reparation: Vissa mekanismer beror på mutagena eller fel i replikationen.
- Direkt reparation: En enklare modifiering av nukleotiden. T.ex alkylering kan motverkas med direkt reparation. Nukleotiden sitter kvar och felet fixas på plats, eller att strängen är icke-hel, därför kommer ligas att fixa.
- Excision reperation: Att skära bort en bit av DNA och tillverka nytt. En värre skada. Proteiner i cellen skär bort den skadade men även närliggande sekvenser, som kan då tillverkas igen.
1 och 2 används för att laga skador orsakade av mutagena ämnen
- Mismatch repertaion: Liknar Excision reperation. Avsaknad av basparning. Detta har skett som fel på reparation. Samma princip som Excision reperation, Vi tar alltså av även den närliggande sekvensen. Används för att laga fel av reperation.
- Icke-homolog sammanfogning: Dubbelsträngsbrott är farligt, då ligaser som klistrar ihop DNA är icke-specifika, som kan skada mycket, detta kan leda till större förändringar. Med tanke på att när ligas ser en DNA-sträng sätter den ihop den med vilken DNA som helst, vilket leder till större förändring inom cellen. Används för att lagra dubbelsträngsbrott
Icke-homolog sammanfogning
Reparation av dubbelsträngsbrott genom Icke-homolog sammanfogning:
Ku proteiner fäster vid DNA-ändarna på båda sidan av den sönder DNA. Bindningen mellan dessa proteiner drar de två ändarna ihop så att brott kan repareras av ett DNA-ligas.
Dubbelsträngsbrott kan uppstå vid exponering för strålning och vissa kemiska mutagener, och brott kan också inträffa under DNA-replikation. Dessa brott kan repareras genom Icke-homolog sammanfogning process, som involverar ett par proteiner, kallade Ku, som binder DNA:t änder på vardera sidan av sönder DNA. De individuella Ku-proteinerna har en affinitet för varandra, vilket innebär att de två brutna ändarna av DNA-molekylen förs in i närheten och kan förenas tillbaka tillsammans med ett DNA-ligas.
Men det kan orsaka en liten deletion
Icke-homolog sammanfogning och Homolog rekombination
Icke-homolog sammanfogning: Det blir en lagring men inte perfekt. Snabbt men slarvigt
Homolog rekombination: Långsamt men perfekt lagring, då använder cellen den andra allelen som en mall. Den oskadade används alltså en mall för att rätta till felet.
Under S och G fasen, där allaler är nära varandra.
Ibland pågår cellen Icke-homolog sammanfogning, även om den inte är perfekt, för att detta är bättre än att “förstöra” hela processen.
Om cellen inte är G och S, då är det Icke-homolog sammanfogning som väljas
Tyst mutation
Punktmutation äger rum i kodonet och ändrar kodonet men tack vare den genetiska kodens uppsättning påverkas proteinet ej.
I bilden ovan ändras nukleotid 15 från A till G. Detta ändrar det femte kodonet av vår gen från TTA, som kodar för leucin, TTG, som också koder för leucin. Detta kallas en tyst mutation, och eftersom det inte har någon effekt på aminosyrasekvensen för gen produkten är den tyst.
Sickle cell-anemi
Sickle cell-anemi: Orsakas av en punkt mutation. Val istället för Glutamat.
Hemoglobin får fel struktur. Påverkar eukaryota cellens form, den transporterar inte syre lika bra.
