DNA-reparation

Question 1

Ungefär hur många DNA-skador krävs för att DNA-skadesignalen ska märkbart aktiveras i mänsklig cell?

1. om DNA-skadan enbart inbegriper en DNA-sträng?
2. båda strängarna <20 baser från varandra (DNA-dubbelsträngsskada)?

Answer 1

1. > 100 000 skador per cell

2. 1-10 skador per cell

Question 2

Ungefär hur många DNA-skador induceras normalt i en mänsklig cell per dag?

Answer 2

ca 2*10^18 DNA-skador i en människa
→ DSB: 1-10 skador/cell och dag
→ SSB och skador på baser: >100 000 skador/cell och dag

Question 3

Hur kan DNA-skador uppstå? Vilka typer av DNA-skador kan uppstå?

Answer 3

Hur?

1. Hydrolys av vatten
2. Fria radikaler
3. UV-strålning

Typer?

1. Enkelsträngat kedjebrott, SSB
2. Dubbelsträngat kedjebrott, DSB (brott i båda strängar ca 12-20 baser från varandra)
3. Skador på kvävebaser

Question 4

Beskriv skillnaden mellan en DNA-skada och en mutation.

Answer 4

DNA-skada → förändrad kemi

Mutation → normal nukleotid på fel plats

Question 5

Beskriv de olika effekterna av DNA-skada i en mänsklig cell

Senescent cell

Answer 5

Senescent cell → cell som fått DNA-skador eller på annat sätt INDUCERAT en kronisk expression av p53/p16/p21 så att cellcykeln är permanent blockerad

Question 6

Vilka mekanismer bidrar till att förhindra evolution av somatiska celler?

Answer 6

DNA-reparationsmekanismer

Question 7

Beskriv översiktligt hur de flesta DNA-reparationsprocesser går till

Answer 7

→ igenkänning av DNA-skada
→ området där felparad bas finns klyvs (excision)
→ sker en resyntes så att korrekt bas placeras
→ ligering

Question 8

Vilka klasser av DNA-reparation finns?

Answer 8

Direct reversal → reaktion som orsakat DNA-skadan omvänds DIREKT och lagar sitt eget fel
→ de-alkylering exempel. Proteiner som katalyserade alkylering kommer reverseras
→ offeranod (protein med enzymatisk aktivitet) katalyserar de-alkyleringen (tar bort alkyl- eller etylgrupp)

Excision repair → reaktion som tar bort de skadade kvävebaserna och ersätter dem med nysyntetiserat DNA

Question 9

Vilken är den vanligaste typen av DNA-reparation?

Answer 9

Base-excision repair (BER)
→ metod inom excision repair där enstaka baser känns igen och tas bort från DNA-molekylen. Viktigast funktion → ta bort uracilbaser som uppstått genom spontan deaminering av cytosin

DNA-glykosylas → klyver N-glykosylbindningen i DNA
AP endonukleas → klyver fosfodiesterbindningar vid AP-siten
Deoxiribos-fosfodiesteras → klyver ribos-rester vid det site där AP-endonukleas har verkat

Question 10

Beskriv översiktligt hur base-excision repair går till

Answer 10

1) DNA-glykosylas identifierar felaktig bas och klyver bort den
2) Bildar AP-site
3) AP endonukleas klyver fosfodiesterbindningar vid AP-sitet
4) Deoxiribos-fosfodiesteras klyver bort ribos-resterna
5) DNA-polymeras adderar en komplementär nukleotid
6) DNA-ligas limmar ihop kedjan

Question 11

Beskriv processen för short-patch BER

Answer 11

ENDAST DEN FELAKTIGA NUKLEOTIDEN ERSÄTTS
- DNA pol ß används för att addera en ny nukleotid på DNA-kedjan

Process

1) DNA glykosylas hittar fel basparning → klyer mellan kvävebas och deoxiribos → klyver
2) AP-site bildas
3) AP-nukleas (APE1) klyver 5’-änden vid AP-site och deoxyribosfosfodiesteras tar bort deoxiribosresten
4) DNA-pol syntetiserar korrekt nukleotid → DNA ligas ligerar

