2.1+2.2: DNA schade en reparatie

Question 1

stochastisch

Answer 1

Opeenstapeling mutaties

Question 2

Soorten puntmutaties:

Answer 2

• Transities: stille mutaties
• Transversies: missense (aminozuurverandering) en nonsense (stopcodon)
• Kleine inserties / deleties

Question 3

Soorten chromosomale afwijkingen

Answer 3

• Translocaties
• Amplificaties
• Deleties
• Numerieke afwijkingen

Question 4

Oorzaken DNA schade

Answer 4

• Chemische instabiliteit
• Chemische verbindingen
• Biologische stoffen
• Fysische agentia
• Foutieve replicatie

Question 5

Chemische instabiliteit:

Answer 5

• Spontane hydrolyse: verdwijnen binding tussen suiker en base -> leidt tot depurinatie -> 1 bp deletie (anders induceerd replicatie een mutatie door missen van base)
• Deaminatie van basen: aminogroep verdwijnt -> leidt tot omzetting van cytosine in een uracil -> verandering complementariteit -> c naar t

Question 6

Biologische stoffen:

Answer 6

• Endogene stoffen
• Sigarettenrook

Question 7

Endogene stoffen

Answer 7

Zuurstof, oxidatieve DNA schade -> zuurstofradicalen kunnen binden aan de base -> ROS (reactive oxygen species) -> guanine -> 8-oxoguanine -> verandering complementariteit (G->T transversie)

Question 8

Sigarettenrook

Answer 8

Benzo(a)pyreen + enzymen -> BPDE -> bind aan DNA -> verandering complementariteit -> (G->T transversie

BPDE reageert voornamelijk met G -> verstoort DNA-dubbele helix

Question 9

Fysische agentia

Answer 9

• UV-licht: intrastreng crosslinks tussen 2-pyrimidines -> pirimidine dimeer / 6-4 fotoproduct
• Ioniserende straling: interstreng crosslinks, ssDNA-breuken, dsDNA-breuken

Question 10

Soorten DNA beschadigingen:

Answer 10

• Chemische adducten (stof die bindt aan nucleotiden)
• Intrastreng crosslinks (verbinding binnen een streng)
• Interstreng crosslinks (verbinding tussen strengen)
• DNA strengbreuken
• Basepaar mismatches

Question 11

Cisplatine

Answer 11

Chloorgroepen van molecuul binden aan guanine -> mono-adduct ontstaat

• Chloorgroepen kunnen ook binden aan 2 guanine base naast elkaar (intrastreng crosslinks)
• Als cisplatine bindt aan 2 guanine basen, beide in een andere streng (interstreng crosslinks)

Question 12

BER (Base Excise Raparatie)

Answer 12

Herstel kleine adducten -> oxidatieve DNA-schade / deaminatie

1. DNA glycosylase knipt beschadigde DNA weg (UNG / OGG1)
2. Abasische plaats (AP) ontstaan
3. Endonuclease herkent AP-site en maakt knip in DNA om deze te verwijderen (5’ kant) -> enkelzijdige breuk ontstaat
4. Herstel: DNA polymerase en ligase

Question 13

NER (Nucleotide Excisie Reparatie)

Answer 13

Herstel van grote adducten (cyclopyrimidine dimeren; 6-4 fotoproducten; bulky adducten)

• Repareert intrastreng crosslinks, DNA dubbele helix verstorende adducten
• Als dit systeem niet werkt: xeroderma pigmentosum (XP) en cockayne syndroom (CS)

Question 14

Globaal genoom NER

Answer 14

1. Eiwitcomplex met XPC, CETN2 en RAD23B scant DNA op beschadigingen
2. Herkennen van laesies -> eiwitcomplex (UV-DDB) bindt
3. RAD23B verdwijnt -> transcriptiefactor IIH (TFIIH) bindt

-> fout: XP

Question 15

Transcriptie gekoppelde NER:

Answer 15

1. Herkenning door DNA-polymerase II complex (CSA, CSB)
2. Transcriptieblok ontstaat
3. Componenten NER aangetrokken, waaronder transcriptiefactor IIH

-> Fout: Cockayne syndroom

Question 16

Herkenning DNA schade (DNA glycosylase)

Answer 16

• Deaminatie: Uracil DNA glycosylase (UNG) -> verwijdert ongewenste uracil
• Oxidatieve DNA schade: 8-oxoguanine DNA glycosylase (OGG1)

