VL 17: Mutationen Flashcards
1
Q
DNA Sequenzstabilität
A
- Histone stark konserviert, da jede AS wichtig für Interaktionen
- somit sind Histne in viele Organismen fast identisch
- Mutationsraten extrem niedrig
- ca. 1 Mutation in 108 nt pro Generation
2
Q
Mutationstypen (auf welcher Ebene)
A
- Genmutation
- Chromosomenmutation
- Genommutation
3
Q
Auswirkungen von Mutationen
A
- negativ
- z.B. missense, nonsense
- neutral
- z.B. stlle, sense
- positive
- z.B. erhöhte Enzymaktivität durh Mutation
4
Q
Mutationen sind ungerichtet
A
- Die Selektion begünstigt solche Mutanten, die unter den gegebenen Umweltbedingungen einen Vorteil gegenüber dem Wildtyp haben
- Mutation bei Tieren müssen in der Keimbahn stattfinden, damit sie vererbt werden
5
Q
Auswirkungen von Genmutationen (Punktmutationen)
A
- stumme Mutation
- Nt ändert sich, so dass die selbe AS codiert wird
- Nonsense Mutation
- durch Basenänderung entsteht ein Stoppcodon mitten im Gen
- Missense Mutation
- eine andere AS wird kodiert
6
Q
Punktmutationen
A
- Transition
- Purin –> Purin
- Pyrimidin –> Pyrimidin
- Transversion
- Pyrimidin –> Purin
- Purin -_> Pyrimidin
7
Q
Rasterschubmutation
A
- eine Base zuviel bzw. wird eine zu wenig eingebaut
- slippage
- Polymerase rutscht Position weiter
- problematisch bei ORFs
- ganz andere Sequenz
8
Q
Reversion
A
- eine Punktmutation kann revertieren, d.h. durch ein zweites Mutatiosereignis rückgängig gemacht werden
9
Q
Suppressormutation
A
- Mutation in tRNA, können an Stopp-Codon binden
- Ein durch mutations entstandenes Stopp-Codon (z.B. UGA) kann durch eine Mutation im Anticodon einer tRNA ausgeglichen werden
10
Q
Nachteile der Suppressormutation
A
- erkennt stoppcodon abder nicht mehr normales Codon
- isoakzeptorische tRNA
- wobble
- an anderen ‘echten’ Stoppcodonen wird für AS kodiert
- konkurrieren mit release-faktoren
- release factor gewinnt meist
- nicht alle mutieren
11
Q
Wer übrträgt mehr Gendefekte Männer oder Frauen?
A
- Männer, da ständige Spermienproduktion und so höhere Wahrscheinlichkeit bzgl. Mutationen
12
Q
Sind Mutationen zufällig oder das Resultat einer gerichteten Anpassung?
A
- Genmutationen sind ungerichtet
- passieren spontan
- Selektion begünstigt solche Mutnten, die unter den gegeben Umweltbedingungen einen Vorteil gegenüber dem Wildtyp haben
- Mutationen bei Tieren müssen in der Keimbahn stattfinden, damit sie vererbt werden
- Luria/Delbrück Experiment als Beweis
13
Q
Luria-Delbrück Experiment
A
- Kultur von Bakterien, definierte Anzahl von Generationen (4) wachsen lassen
- überlegung: Frequenzen von Mutationen, wenn gerichtet
- Stress mit Phagen, Selektionsdruck
- am ende der Inkubationszeit, Hinzugabe von Phagen
- Anzahl von Plaques (Löcher in Bakterienrasen) → je mehr Plaques desto erfolgreicher die Phage
- Zahl von resistenten Bakterien sollte gleich sein, wenn es sich um gerichtete Mutation handelt
14
Q
Welche Mutation sollte bei Bakterien stattfinden, damit Phagen kein Problem darstellt?
A
- Phage muss Bakterie erkennen
- anderer Rezeptor auf Membran –> Phage erkennt Zelle nicht mehr
15
Q
Wo müssen Mutationen bei Tieren passieren, damit sie an Nachkommen vererbt werden?
A
in den Zellen der Keimbahn bzw, in den Gameten, damit sie an die Nachkommen vererbt werden.
Somatitsche Mutationen können zu Krebs führen.
