VL 15: Mutationen, ihre Auslöser und Gegenmaßnahmen, insbesondere DNA-Reparatur Flashcards
Welche Arten von Mutationen gibt es?
negative: misssense, nonsense
neutrale: stumme mutation, sinnmutation
positive
Was ist missense Mutation?
Wenn eine Mutation eines mRNA-Tripletts zur Umcodierung zu einer anderen AS führt
Was ist nonsense Mutation?
Mutation eines mRNA-Tripletts was zu einer Codierung eines Stop-Codons führt
das Gen wird nur verkürzt Translatiert und es entsteht ein Nonsense-Protein
Was ist stumme Mutation?
Eine Punktmutation die sich aufs translatierte Protein nicht auswirkt
trotzdem potentiell schlecht, da TF evtl nicht mehr binden können
Welche Mutationstypen gibt es?
Missense / Nonsense / stumme Mutationen
Rasterschubmutationen
Transitionen / Transversionen
Suppressormutationen
Reversionen
Was ist eine Rasterschubmutation? und welche Arten gibt es?
Addition und Deletion
Leseraster verschiebt sich durch Hinzufügen oder Entfernen einer Base aus nur einem der Stränge der Helix
Was ist eine Transition?
Verschiebung von einer Purinbase zur anderen oder von einer Pyrimidinbase zur anderen
Was ist eine Transversion?
Verschiebung von Purinbase zu Pyrimidinbase oder von einer Pyrimidinbase zu Purinbase
Was ist eine Suppressormutation?
Ein durch Mutation entstandenes STOP-Codon kann durch eine Mutation am Anticodon einer tRNA ausgeglichen werden
Was versteht man unter einer Revesion?
Eine Punktmutation kann reversiert werden d.h. durch ein zweites Mutationsereignis rückgängig gemacht werden
Wie hoch ist die Mutationsrate bei Eukaryoten im Vergleich zu Prokaryoten?
relativ ähnlich
Basenaustausch pro Nukleotidpaar/Genraktion : 1x10^-8
Wodurch kann die Mutationsrate bei Bakterien erhöht werden?
durch generelle Ausschalten von Kontrollmechanismen bei der Replikation
durch Expremieren von solchen Polymerasen die mit höherer Wahrscheinlichkeit “Fehler” machen
Was ist negative Mutation?
führen zu verringerter Enzymaktivität ( <20% )
–> veränderte Genwirkung (leaky)
oder zu keiner Enzymaktivität mehr –> fehlende Genwirkung
Was ist neutrale Mutation?
führt zu gleicher Enzymaktivität –> normale Genwirkung
Was ist positive Mutation?
führt zu erhöhter Enzymaktivität ( >100% )
Mutationen sind immer….
ungerichtet
An welchen Basen kann Tautomerieverschiebung stattfinden?
Thymin und Cytosin
Wann sind wir der meisten Strahlung ausgesetzt?
Beim Arztbesuch (Röntgen)
durch Radon in der Luft
Was ist die Tautomerieverschiebung
Veränderung der HBB-Anzahl durch Positionsänderung eines delokalisierten Elektronenpaares –> dadurch abnormale Basenpaarung
Welche Arten von Schäden können an Basen auftreten?
Alkylaiton
Oxidation
Desaminierung
Hydrolyse (Abspaltung vom Zucker)
Was geschieht bei der Desaminierung und durch welche Stoffe kann diese hervorgerufen werden (bei Cystein)?
Depyrimidierung:
Desaminierung ist spontan - Exocyclische Aminogruppe am Cystein wird durch Sauerstoff ersetzt
–> Uracil entsteht
–> Uracil darf in DNA nicht vorhanden sein –> wird durch Kontrollmechanismus erkannt und durch uracil-dna glykosylase herausgeschnitten (apyridinische stelle: informationsverlust)
Durch Nitrat, Nitrit, salpetrige säure
Was bezeichnet man als AP-Stelle?
eine Stelle in der DNA, die weder Purine noch Pyrimidine enthält
meist wegen eines DNA-Schadens oder einer DNA-Glykosylase
Was ist spontane Depurinierung?
Purinbasen können relativ leich einfach aus der DNA “herausfallen”
hier werden dann bevorzugt Adenin-Nucleotide eingebaut
Wieso werden an AP-Stellen bevorzugt Adenin-Nucleotide eingebaut?
Weil sehr viel ATP in den Zellen verfügbar ist
Welche Schäden kann die DNA durch ionisierende Strahlung erfahren?
Einzelstrangbruch
Doppelstrangbruch
crosslinks
Beschädigung der Basen
Was passiert bei der UV-Mutagenese?
benachbarte Pyrimidin-Dimere werden miteinander verbunden, Störung der helikalen struktur
Welche Gegenmaßnahmen für DNA-Schäden gibt es?
