Week 3 Flashcards
Wat is de slaap-waak ritme van de mens?
Interne klok met omlooptijd van 25 uur: circadiane klok (circa diem)
Wordt dagelijks gelijk gezet door licht
Wat is de phase-response curve (PRC)?
Geeft phase shift weer:
-Phase delay: bij lichtpuls aan begin nacht bij muis
-Phase advance: bij lichtpuls aan eind nacht
Photoentrainment
Wat is het effect van licht op de circadiane klok?
Licht zet de klok dagelijks gelijk
-Fotoreceptoren melanopsine in subset ganglioncellen-> belangrijkste fotoreceptor voor resetten klok, circadiane fotoreceptor, vn respons op blauw licht.
-Opsines in staafjes en kegeltjes spelen ook een rol.
Waar wordt de interne klok gereguleerd?
SupraChiasmatische Nucleus (SCN) in anterior hypothalamus net boven opticus chiasmus. Slaap- en temperatuurritmiek die elke dag hetzelfde zijn.
Wat gebeurt er bij beschadiging van de SCN?
Bij beschadiging SCN verdwijnt het ritmisch gedrag. Activiteit, slaap en temperatuur worden aritmisch.
Wat zijn de essentiële klokgenen?
Cry 1 en 2 (homologe genen):
-Bij uitschakelen Cry1 wordt ritme elke dag eerder: klok wordt sneller
-Bij uitschakelen cry2 wordt omlooptijd langer
-Bij uitschakelen allebei wordt klok aritmisch
Hoe worden de klokgenen geactiveerd?
Clock en Bmal1 zijn klokgenen. Ze activeren de transcriptie van de Cry1-2 en Per1-2 genen via E box
Wat is de negatieve loop van klokgen regulatie?
Core loop:
Cyclische remming CLOCK/BMAL1 door CRY/PER complex (eiwitten)
Wat is de positieve loop van klokgen regulatie?
Stabiliserende loop:
Cyclische activatie Bmal1 door REV-ERBα
Wat is het moleculair mechanisme van de circadiane klok?
Een moleculair raderwerkje van
klokgenen en klokeiwitten
die elkaar periodiek aan- en uitschakelen en zo een oscillatie in transcriptie genereren van ongeveer 24 uur
Waardoor bestaat er variatie in chronotypen?
Posttranslationele modificatie (fosforylatie, ubiculatie en acyetylatie) bepalen stabiliteit PER en CRY-> timing ophoping kern-> omlooptijd klok (Tau). Kloksnelheid bepaalt chronotype (ochtend of avondmens)
Waaraan wordt de moleculaire klok gekoppeld en hoe?
Klokgestuurde output genen (CCGs) koppelen moleculaire klok aan gedrag, fysiologie en metabolisme
Wat zijn de kenmerken van de centrale klok?
- In de neuronen van de SCN
- Iedere dag gelijk gezet met
licht-donker cyclus door licht via retinal hypothalamic tract
Wat zijn de kenmerken van de perifere klokken?
- Overige (zenuw)weefsels en cellen. Iedere cel in lichaam heeft een klok
- Ongevoelig voor lichtprikkels
- Iedere dag gelijk gezet door de SCN via humorale factoren (bijv. hormonen) en neurale stimuli
- Zelfde set klokgenen als SCN
Hoe wordt voor synchronisatie van cellen in celkweken gezorgd?
SCN cellen in kweek synchroon, perifere cellen in kweek lopen uit fase met elkaar (alles bij elkaar flatline). Synchronisatie door serum, peptide hormonen, steroiden of glucocorticoiden.
Hoeveel van de genen staan onder circadiane controle?
- I20 % van alle actieve genen
- Piek activiteit op verschillende momenten van de dag
Wat is het nut van de circadiane klok?
De circadiane klok:
- stelt onze lichaamsfuncties in staat te anticiperen op de specifieke behoefte op bepaalde momenten van de dag
- geeft tijdstructuur aan onze cellen en organen
- is evolutionair geconserveerd, in bijna alle organismen aanwezig
Wat is circadiane desynchronie?
Verschil lichaamstijd en geografische tijd
Wat zijn de gevolgen van circadiane desynchronie?
Acute klachten (tijdelijk):
-Slaaptekort
-Verminderde alertheid
-Vermoeidheid
-Verminderd prestatievermogen
Lange termijn:
-Cardiovasculaire ziekten
-Metabole aandoeningen
-Kanker
Wat is chronofarmacokinetiek?