16
Q
Auswirkung von Mutation in Hinblick auf Selektion/Evolution
A
17
Q
Ursachen spontane Mutationen
A
- Replikationsfehler
- Reparaturfehler
- Radikale
- Transposition, Mutagene
- springen und zerstoeren DNA
- hydrolytische Desaminierung von 5-Methylcytosin zu Thymin
- Makromolekuele kaputt
- Tautomerverschiebung
18
Q
induzierte Mutationen
A
- durch physikalische und chemische Mutagene
- giftige Substanzen
19
Q
Tautomerverschiebungen
A
- Tautomer = Isomere die schnell ineinander übergehen
- Basen in Isomerform = Tautomerie (Verschiebung von e-)
- es entstehen anormale Basenpaarungen
- relevant während Replikation
- auf eiem Strang ntsteht so Punktmutation
- Polymerase erkennt iso-Basen als andere
- in normaler DNA-Form Tautomerisierung irrelevant, da Basenpaarung schon festgelegt
- Auch möglich: ungewöhnliche BP in der Replikation: GA/GU (Wobble)
20
Q
Schäden an Basen
A
- spontan oder Gifte
- Hydrolyse
- glykosidische Bindung
- wo Zucker an base gebunden
- labile Verbindung
- Oxidation
- Angriff Doppelbindungen
- Alkylierung
- Krebserregend
- andere Basenpaarung
- Deamination
21
Q
Desaminierung
A
- Hydrolyse der exocyclischen Aminogruppe
- spontan oder durch Nitrat, Nitrit, salpetrige Säure
- C –> U => GU Paarung in DNA –>wird als Schaden erkannt
- Entfernung durch DNA Glykosylase
- Grund warum kein U in DNA
- vor allem Stellen mit 5-Methylcytosin mutieren oft zu Thymin
- Sequenz nach Replikation
- CpG-Inseln hotspots für spontane Mutionen
22
Q
Hydrolyse - Depurinierung
A
- apurinische Stelle –> Verlust genetischer Info
- durch Hydrolytische Spaltung der glykosidischen Bindung wird Base frei
- Im Genom eines Säugers entstehen bis zu 10 000 Apurin-Stellen/Tag
- an AP-Stellen werden gegenüber der informationslosen Stelle bevorzugt Adenen-ukleotide eingebaut
- Es gibt auch Depyrimidinierung (seltener)
23
Q
Oxidation
A
- Angriff der Doppelbindungen durch reaktive Sauaerstoff-Spezies (O2-, OH, H2O2)
- Verlust der Planarität
- oxoG –> Paarung mit A
- Thymin-Glycol –> blockuert die Replikation
24
Q
Ames-Test: wie mutagen ist eine chem. Substanz
A
- Bakterienstamm mit bestimmter Mutation zB Salmonella mit Histidin Auxotrophie (können kein His mehr herstellen —> keine DNA-Reparatur!
- Inkubation mit mutagener Substanz!
- oder mit Leberextrakt von Ratten, die mutagene Substanz erhalten haben!
- in Leber sammeln sich Schadstoffe und werden gespalten —> ggf carcinogene Stoffeenstehen
- Plattierung auf Medium ohne Histidin —> Zählen der Revertanten!