Question 12

Beskriv processen för long-patch BER

Answer 12

FLERA NUKLEOTIDER BYTS UT VID REPARATION
- DNA pol delta eller epsilon behövs för att addera de nya nukleotiderna på DNA-kedjan

Process

1) DNA glykosylas känner igen skadad kvävebas → tar bort den
2) Proteinet XRCC1 tar med sig APE1 nukleas där denna klyver 5’-änden av fosfodiesterbindningen
3) RFC rekryterar PCNA och DNA pol B/e byter ut de flera nukleotider från skadan samtidigt som nya nukleotider syntetiseras

Question 13

Beskriv översiktligt hur nucleotide excision reparation går till

Answer 13

NER → typ av DNA reparation som aktiveras vid förekomst av UV-STRÅLNINGSINDUCERADE PYRIMIDIN-DIMERER eller klumpiga sidogrupper på kvävebaserna i DNA-strängen
- NER klyver bort en oligonukleotid med uppemot 30 bp kring den skadade regionen

Question 14

Hur många felinkorporeringar (“mismatch”) sker i genomsnitt per celldelning i en mänsklig cell?:

1. Om enbart ett replikativt DNA-polymeras som Pol-delta kopierar en DNA-sträng?
2. Om även mismatch reparation deltar under DNA replikationen

Answer 14

1. 0,1 - 1 felinkorporering per miljon baser

2. 1 felinkorporering per 10 miljarder baser → ca en var tionde celldelning

Question 15

Vad krävs för att två närliggande strängbrott skall klassas som ett DNA-dubbelsträngsbrott?

Answer 15

Att skadorna på motstående strängar ligger närmare än 12-20bp.

→ Även DNA-skador där två bas-skador eller en basskada och ett strängbrott på motsatta strängar hamnar 12-20bp från varann klassas som DSB.

Question 16

Nämn 2 olika agens som kan inducera DNA-dubbelsträngsbrott.

Answer 16

1. Joniserande strålning

2. Cytostatika

Question 17

Nämn en fenotyp som indikerar att man har nedsatt förmåga att reparera DNA-dubbelsträngsbrott.

Answer 17

Ökad känslighet för joniserande strålning (och DNA-dubbelsträngsbrott inducerande cytostatika) → Immundefekt.

Question 18

Vad kallas de två huvudsakliga reparationsvägar för DNA-dubbelsträngs brott? Vilken av dessa vägar reparerar merparten av DNA-dubbelsträngs brott inducerade av strålning och gifter hos människa?

Answer 18

1. Homolog rekombination
2. Non-homologous end joining (NHEJ)

• DSB repareras framför allt via non-homologous end joining (NHEJ) i mänskliga celler.
• I bakterier och andra encellulära organismer däremot repareras DNA-dubbelsträngsbrott framförallt via homolog rekombination (HR).

Question 19

Beskriv kort hur DNA-dubbelsträngsbrott repareras via NHEJ. Benämn minst 2 viktiga proteiner som ingår och vad de har för uppgift.

Answer 19

1) Proteinet Ku binder först till ändarna och blockerar de nukleaser som annars initierar HR.
2) Det bildas sedan ett komplex med Ku/DNA-PK och nukleaser som håller samman ändarna och initierar mikrohomologi.
3) DNA-PK forsforylerar proteinet Artemis som trimmar av överskott-nukleotider.
4) DNA-PK fosforylerar sig själv och förlorar då sin DNA-bindande förmåga och lossnar från DNA.
5) DNA-ligasIV/XRCC4 komplexet binder sedan till ändarna och ligerar de två “nicks” på motstående strängar.
6) Ku degraderas.

Question 20

Vad är det huvudsakliga problemet med NHEJ?

Answer 20

Reparation av DSB via NHEJ inducerar oftast deletionsmutationer.
Orsaken är att de terminala nukleotiderna i DNA-brott ofta är skadade och måste klyvas bort innan DNA-ändarna ligeras.