Rekombination och transposition Flashcards
Hur kan genetiska sjukdomar behandlas?
- Behandling av symtom
- Replacement therapy = enzym eller hormon som saknas pga mutation tillsätts
- Cell replacement therapy = funktionella celler tillsätts om lämplig donator hittas
- Genterapi = korrigering av muterad gen genom att addera en funktionell gen
Vilka är de olika formerna av genterapi?
- HOMOLOG REKOMBINATION
- Funktionella genen tillsätts i patientens celler i en vektor, hoppas på ett genetiskt utbyte mellan funktionell gen och den muterade → kommer endast fungera om den tillsatta genen och muterade i hög grad är homologa (lika). Cellens egen reparationsprocess utnyttjas - TRANSPOSITION
- Funktionell gen tillsätts i en vektor i patienten → vektorn integreras slumpmässigt i värdens DNA. Dock risk att genen inkorporeras på ett ställe där det hindrar en annan gens funktion - KOMPLEMENTERING
- Funktionell gen tillsätts i t.ex. plasmid, målet är den EJ ska integreras i värdens DNA utan ska transkriberas separat → kan vara problem; antingen sker ingen transkriptioneller så bryts genen ned av kroppens immunförsvar
Vad är ett transposon? Klasser?
- DNA-sekvens som kan byta position inom genomet
2 klasser som använder sig av olika mekanismer för att byta plats:
- Klass 1 → retrotransposon
- Klass 2 → DNA transposon
Vad är DNA-transposon?
- Transposon som finns i alla levande celler, dvs i både eukaryoter och prokaryoter
Insertion sequence → enklaste transposonerna, endast ca 700-1500 bp långa. Har generna som krävs för transposition i mitten samt DNA-sekvenser i omvänd ordning på båda sidor, s.k. INVERTERADE UPPREPNINGAR
Composite transposon → har en central region med strukturella gener, ofta finns en gen för antibiotikaresistens här. På båda sidor om centrala regionen finns inverterade IS-element
Vad är ett transposas?
“Verktyg” som används av DNA-transposon för att de ska kunna flytta sig inom genomet
- Ett ENZYM vars gen finns i MITTEN AV IS → enzymet känner igen ändarna på DNA-transposon och vet exakt vilken DNA-sekvens som ska flyttas inom genomet
Hur förflyttar sig DNA-transposas inom genomet? ÖVERSIKTLIGT
- Cellens maskineri transkriberar den transposas-kodande regionen → transposas mRNA
- Cellens maskineri translaterar transposas mRNA till TRANSPOSAS
- Transposas identifierar en TARGET SEQUENCE, dvs en plats i DNA:t dit DNA transposon ska flyttas. Finns två vägar att gå som jag inte ska gå in på ytterligare
Vad är ett retrotransposon?
- Transposon som använder sig av en “cut and paste”-mekanism med RNA som intermediär. Finns 2 typer
Vilka är de två typerna av retrotransposon?
- LTR retrotransposon → har LTRs (long terminal repeats) på vardera sidor, är långa DNA-sekvenser som upprepas hundratals eller tusentals gånger. Har gener för 2 proteiner: integras (fungerar som transposas) och omvänt transkriptas → är således retrovirus-liknande
- Non-LTR retrotransposon → har inte LTRs. Är EJ retrovirusliknande pga använder INTE INTEGRAS för att integreras i värdcellens genom
Vilka är de olika typerna av non-LTR retrotransposon?
- LINE = long interspersed elements, har 2 ORF (open reading frames) som kodar för enzymerna OMVÄNT TRANSKRIPTAS & ENDONUKLEAS → använder dessa för att byta position inom genomet
- SINE = short interspersed elements, kodar INTE för OMVÄNT TRANSKRIPTAS → de enzym som behövs för transposition kodas ej inom retrotransposonet → för att transposition ska ske används enzym som finns kodade i andra positioner i genomet, t.ex. av LINEs
LINEs & SINEs → består av långa repetitiva sekvenser
LINE → utgör ca 21 % av humant genom
SINE → utgör ca 11 % av humant genom
Vad är mekanismen för LTR retrotransposon? Hur förflyttar sig retrotransposon i genomet?
- Cellens maskineri transkriberar retrotransposon-regionen
- mRNA → cDNA (complementary DNA) mha omvänt transkriptas (finns ofta kodat i retrotransposon-regionen)
- Syntes av en andra DNA-sträng
- INTEGRAS katalyserar integreringen av cDNA i target sequence
Hur går det till när retrovirus genom integreras i vårt DNA?
- Virusets RNA konverteras till dubbelsträngat DNA mha tRNA som primer och omvänt transkriptas
- DNA-molekylen blir ett substrat för enzymet integras → tar tag i ändarna på virusets DNA, komplexet tar sig in i cellkärnan
- Integras placerar DNA-molekylen slumpmässigt i någon av värdens kromosomer
- RNA-polymeras II transkriberar den integrerade DNA-molekylen → får ett nytt virus-RNA
Steg 3 och 4 är samma som för LTR retrotransposon
Vad är en pseudogen? Processad pseudogen?
PSEUDOGEN
- Gen som förlorat sin proteinkodande förmåga
- Ej längre aktiv i cellens livsprocesser
PROCESSAD PSEUDOGEN - RETROTRANSPOSITION
- Dupliceras av omvänt transkriptas av mRNA följt av integration av en kopia cDNA till det nya sitet på kromosomen (retrotransposition)
- Resultat: inaktiv genkopia eller PROCESSAD PSEUDOGEN, har inga introner och de normala sekvenserna som styr transkription
(Resultatet av att en mRNA-molekyl har konverteras till en dubbelsträngad DNA-molekyl och integrerats i vårt genom. Får alltså en gen utan exon-intron-strukturen som alltid är inaktiv)
Vad är homolog rekombination?
- Korta DNA-sekvenser byts ut mellan två homologa kromosomer (mellan 2 systerkromatider) alternativt mellan två exakt lika kromosomer (inom en systerkromatid)
- Två dottermolekyler av DNA bildas genom utbyte av två parental strands
Homologa kromosomer = 2 skilda kromosomer som är väldigt lika, lika långa och innehåller samma alleler (genvarianter) i samma ordning
Hur uppstår homolog rekombination hos människan?
- DNA reparation av dubbelsträngat kedjebrott!
- Meios → könsceller skapas. Finns programmerat utbyte mellan systerkromatider: nukleas orsakar ett dubbelsträngat kedjebrott → får ett genetiskt utbyte mellan mammans och pappans kromsomer
- Utveckling av antikroppar i B- och T-celler. Programmerad process → homolog rekombination i gener som kodar för antikroppar → kroppens immunförsvar kan känna igen en enorm mängd främmande partiklar
Hur åstadkoms DNA-reparation med homolog rekombination?
- Har dubbelsträngat kedjebrott → olika proteiner genererar tillsammans en EXONUKLEAS-AKTIVITET så att ssDNA 3’-ändar fås, kan vara hundratals bp långa
- RPA binder in (tsm med andra proteiner) för att hindra att sekundära strukturer skapas. 3’-ändarna börjar sedan leta efter homologa DNA-sekvenser i annan kromosom
- Strand invasion → 3’-ändarna invaderar de identifierade homologa DNA-sekvenserna (intakta) genom att binda in med basparning
- DNA-syntes: DNA-polymeras fyller i ”hålen” → får 2 st s.k. Holliday junction vilket är korsformade strukturer (se bild) → de två DNA-molekylerna blir ”sammanflätade”
- Branch migration → DNA-molekylerna separeras genom att de
först klyvs och sedan ligeras ihop.