25
Q
UV-Mutagenese: Strahlung
A
- Benachbarte Thymin-Nt sind Hotspots
- auch an anderen Pyrimidin Dimere –>verzerrenHelix
- Störung der helikalen Struktur
- Disaster für Replikation
26
Q
Ionisierende Strahlen
A
- ds-Brüche
- crosslinks
- ss Brüche
- strahlengeschädigte Basen
27
Q
Woher kommt Strahlung? größte Strahlungsbelastung
A
- Medizin
- Röntgenstrahlung
- 40%
- radioaktives Gas = Radon
28
Q
DNA-Schäden: Gegenmaßnahmen
A
- Passiv (Schutz)
- Aktiv (Reparatur)
- direkte Eliminierung (Photoreaktivierung, Dealkylierung)
- Herausschneiden des Schadens
- Rekombination (Verpflanzung eines intakten Bereichs
- Toleranz (Aufschub der Reparaatur auf später)
- Expression von Rettungssystemen, die die DNA-Integrität wiederherstellen, aber Mutationen zurücklassen
29
Q
Passiver Schutz vor DNA-Schäden
A
- Haut/Pigmente
- Radikalfänger z.B. Vitamin C
- Enzyme
- Superoxid-Dismutase
- Katalase
- Redox-Puffer z.B. Glutathion
- räumliche Trennung
- DNA im ZK
- reaktiver Sauerstoff in Mitochondrien, Peroxisomen
30
Q
DNA-Reparatur: Alkyltransferasen
A
- Dealkylierung
- inaktiviert sich selbst
- Selbstmord-Enzym
- wirkt stöchiometrisch, nicht katalytisch
31
Q
MMR - Mismatch Repair
A
- Scanning der neu gemachten DNA unmittelbar nach der Replikation
- Mechanismus konserviert in Prokaryoten und Eukaryoten (Namen der Enzyme unterschiedlich
- MutS erkennt Repliationsfehler (falsche BP)
- Konformationsänderung
- rekrutiert MutL und MutH
- MutH schneidet Strang
- Strang wird entfernt
- neuer Strang wird synthetisiert
- Reparatur des korrekten Stranges nur solange die DNA hemimethyliert ist (in Prokryoten)
- Methylierung durch dam-Methylase (alte DNA ist methyliert)
- MutH schneidet nur nicht-methylierten Strang
- Mut-Komplex fädelt so lange DNA weiter durch, bis es alt von neu unterscheiden kann
32
Q
BER - Basen-Exzisionsreparatur (base excision repair)
A
- Excision des Schadens
- Überwachung des Genoms (Scanning) durch Vielzahl von Mutationsspezifischen äden erkennen Glycosylasen, die spezifischee Basenschäden erkennen
- Erkennung und Prozessierung durch Herausdrehen (flip-out) der beschädigten Base
- Hydrolyse der glycosidische Bindung zwischen Base und Zucker (apurinische (AP) Stelle
- Prozessierung der AP-Stelle durch Ausschneiden des Zuckers
- Auffüllen der Lücke und Ligation
- BER für Mutation, die nicht DNA-Helix verbiegen
33
Q
NER - Nukleotid-Exzitationreparatur –> Excision des Schadens
A
- NER erkennt gtößere Basenveränderängungen, z.B. Thymin-Dimere und Verzerrungen un der Helix
- schneidet beidseitig der Läsion
- ein kleines Stück DNA wird herausgeschnitten und durch Polymeraseaktivität und Ligationsaktiviität ersetzt
- in E.coli: uvrABCD System
- kann an die Transkriptions gekoppelt sein (TCR, transcription coupled repair)
- DNA-Bereich mit hoher Transkriptionsaktivität besitzen weeniger Fehler als stillgelegene Bereiche, da der Transkriptionsapparat schon Reparaturen vollzieht
34
Q
Xeroderma pigmentosum
A
- autosomal rezessive Mutation im NER System (einschließlich TFIIH))
- Patienten extrem sensititv gegen Sonnenlicht
- Mittleres Alter bis zum Hautkrebs: 8 Jahre (60 Jahre für den Rest der Bevölkerung)
35
Q
Doppelstrangbruchreparatur
A
- Bruchenden werden geglättet
- 2 Wege
- (A) Nonhomologous End-Joining
- Hälften werden einfach verbunden –> Fehler anfällig + Nt fehlen
- (B) Homologous End-Joining
- fehlendes Stück wird vom homologen Chromosom kopiert und eingefügt
36
Q
weitere Reparatursystem
A
- Notfallreparatur / Toleranz: spezielle DNA-Polymerasen lesen über Fehler (Transläsionssynthese) oder flicken DNA-Löcher ohne die ursprüngliche Sequenz perfekt wiederherzustellen
- Proofreading-Aktivitäten der DNA Polymerasen
- Rekombinationsreparatursyste
- Expression von Rettungssystemen, die die DNA-Integrität wiederherstellen, aber Mutation zurücklassen
- in manchen Situationen ist es erst einmal wichtiger Transkribieren zu können, als die DNA zu repararieren
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Q
Auswirkung von Mutation in Hinblick auf Selektion/Evolution
A