Passiv (Schutz)
Aktiv (Reparatur)
Toleranz (Aufschub der Reparatur auf später)
Was passiert bei der Toleranzmaßnahme gegen DNA-Schäden?
Expression von Rettungssystemen, die die DNA-Integrität wieder herstellen aber Mutationen zurücklaseen
Welche aktiven Reparaturmaßnahmen gibt es bei DNA-Schäden?
direkte Eliminierung (Photoreaktivierung, Dealkylierung)
Exicion des Schadens - Wiederherstellung der DNA
Rekombination (Verpflanzung eines intakten Bereichs)
Welche Arten der Doppelstrang-Reparatur gibt es?
homolog
nicht-homolog (end-joining)
Wie wird ungewollte Methylierung der DNA (z.B. durch Umweltgift) behoben?
durch eetfernen der Methylgruppe durch Alkyltransferasen
Was sind Alkyltransferasen und was machen sie
sog. Selbstmordenzym
Demethyliert DNA bei ungewollter Methylierung
wirkt stöchiometrisch und nicht katalytisch
Was bedeutet MMR?
Mismatch Repait
Wie verläuft die MMR (mismatch repair)?
MutS-Dimer scannt die neu gemachte DNA direkt nach der Replikation
lokalisiert Mismatch und bindet hier unter ATP-Verbrauch
Linker (MutL, MutH) binden unter ATP-Verbrauch (haben Helikase- und Exonukleasefkt.)
MutL erkennt Methylierung auf Template-Strang
MutH schneidet neuen Strang einige Nukleotide vor Mismatch-Stelle
Polymerase I komplettiert Strang wieder mit richtiger Basenkombination
In welchem Zeitraum kann MMR (mismatch repair) stattfinden?
DNA wird nach Replikaiton methyliert (am Rückrad)
MMR kann nur solange erfolgen bis DNA methyliert ist (relativ kurzes Zeitfenster)
Welches Enzym methyliert die DNA nach der Replikation?
dam-Methylasen
Was bedeutet BER?
Basen-Exzisionsreparatur
Prinzip der BER
bei kleineren Schäden
Überwachung des Genoms
Erkennung und Prozessierung durch Herausdrehen der beschädigten Base
Hydrolyse der glykosidischen Bindung zwischen Base und Zucker –> apurinische Stelle (AP-Stelle)
Prozessieung der AP-Stelle durch Ausschneiden des Zuckers + Phosphats
Auffüllen der Lücke und Ligation
Welche Enzyme übernehmen das Scanning bei der BER?
Vielzahl von mutationsspeziefischen Glykosylasen
Wofür steht NER?
Nukleotid-Exzisiondreparatur
Prinzip von NER
bei größeren geometrischen Veränderungen der Helix
erkennt zB Thymindimere oder Verzerrungen der Helix
Nuklease schneidet beidseitig der Läsion –> mehrere Basenpaare der DNA werden entfernt und durch Polymerase- und Ligationsaktivität ersetzt
Wofür ist TFIIH wichtig?
Wichtig für Lichtschäden Repatarur
hat auch Helikasefunktion bei Translation
Was geschieht bei der nicht-homologen Doppelstrangreparatur?
Doppelstrang wird beschädigt (zB durch UV-Strahlung)
Basen an den Bruchstellen werden von Nukleasen “abgefressen”
zwei Bruchstellen werden zusammengefügt
keine Garantie, dass die richtigen beiden Enden zusammengefügt wurden da bei Lichtbeschädigung in dern Regel viele solcher Bruchstellen entstehen
Geninformation geht auch bei korrekter Kombination verloren (durch fehlende Basen)
Was geschieht bei der homologen Doppelstrangreparatur?
Bruch der Doppelhelix –> Bruchstellen werden von Nukleasen begradigt
fehlende Basensequenz wird vom homologen Chromosom kopiert und die Lücke aufgefüllt
Arten und Ursachen
Arten:
Genmutationen
Chromosomenmutationen
Genommutationen
Ursachen:
Spontan
Induziert
Wie verläuft Anpassung durch Mutationen?
Ungerichtet
ZB Stress auf Bakterien: mutationsrate steigt, Reparatur inhibiert durch andere Polymerase, wahrscheinlichkeitneines glückstreffers steigt
Somatische mutation
Nicht vererbar
Keimbahnmutation
Vererbare mutation
Spontane Mutationen entstehen durch
Replikationsfehlee Reparaturfehler Transposition Radikale Hydrolytische desaminierung von 5'metgylcystein zu thymin Tautomerverschiebung
Induzierte Mutationen entstehen durch
Physikalische , chemische mutagene
Passiver Schutz
Pigmente Radikalfänger Enzyme Redox-Puffer Räumliche trennung
