Samenvatting moleculaire biologie hoofdstuk 4: Genetische variatie, 2e bachelor biomedische wetenschappen

Hoofdstuk 4: Genetische variatie

Oorsprong van genetische variatie

Algemene indeling:

1) Endogene fouten in chromosomen en DNA bij replicatie en celdeling
 DNA replicatie fouten
 Incorporatie van foute base: DNA polymerases hebben ‘proofreading
activiteit’ + 3’ -> 5’ exonuclease activiteit verwijdert foute base
 Replication slippage: veroorzaakt groeien of krimpen van oligonucleotide
repeats zoals CA-repeats of trinucleotide repeats
 Fouten van chromosoom segregatie en recombinatie
 Fout in aantal chromosomen
 Misaligned crossover: wanneer gelijkaardige sequenties aanwezig zijn op een
chromosoom -> aanleiding tot deleties en duplicaties
2) Beschadiging van de chemische structuur van DNA
 Endogene beschadiging
 Hydrolytische schade: verwijdert basen van de suiker + aminogroepen van de
basen -> onvermijdbaar in waterig milieu
 Oxidatieve schade: mitochondriën genereren ROS (Reactive Oxygen Species)
die chemische reactie aangaan met DNA (basen en suiker-fosfaat
ruggengraat) -> basen worden veranderd + paren soms anders  DNA
breuken
 Afwijkende DNA methylatie: S-adenylmethionine is methyldonor die soms
ongewenste methylatie van DNA kan veroorzaken  basen worden
veranderd + paren soms anders
 Exogene schade: mutagenen
 Chemicaliën:
- intercalerende agentia: voegen zich tussen basepaar -> verstoren DNA
dubbele helix -> veroorzaken frameshift mutaties
- base-analogen: worden geïncorporeerd in DNA -> kunnen paren met
andere basen
- stoffen die basen veranderen: vb. nitriet: reageert met cytosine dat
verandert in uracil dat paart met adenine -> basepaarsubstitutie
- stoffen die DNA chemische beschadigen: 4 types chemische beschadiging
1. Breuk in streng: breuk in fosfodiëster binding – enkelstrengige
breuk met beschadigingen van uiteinden – dubbelstrengige
breuk
2. Base deletie: hydrolyse van N-glycosidische binding zodat base
van suiker verdwijnt
3. Base modificatie
4. Base cross-linking: covalente binding tussen 2 basen -> op
dezelfde streng (=intra-streng) of op complementaire strengen
(=inter-streng)
 Straling: X-stralen, UV-stralen
- Ioniserende straling hogere energie: dringt diep in weefsels -> gamma
stralen en X stralen  breuk in DNA, herstel vaak niet perfect

, - Niet-ioniserende straling lagere energie: dringt niet diep in weefsels
(alleen huid) -> UV straling  vormt pyrimidine dimeren, vooral T



DNA herstel

Schade aan 1 DNA streng -> herstel op basis van niet-beschadigde streng -> 4 categorieën:

Base excision repair

 Herstel gemodificeerde base
 Herstel suiker zonder base

Nucleotide excision repair

 Herstel grote fouten die de helix, replicatie of transcriptie verstoren -> stuk met fout wordt
eruit geknipt
 Subvorm: transcription-coupled repair: geactiveerd bij het stilvallen van RNA polymerase op
de beschadiging

Single strand break repair

 Herstel eenvoudige nick door ligase
 Herstel suiker via variant base excision repair

Base mismatch repair

 Herstel fouten in DNA replicatie die niet zijn opgemerkt door proofreading:
 Base mismatchen door incorporatie van foute base
 Kleine inserties of deleties door replication slippage

Schade aan beide strengen op dezelfde plaats:

Double strand breaks: homologous recombination (=HR) mediated DNA repair

 Homologe intacte streng nodig (vb zuster chromatide of maternale chromosoom)
 Uitgevoerd na DNA replicatie en voor celdeling
 5’ kant getrimd -> sequentie verder maken voorbij breuk (opnieuw complementair) -> wordt
helemaal hersteld ookal zijn uiteinden beschadigd
 Wordt gebruikt bij crispr-cas: dubbelstrengige breuken induceren op gekozen plaats ->
sequentie gaat veranderen hoe jij wilt

Double strand breaks: nonhomologous end joining

 Directe ligatie van breuken, geen homoloog templaat nodig
 Soms verlies of insertie nucleotiden

Interstrand cross-links: HR en Fancomi anemia DNA repair pathway

Veel C->T mutaties: gemethyleerde C heeft probleem -> muteert naar T ipv U -> wordt niet
opgespoord door DNA herstel