Question 17

Deaminatie: Uracil DNA glycosylase (UNG)

Answer 17

• Creëert een abasische plaats (AP) = plaats zonder een purine of pyrimidinebase
• Herkening vreemd nucleotide door ‘base flipping’

Question 18

Oxidatieve DNA schade

Answer 18

• OGG1 hydrolyseert de N-glycosyl verbinding tussen deoxyribose en 8-oxoG
• Creëert een abasische plaats (AP)

Question 19

Herstel soorten adducten BER

Answer 19

Herstel van kleine adducten (oxidatieve DNA schade, deaminatie van basen, ssDNA breuken)

Question 20

Herstel soorten adducten NER

Answer 20

Herstel van grote adducten (cyclopyrimidine dimeren, 6-4 fotoproducten, bulky adducten)

Question 21

Xeroderma pigmentosum (XP): autosomaal recessief

Answer 21

Symptomen: zongevoeligheid, harde droge huid, pigmentatie afwijkingen, cataract, huidkanker, versnelde neurologische achteruitgang

Mutaties: XPA, XPB, …, XPG

Gevolg: children of the moon; rigoreuze bescherming tegen blootstelling aan UV- en zonlicht, speciaal beschermende kleding, regelmatige dermatologische controle en behandeling

Question 22

Cockayne syndroom

Answer 22

Symtomen: zongevoeligheid, groei achterstand, neurologische achteruitgang, netvliesafwijkingen, versnelde veroudering, GEEN huidkanker

Oorzaak: CSA, CSB

Question 23

Templates voor DNA schadeherstel:

Answer 23

• Mitmatched baseparen
• Intrastreng DNA crosslinks
• Enkelstrengs DNA breuken

Beschik voor het herstel van DNA schade waarbij alleen één van beide DNA strengen beschadigd is

Question 24

Zusterchromatide / homologe chromosoom:

Answer 24

• Interstrengs DNA crosslinks
• Dubbelstrengs DNA breuken

Geschikt voor het herstel van DNA schade waarbij beide DNA strengen zijn beschadigd

Zusterchromatide: na S-fase
Homologe chromosoom: tijdens S- en G-fase

Question 25

DNA-reparatiemechanisme:

Answer 25

1. Base excisie reparatie 2. Nucleotide excisie reparatie 3. Niet-homologe DNA eind verbinding (NHEJ) en homologe recombinatie (HR)

Question 26

Niet-homologe DNA eindverbinding

Answer 26

Direct aan elkaar ligeren van de 2 uiteinden van een DNA breuk: gebruikt geen template -> Onnauwkeurig herstel; celdeling mogelijk ten kosten van nauwkeurigheid DNA code; OOK voordelig want de onnauwkeurigheid vergroot de diversiteit aan antilichamen Onnauwkeurig herstel binnen homoloog chromosoom: verlies heterozygositeit (LOH), interne chromosomale deletie

Question 27

KU70/80

Answer 27

Belangrijk voor herkenning breuk -> leidt tot kleine deletie - Defect hierin kan resulteren in radiosensitiviteit (bvv SCIP patiënten) - Voornamelijk actief in G1-fase van celcyclus (DNA nog niet gerepliceerd, dus nog geen zusterchromatide beschikbaar als template)

Question 28

Homologe recombinatie

Answer 28

Uitwisseling van DNA strengen tussen DNA moleculen -> Gebruik voornamelijk het zusterchromatide -> nauwkeurig herstel - Voornamelijk actief in S-fase en G2-fase (dan DNA al gerepliceerd en dus zusterchromatide beschikbaar) - Homologe chromosomen: 2 vergelijkbare maar niet identieke kopieën van elk chromosoom -> na replicatie per chromosoom zijn er 2 identieke zusterchromatiden - RAD51 vormen filament op enkelstrengs staart (gedrag beïnvloed door BRCA1/2) -> DNA schade induceert opeenhoping van RAD51 - BRCA mutatie -> RAD51 niet meer naar DNA-breuken -> DNA breuken verkeerd aan elkaar gezet -> genomische instabiliteit

Question 29

Fouten tijdens het herstel van dubbelstrengs DNA breuken

Answer 29

Als bij homologe recombinatie het homologe chromosoom als template wordt gebruikt ipv de zusterchromatide als template -> mogelijk verlies van heterozygositeit (LOH) -> Zo kunnen recessieve mutaties toch leiden tot uitting en dus ziekte