Replikation und Reparationsmechanismen der DNA Flashcards
Was bedeutet Replikation?
- Vollständige Verdopplung des Chromosomensatz
- Herstellung einer Kopie eines DNA-Doppelstrangs während der Zellteilung (S-Phase)
Woher stammt die Energie für die DNA-Synthese? (Replikation)
- aus der Spaltung der Phosphosäureanhydridbindung zwischen alpha und beta Phosphatgruppen der Nucleotide
In welche Phasen kann man die Replikation unterteilen?
- Initiation
- Elongation
- Termination
Welche Enzyme sind bei der Initiationsphase der Replikation beteiligt?
- Helikase zum Auftrennen der Stränge
- Topoisomerase 1/2
- SSB verhindert direkte Rückbindung der Stränge
–>Topoisomerase 1 spaltet einen Strang ohne ATP-Verbrauch
–> Topoisomerase 2 spaltet beide Stränge unter ATP-Verbrauch
Wie läuft bei der Replikation die Initiationsphase ab?
- spezielle Proteine erkennen und bin am “ori”
- Helikase beginnt am ori mit ATP-abhängiger Auftrennung des Doppelstrangs zu Einzelsträngen
- Topoisomerase 1/2 spalten
- SSB verhindert direkte Rückbindung
Wofür steht der Begriff “ori”?
- origin of replication
Wie läuft die Elongationsphase der Replikation ab?
- Primersynthese (alpha Polymerase)
- DNA-Synthese (delta Polymerase)
- Proofreading ( delta PM mit exonucleaseaktivität)
- Entfernen der Primer (FEM-1)
- Auffüllen der Lücken (PM)
- Verbinden der Enden (Ligase)
Welche Proteine benötigt die Elongationsphase?
- Polymerase alpha, delta
- Clamp loader
- Ligase
- (Replisom)
Wodurch wird die Termination beendet?
- durch ein Aufeinandertreffen von zwei Replikationsblasen
An welchem Strang findet die Replikation statt?
- nur am Leitstrang
- freie 3’-OH-Gruppe
Was sind Telomere?
- nicht codierende DNA-Abschnitte aus einigen 1.000 bp an den Enden von linearen Chromosomen
- Sequenzwiederholung (GGGTTA)
Was ist die Funktion der Telomere?
- verhindern Verlust von Strukturgenen während der Replikation
–> Leitstrang mit 5’Ende kann komplett synthetisiert werden
–> 5’-Ende des Folgestrangs wird kürzer
Was ist eine Telomerase?
- ist eine RNA-abhängige DNA Polymerase
> reverse Transkription
Was wird zu endogenen Ursachen für Fehler in der DNA-Sequenz gezählt?
- Replikationsfehler
- Chemische Instabilität
Was für Replikationsfehler gibt es?
- Repetetive Sequenzen: Polymerase ist fehleranfällig beim Ablesen repetetiver Sequenzen, insbesondere bei Triplettrepeats –> Chorea Huntington
- Keto-Enol-Tautomerie: Thymin paart mit Guanin statt mit Adenin
Was für chemische Instabilitäten gibt es?
(Endogene Ursachen für Fehler in der DNA-Sequenz)
- Depurinierung: Thermische Spaltung der N-glykosidischen Bindung
- Schädigung durch Radikale
- spontane oxidative Desaminierung:
5-Methylcytosin zu Thymin
Cytosin zu Uracil
–> Fehlpaarung
Was wird zu exogenen Ursachen für Fehler in der DNA-Sequenz gezählt?
- chemische Noxen
- physikalische Noxen
–> Ionisierende Strahlung - Einzel- und Doppelstrangbrüche
–> benachbarte Pyrimidinbasen bilden Dimere (Thymindimere)
-> Replikationsstopp
Was gibt es für DNA-Reparaturmechanismen?
- Mismatch-Reparatur (Fehlpaarung)
- Basenexzisionsreparatur
- Nucleotidexzisionsreparatur
- Reparatur von Doppelstrangbrüchen
Was ist die Mismatch-Reparatur?
- behebt noch während der Replikation Fehler, die nicht durch die Proofreading-Funktion der Polymerase behoben wurden
Was ist die Basenexzisionreparatur?
- Entfernung desaminierter oder oxidierter Basen, durch Ausscheiden des fehlerhaften Desoxyribonucleotids
Welche Enzyme werden bei der Basenexzisionsreparatur benötigt?
- DNA-Glycosylase
- AP-Endonuclease
- Phosphodiesterase
- DNA-Polymerase ß
- DNA-Ligase
Wie funktioniert die Basenexzisionreparatur?
- Erkennung durch Glycosylase und Entfernen der Base
- Entfernen des Desoxyribosephosphat durch AP-Endonuclease und Phosphodiesterase
- Polymerase füllt Lücke
- Ligase verbindet Enden
Was ist die Nucleotidexzisionsreparatur?
- Reparatur von DNA-Schäden, die die Raumstruktur der DNA verändern (z.B. bei Bildung von Thymindimeren) durch Ausschneiden mehrerer Nucleotide
Welche Enyzme werden bei der Nucleotidexzisionsreparatur benötigt?
- Proteinkomplex zum Erkennen des Schadens
- Transkriptionsfaktoren
- Endonuclease
- Polymerase
- Ligase
