Opravy DNA Flashcards
Mutace - termín, frekvence
- H. de Vries (1901)
- Frekvence: 10^-6 až 10^-11 chyb na jeden replikační cyklus
- = dědičné formy fenotypu, které nejsou podmíněny segregací ani rekombinací
Dělení mutací podle rozsahu (Genové, genomové, chromosomové)
- Genové - postižen jednotlivý gen
- Genomové - změna struktury chromosomů, pořadí genů/centromer
- Chromosomové - celková změna genomu (polyploidizace, aneuploidizace)
Dělení mutací podle následků (Missense, silent, samesense, nonsense, supresor, letální)
- Missense - s chybným smyslem, změna kodonu pro AMK za kodon pro jinou AMK (sickle cell)
- Silent - neutrální substituce, bez projevu
- Samesense - se stejným smyslem, synonymní substituce, záměna tripletu za triplet pro stejnou AMK
- Nonsense - nesmysl, vznikne STOP kodon
- Supresor - vznikne supresor jinde než v místě mutace (když vznikne nonsense, např. záměna UGG na UGA, může vzniknout tRNA rozeznávající UGA jako normální kodon -> vliv na všechny UGA)
- Letální - smrt
Dělení mutací podle mechanismu (Bodové - tranzice, transverze; posunové - inzerce, delece)
BODOVÉ = ZÁMĚNOVÉ:
- Tranzice - záměna Pu -> Pu nebo Py -> Py
- Transverze - záměna Pu -> Py nebo Py -> Pu
POSUNOVÉ:
- Inzerce - vsere se tam jeden či více nukleotidů
- Delece - ztratí se jeden či více nukleotidů
Chyby při replikaci - jak je napravit
- chybné párování bází = mismatch
- možné trvalé mutace
- případné chyby koriguje 3’-5’ exonukleázová aktivita palm domény DNA polymerázy (tlačítko DELETE)
MISMATCH REPAIR SYSTEM: - Oprava opravy
- opravuje chyby, které přehlédla DNA polymeráza
- zvyšuje přesnost replikace 100-1000x
- u E. Coli komplex Muts-DNA (kleště na ořechy 🌰)
Poškození DNA - typy
- méně než 1:1000 je trvalá mutace
- 1.DEPURINACE
- 2.DEAMINACE
- 3.ALKYLACE
- 4.OXIDACE
- 5.UV ZÁŘŘENÍ
- 6.γ ZÁŘENÍ A RENTGENOVÉ ZÁŘENÍ
- 7.ANALOGY BÁZÍ
- 8.SPONTÁNNÍ ZMĚNY V DNA
- 9.INTERKALAČNÍ ČINIDLA
Poškození DNA - Depurinace
- štěpení N-glykosidické vazby -> vznikne depurinované místo
Poškození DNA - Deaminace
- C -> U = C:G -> U:A
- A -> hypoxantin = A:T -> Hx:T -> Hx:C -> C:G
- 5-methylcitosin -> vznik T
- G -> xantin
Poškození DNA - Alkylace
- methylové či ethylové skupiny jsou přeneseny na reaktivní místa v bázích nebo na fosfátové kostře DNA
- Alkylační činidlo - např. nitrosaminy
- O6-methylguanin páruje s T
Poškození DNA - Oxidace
- radikály O2-, H2O2, OH*
- oxidace G -> 8-oxoguanin -> 8oxoG páruje s C i A = TRANSVERZE
Poškození DNA - UV záření
- silná absorbce při 260 nm
- vznik T-T dimerů, T-C dimerů
- neschopné párování -> zastavení replikační vidličky
Poškození DNA - γ záření, rentgenové záření
- PŘÍMÝ ÚČINEK - ds zlomy v DNA
- NEPŘÍMÝ ÚČINEK - generalizace radikálů
Poškození DNA - Analogy bází
- jsou vysoce mutagenní
- nepárují přesně -> chyby v replikaci
- 5-bromouracil (analog T) páruje s G (T:A -> 5Br:A -> 5Br:G)
- některá antibiotika a antivirotika fungují na způsobu zařazení analogů nukleotidů, např. Remdesivir, Molnupiravir
Poškození DNA - Interkalační činidla
- polycyklické kruhy se vážou k bp na DNA
- způsobují inzerce a delece
- vserou se tam, velmi nebezpečné
Poškození DNA - Spontánní změny v DNA
- oxidační poškození
- hydrolytické poškození
- alkylace - methylace, ethylace
Oprava poškozené DNA - typy
- Přímé opravy DNA
- Fotoreaktivace
- Odstranění methylace - Excizní reparace
- Base excision repair
- Nucleotide excision repair - Rekombinační reparace
- DSB dráha: ds break repair
- NHEJ: nonhomologous end joining - Nepřesná reparace (Error prone repair)
- translesion DNA syntéza
Oprava poškozené DNA - Přímé opravy DNA
- rozbiju Bugatti -> kladivem to sklepu
FOTOREAKTIVACE: - DNA fotolyáza po osvětlení opraví pyrimidinové dimery
- využívá energii viditelného světla
- např. oprava spojených T dimerů z UV záření
ODSTRANĚNÍ METHYLACE z O6-methylguaninu: - Methyltransferáza (sebevražedný enzym) odstraní methylovou skupinu vazbou na cystein
- energeticky velmi náročné
Oprava poškozené DNA - Excisní reparace
- rozbiju Bugatti -> koupím nový blatník
- oprava je závislá na ds, probíhá podle nepoškozeného vlákna
- neopraví ss úseky
- oprava deaminace A či G
- T nelze deaminovat
- deaminací C vznikne T párující s G -> odstraní DNA glykozyláza (až 1/3 mutací)
- Pokud se reparace nestine před reparací -> fail-safe opravné systémy
- 1.Rozpoznání poškozené DNA a odstranění pomocí enzymů ,,DNA repair nucleases’’, hydrolýza fosfodiesterových vazeb -> mezera v poškozeném řetězci
- 2.DNA polymeráza - vazba k 3’OH skupině a dosyntetizování poškozeného vlákna
- 3.Spojení přerušené fosfodiesterové kostry pomocí DNA ligázy
BASE EXCISION REPAIR - DNA glykozylázy: - rozpoznají specifické typy modifikovaných bází a katalyzují jejich odstranění štěpením N-glykosidické vazby
- více typů , u člověka 8
- skenují DNA a využívají base-flipping
NUCLEOTIDE EXCISION REPAIR: - oprava skoro každého poškození
- hledá chyby v dvoujšroubovici, ne jednom vlákně
TRANSCRIPTION-COUPLED DNA REPAIR: - RNA pol. funguje jako senzor poškození
- schopný zachránit tRNA polymerázu zastavenou na chybě DNA
- u Eukaryot je to důležité pro TFIIH
Proč byl v DNA U nahrazen T?
- spontánní změna C->U je bez problémů odstraněná DNA glykozylázou, ale u přirozeného výskytu U by nebylo možné rozeznat chybu od správného zařazení
- asi proto je v DNA místo U používán T, bo U je rozeznán jako nepřirozená báze
Oprava poškozené DNA - Rekombinační reparace
- oprava ds zlomů
- poškození DNA ionizačním nebo rentgenovým zářením, oxidačními látkami
Oprava poškozené DNA - Nepřesná reparace DNA
TRANS-LESION DNA SYNTHESIS:
- DNA pol. narazí na chybu -> rozpustí clamp protein i polymerázu
- speciální translezní DNA pol. sice vyžaduje templát, ale není závislá na párování bází , takže generuje chyby
Komplex Muts-DNA
- Mismatch DNA opravný protein u E. Coli