Absorptie, distributie, metabolisme en eliminatie hebben op verschillende momenten verschillende mate van effectiviteit. Zo heeft Tamoxifen bij inname ‘s ochtends hogere effectieve dosis in bloed aanwezig dan bij inname ‘s avonds
Wat is chronotoxiciteit?
Toxisch effect is afhankelijk van het tijdstip van blootstelling. Blootstelling van cyclofosfamide geeft overdag een veel hogere activatie/ verandering van genexpressie dan ‘s nachts. Muizen die er overdag mee behandeld worden overleven, ‘s nachts gaan ze dood
Wat is de correlatie tussen de celcyclus en de circadiane klok?
Cellen vermenigvuldigen DNA en delen op vast moment van de dag, koppeling circadiane klok en celcylcus
-Koppeling bidirectioneel: resetting klok door celcyclus
Hoe kan chronotherapie bij kanker worden toegepast?
Veel chemotherapeutica werken op delende cellen (vaak S-fase)
- gezonde cellen-> bijwerkingen
- tumorcellen zijn ontkoppeld-> asynchroon. Chemo op moment meeste effect op kankercellen en niet op gewone cellen-> minder bijwerkingen
Wat is de checklist voor potentioneel chronotherapeutische geneesmiddelen?
- Vertonen de symptomen van een ziekte significante circadiane variatie?
- Is de farmacokinetiek van het geneesmiddel afhankelijk van het tijdstip van toediening?
- Vertoont het target orgaan circadiane variatie in de gevoeligheid voor het geneesmiddel (effectiviteit, toxiciteit)?
Wat is chronofitness en waarmee is het geassocieerd?
Robuustheid circadiane ritmiek (chronofitness) geassocieerd met een hogere kans overleving
Lifestyle verandering (slaapgedrag, sport, ploegendienstarbeid), coaching
Waaruit bestaat het chromosoom?
DNA, histonen en andere eiwitten
DNA: genen (2%), centromeer, telomeren
Hoe is het DNA gepakt?
Elke cel bevat ongeveer twee meter DNA, ingepakt in een kern van ongeveer
10 micrometer doorsnede
Uit welke fasen bestaat de celcyclus?
G1: celgroei
S: verdubbeling van het DNA
G2: klaarmaken voor mitose
M: uitverdeling van de
chromosomen over de dochtercellen
Uit welke fasen bestaat de mitose?
Profase: condensering chromosomen
Prometafase: kernenvelop lost op
Metafase: chromosomen middenin cel in de metafase plaat
Anafase: chromosomen uit elkaar getrokken
Telofase: DNA ontwonden, kern teruggevormd
Cytokinese: insnoering tot 2 afzonderlijke cellen
Hoe worden de chromosomen bij mitose uit elkaar getrokken?
-De centrosoom wordt verdubbeld in de S-fase
-In de mitose gaan beide centrosomen uit elkaar
-Spoeldraden komen uit het centrosoom en worden aan het chromosoom
vastgemaakt (kinetochoor)
-Als alles vast zit begint de anafase
Welke technieken worden gebruikt om chromosomen zichtbaar te maken?
Alle chromosomen aankleuren (bijv. R bandering)
In situ hybridisatie (FISH) (naar specifiek gen kijken)
Chromosoom specifieke probes (FISH)
Welke structurele chromosomale afwijkingen zijn er?
- Deleties
- Translocaties
- Dicentrische chromosomen
Hoe ontstaan structurele chromosomale afwijkingen?
Start altijd met een DNA dubbelstrengs breuk (in hele cyclus)
-Deletie als helemaal niet meer gerepareerd
-Translocatie als verkeerd aan elkaar gezet
-Dicentrische chromosoom als aan 1 chromosoom 2 centromeren komen en de ander acentrisch is
Wat gebeurt er met een dicentrisch chromosoom?
-Chromosomen worden in de metafase uit elkaar getrokken
-Dit gaat in 50% gevallen fout bij dicentrische chromosomen. Omgekeerd vast-> 2 kanten op getrokken-> chromosomale instabiliteit-> breuk, dan translocaties of deleties
-Dicentrisch dus alleen direct na bv bestraling zichtbaar
Welke numerieke chromosomale afwijkingen zijn er?
-Chromosoomverlies
-Chromosoomduplicatie
Hoe ontstaan numerieke afwijkingen?
