DNA reparasjon.

Presentasjon om: "DNA reparasjon."— Utskrift av presentasjonen:

1 DNA reparasjon

2

3 Seter i DNA som kan modifiseres kjemisk
Spontan hydrolyse Angrep av reaktive oksygenmolekyler (ROS) * Nukleofile sentere som lett reagerer med eksogene og endogene elektrofile forbindelser, f. eks. alkyleringsmidler

4 DNA skader Base-endringer. Deamineringer, alkyleringer, dimeriseringer
Trådbrudd. Enkle og doble brudd i fosfodiester-kjeden Kryssbindinger. Mismatches. Inkorporering av feil nukleotid ved replikasjon Endring av en base (se punkt 1.)

5 Base-endringer. Basen faller ut pga. angrep på den glykosidiske bindingen til sukkeret (AP-seter). Spontan og svært hyppig. Deaminering (C U). - Oksydative skader (8-oxo-G) Alkylering (3-metyl-A, O6-metyl-G) - Strålingsinduserte (TT-dimerer)

6 Metylering av Guanin i O6-posisjon
er mutagent G C O6met-G T

7 Induction of thymine dimers by ultraviolet light

8 2. DNA Trådbrudd Enzymatisk
(ved reparasjon, replikasjon, rekombinasjon) Ytre påvirkning (kjemikalier, ioniserende stråling).

9 3. Kryssbindinger Innen samme tråd (intrastrand)
Mellom to tråder (interstrand) Eller addukter til andre molekyler. Induseres av kjemikalier og av kjemikalier + lys.

10 4. Mismatches To baser som ikke baseparer.
Utfordringen er å finne hvilken som er feil og fjerne den.

11 Introduction of a mismatch

12 Metoder til å reparere base-skader
Fjerne et addukt Fjerne den skadde basen Fjerne en lengre sekvens

13 Mekanismer for DNA reparasjon
Direkte reversering  Et enzym – fotolyase – binder seg til tymin-dimeren og splitter den. Energi: absorbert synlig lys.  Et addukt (typisk en metylering) overføres til et reparasjons -”enzym”.

14

15 Ada – et selvmordsenzym
Ada-proteinet (E. coli) gjenkjenner metylerte baser (3-metyl-adenin) og overfører metyl-gruppen til seg selv. Proteinet kan da IKKE brukes om igjen, og er strengt tatt ikke et enzym.

16 Ada som en sensor for alkyleringsskader

17 2. Nucleotide excision repair

18 Substrater for UvrABC endonuklease i E. coli

19 Excision repair in higher eukaryotes

20

21

22

23 Xeroderma Pigmentosum
En sykdom der pasientene har en genetisk defekt i Excision Repair. Symptomer: Nevrologiske problemer, ekstrem følsomhet forlys, høy frekvens av kreft.

24 Excision repair er mest effektiv på den tråden
som blir transkribert. (’transcription-coupled repair’) Grunn: RNA polymerase bidrar til markering av DNA-skader. Reparasjonen er trådspesifikk og genspesifikk.

25 Base Excision Repair (BER)

26 Fjerning av endrede baser: Glykosylaser

27 DNA-lesjoner som repareres ved base excision repair

28 Mismatch repair. Når feil nukleotid blir satt inn ved replikasjon,
vil vanligvis polymerasen selv fjerne den (’proofreading’). Hvis det IKKE skjer, kan nukleotidet fjernes med Mismatch Repair.

29 Mismatch repair in E. coli
(GATC)

30 Mismatch repair i E. coli
MutS bindes til DNA som inneholder en mismatch MutL bindes og stabiliserer. Nødvendig for aktivering av MutH, en ss nuklease som gjenkjenner og kutter den ikkemetylerte tråden i hemimetylerte GATC-seter. Det påfølgende utkuttingstrinnet krever UvrD, en ATP-avhengig helikase, og en ss eksonuklease (Exo I, Exo VII eller RecJ) for fjerning av DNA-tråden med skaden. En ny tråd syntetiseres av DNA pol III

31 Mismatch repair in higher eukaryotes

32 Reparasjon av mismatch med 8-oxoguanine
(Nature, februar 2004)

33 Deaminering av cytosin
??

34 Uracil i DNA blir gjenkjent og fjernet.
Uracil DNA glycosylase kodes av genet ung. Enzymet flipper uracil ut av DNA-helixen før den kutter det glykosidiske båndet. Dette er sannsynligvis mekanismen for alle DNA glykosylaser.

35 Enkelttrådbrudd i DNA repareres via
en slags excision repair, for en tråd er uskadd. Men hva med dobbelttråd-brudd?

36

37

38

39

40

41

42

43 Et eksempel på mislykket rekombinasjon.
Resultat: Kreft

44

45 Sykdommer forbundet med feil i reparasjonssystemene

46 Recombinasjon som ”reparasjon”

47

48

49

50 DNA skade Regulering av cellsyklus DNA reparasjon Aktivering av
transkripsjon Skade-toleranse Apoptose

51 SOS-responsen i E. coli

52 SOS-responsen gir mutasjoner

53 Homolog Rekombinasjon Dannelse og resolusjon av Holliday junctions

54 IMMUNGLOBULIN GENREARRANGERING
CH2 CH3 CH4 CH1 VH VH (1-N) D(1-N) JH (1-N) Cµ Gener for tung kjede ( ) ( ) ( ) D-JH VH-DJH

55 TRANSPOSONER flytter seg rundt på genomet,
både i eukaryoter og prokaryoter. Flankert av inverterte, repeterte sekvenser. Insertion sequences (IS) koder for en transposase og inneholder ikke så mye mer (<2kb) Komplekse transposoner inneholder gjerne Et gen for antibiotika-resistens (2-5kb) Sammensatte transposoner inneholder mange gener flankert av to IS-enheter