-In de metafase worden alle chromosomen vastgemaakt
-Als een chromosoom niet vast zit voordat de uitverdeling
begint, dan kan er een
chromosoom te veel of te weinig in de dochtercel komen
(non-disjunctie). 2 paar chromosomen dus 1 in de ene cel en 3 in de andere
Hoe ontdek je numerieke afwijkingen?
- In het karyogram (bij leukemie, bij veel andere tumoren niet mogelijk)
- Analyse van (CA)n repeats (polymorfe gebueden DNA), unieke variant per chromosoom, als maar 1 chromosoom vind je maar 1 unieke CA repeat
- Bij NGS: verlies van Single Nucleotide Polymorphisms. Plekken in DNA waarbij vader en moeder verschillende DNA sequenties hebben
Hoe ontstaat een deletie?
- Dubbelstrengs breuk in DNA
- Mitose
- Het stukje chromosoom zonder centromeer wordt niet goed, buiten kern als nieuwe kernmembraan wordt gevormd
uitverdeeld - Om stukje chromosoom microkern gevormd. Wordt niet goed gerepliceerd of bijgehouden, gaat meestal verloren
Wat is chromothripsis?
- Chromosoom breekt in kleine stukjes en wordt min of meer willekeurig aan elkaar gezet
- 1 of meerdere chromosomen
Wat is genamplicatie?
-Het hele chromosoom moet precies 1x per celcyclus verdubbeld worden
-Als dat niet gebeurt, komen er meerdere kopieën van een deel van het chromosoom (1 of enkele genen)
-Dit kun je zien als homogeen kleurende
gebieden of ‘dubbel minute’ chromosomen (buiten chromosoom)
Welke chromosomale afwijkingen kunnen oncogenen activeren?
-Translocatie
-Verdubbeling van chromosoom
-Genamplificatie
Welke chromosomale afwijkingen kunnen tumor suppressor genen inactiveren?
-Deletie
-Verlies van chromosoom
Hoe worden telomeren beschermd?
T-loop met stabiliserende eiwitten, soort op elkaar teruggevouwen zodat ‘breuk’ niet ergens aan vastgeplakt wordt door NHEJ
Wat zijn de gevolgen als telomeren niet beschermd worden?
Uiteinde ergens aan gekoppeld door NHEJ-> dicentrisch chromosoom-> instabiel, leidt tot breuken enz.
Waardoor kunnen normale cellen niet onbeperkt delen?
Cellen kunnen beperkt aantal keren delen doordat telomeren bij elke deling korter worden, bij bepaalde lengte signaal om niet meer door te delen. Anti-tumor mechanisme. Als signaal wordt uitgezet verder doordelen, begint sequentie te verliezen dat belangrijk is en cel gaat dood
Waardoor kunnen tumorcellen wel onbeperkt delen?
85-90% van alle tumoren brengt telomerase tot expressie
Niet 100% omdat er ook nog andere mechanismen zijn om telomeren te
verlengen: ALT
Welke kankertherapie grijpt in op telomerases?
Telomeraseremmers zouden tumorgroei kunnen remmen
Kan mutatie in telomerase krijgen waardoor remmers niet meer goed werken
Wat zijn de fasen van de celcyclus?
G1: fysieke groei van de cel, restrictiepunt (besluit om replicatie te starten, point of no return)
S: duplicatie van de chromosomen
G2: voorbereiding op celdeling
M: celdeling
Wat zijn de genen van de celcyclus?
- Cyclines
- Cycline afhankelijke kinases (CDKs)
- Cycline afhankelijke kinase remmers (CKIs)
Welke cyclines zijn er?
-Cycline D
-Cycline E
-Cycline A
-Cycline B
Wat is de rol van cycline D?
Activatie van de celcylcus in G1 (na groeisignaal, signaal delen). Begint in G1, aanwezig tot mitose
Wat is de rol van cycline E?
Overgang naar en voortgang van S-fase, piek tijdens overgang
Wat is de rol van cycline A?
Progressie door S-fase, piek in G2
Wat is de rol van cycline B?
Overgang naar M-fase, piek in M
Wanneer zijn CDKs aanwezig?
Altijd onafhankelijk van de celcyclus fase
Wat zijn de kenmerken van CDKs?
- Continu aanwezig
- Alleen actief in complex met cyclines (fasering)
- Fosforyleren eiwitten nodig voor celcyclus progressie
Welke cycline-dependent kinases zijn er?
- CDK4: associeert met cycline D
- CDK2: vormt complex met cycline E en A
- (CDK 1 bindt aan cycline B)
Wat zijn de kenmerken van CDK inhibitors (CDKIs)?
- Binden aan Cyclin / CDK complexen
- Remmen kinase activiteit
- Voornamelijk in G1-fase of na signalen van buiten de cel of na DNA schade, geeft kans om DNA schade te herstellen
Welke CDKIs zijn er?
- Cycline D/ CDK4: CKI p16(ink4a)
- Cycline E/ CDK2: p21
Welke celcyclus checkpoints zijn er?
-Restrictie-punt
-G1/S
-Intra S
-G2/M
-Anafase
Wat controleert de restrictie-punt checkpoint en welke eiwit is daarbij betrokken?
Wel/ niet meer delen? Specialiseren? Als besloten om wel te delen kan het niet meer terug.
Eiwit: retinoblastoma (RB)
Wat controleert de G1/S checkpoint en welke eiwit is daarbij betrokken?
DNA schade?
p53
Wat controleert de intra S checkpoint en welke eiwit is daarbij betrokken?
DNA schade?
ATM
Wat controleert de G2/M checkpoint?
DNA schade? Replicatie volledig?
Wat controleert de anafasecheckpoint en welke eiwit is daarbij betrokken?
Chromosomen goed gerangschikt?
BUB1
Beschrijf de signaaltransductie voor celdeling
- Groeifactor
- Groeifactor-receptor (celmembraan)
- Doorgave signaal (cytoplasma-> kern)
- Activatie genen betrokken bij de celdeling
Welke signaaltransductie pad is er bij het restrictie-punt?
- EGF geeft signaal door via RAS
- Niveau cycline D gaat omhoog
- Cycline D/ CDK4 wordt actief. Geeft signaal dat cel kan delen
Wat is E2F?
- transcriptie factor
- reguleert expressie van genen nodig in de S fase
Wat is de rol van pRB bij het restrictie-punt?
E2F is inactief als gebonden aan pRB, in aanwezigheid van cyc D/ CDK4 wordt RB gefosforyleerd waardoor het loskomt, E2F is vrij om te binden aan de promotor waardoor specifieke genen tot expressie komen: cycline E (overgang naar S fase) + p16 (CKI) (remt cyc D/ CDK4)
Hoe verloopt de G1/S checkpoint bij DNA schade?
- Als een cel DNA schade heeft gaat de hoeveelheid p53 omhoog
- Transcriptiefactor, p21 wordt afgeschreven
- Remt cyc E/ CDK2
- G1/S arrest
Hoe verloopt de G1/S checkpoint bij DNA schade bij een mutant p53 cel?
- p53 komt niet tot expressie
- p21 wordt niet afgeschreven
- Cyc E/ CDK 2 niet geremd
- Replicatie beschadigd DNA, kan leiden tot een tumorcel
Wat is er aan de hand bij ataxia telangiectasia (AT) patienten?
Defecte ATM gen waardoor de intra S checkpoint niet goed werkt
* Overgevoelig voor Röntgen stralen
* Kanker predispositie
* Progressieve ataxia
Wat is de rol van ATM in een normale cel?
- ATM kinase fosforyleert CHK2 (activatie)
- CHK2 remt Cyc A/ CDK2
- Remming DNA synthese in S fase. Cel krijgt de kans om DNA schade te herstellen
Wat is het gevolg van defect ATM?
Cyc A/ CDK2 blijft actief.
Replicatie beschadigd DNA + mutaties
Radioresistente DNA synthese (RDS) fenotype: reageert niet meer op schade door straling
Hoe werkt een assay voor intra S checkpoint defect?
AT patient cel en controle cel in S fase. Voegt stoffen toe die deling stimuleren + radioactieve thymidine. Normale cel gaat replicatie niet verder als radioactief t ingebouwd wordt, weinig inbouw daarvan. Bij AT patient wel inbouw
Hoe werkt de anafase checkpoint?
Spanning-gevoelige eiwitcomplexen om te voelen of alle microtubuli goed verbonden zijn: MAD1 en BUB1. Als er spanning is signaal dat anafase kan plaatsvinden
Wat zijn de gevolgen van defecten in het anafase checkpoint?
Aneuploidie
Wat veroorzaakt het Nijmegen breuk syndroom (NBS)?
Nbs1 of RAD50 deficienties
Autosomaal recessief
Welke symptomen passen bij Nijmegen breuk syndroom?
- Microcefalie
- Groeiachterstand
- Intellectuele beperking
- Gonadal dysgenesis
- Immuun deficiëntie
- Chromosomale instabiliteit
- Stralings gevoeligheid
- Kanker predispositie