Samenvatting Oncogenetica - epigenetische veranderingen

Oncogenetica – epigenetische
veranderingen (Prof. Dr. Op de Beeck)
1. Inleiding
Traditioneel: ontstaan van kanker gedreven door accumulatie van genetische
mutaties  waar bevinden die zich? Hoofdzakelijk in TS genen of oncogenen.
 TS gen (genen die rem leggen op celgroei, dus wanneer er mutaties
optreden dan valt deze rem weg)  als we daar mutaties in verwachten,
welke soort?
o LOF (in beide allelen)  recessieve mutaties  je verwacht de
mutatie op beide allelen
o Geactiveerd bij mutaties
o Door activatie van oncogenen  cellen delen  kanker gaat
ontstaan
 Bij oncogenen vooral GOF (gen krijgt een activerende functie)
 mutatie in 1 allel is voldoende om het proces op gang te
brengen

 Niet enkel mutaties maar ook genoom instabiliteit
 Kan van verschillende bronnen komen  DNA methylatie is er één van
 Kenmerken van kankercellen: epigenetische merktekens gaan vervagen
 DNA verliest methylatie dan krijg je genomische instabiliteit  kan leiden
tot deleties

Epigenetische veranderingen leiden tot een gewijzigd expressiepatroon dat niet
veroorzaakt wordt door mutaties in het DNA. Deze veranderingen zijn mitotisch
overerfbaar.
• Opeenvolging van CpG dinucleotiden dan
gaat er methylatie plaatsvinden 
gewijzigd expressiepatroon (gen wordt niet
meer overgeschreven, je verliest expressie)
• Als er DNA methylatie optreed kan er ook
geen gewijzigd patroon optreden  dit is in
de minderheid van de gevallen
• DNA methylatie in de promotor regio 
verlies van expressie

Gen silencing (= verlies van expressie) is
noodzakelijk voor het leven van eukaryoten. Ze zijn betrokken bij biologische
processen zoals:
 Differentiatie
 Imprinting: bepaalde genen die van moeder of vader worden overgeërfd en
ze geïnactiveerd worden als ze van moeder of vader worden overgeërfd
 X-chromosoom inactivatie
MAAR er kan dysregulatie optreden = problemen  bepaalde kankers kunnen
ontstaan.
Wat bepaalt de expressie status van een gen?
 Condensatie van DNA regulatorische regio’s
o Promotor regio
o Enhancer


1

, o Insulator: dat stuk van nucleosoom minder makkelijk bereikbaar
voor TF
 Aanwezigheid van transcriptiefactoren en chromatine modulerende
enzymes
 Je krijgt een heel complex van mech die samen werken om ofwel gen tot
expressie te brengen of niet tot expressie te brengen  daar kan
dysregulatie optreden

2. DNA methylatie
2.1. Mechanismen
 Methylatie plaatsen in het humane genoom (non-CpG of CpG)
 Methylatie van CpG komt meeste voor
 Methylatie van CpG eiland  gen repressie  gen wordt niet afgeschreven
en er is dus minder expressie van het gen
 CpG eilanden
o Frequentie CpG lager dan verwacht
o Door spontane deaminatie
o 50% promotoren CpG rijke gebieden
 5’ UTR
 Eerste exon van het gen
 Soms “body” van het gen/3’ UTR

Hoe kan je CpG eilanden vinden?
 Gennamen veranderen continue
 Soms wordt DNA van een andere richting afgelezen  belangrijk om het
eerste exon te identificeren (zit rechts en niet links)
 CpG eiland aanwezig is weergeven met een blokje  hier aanwezig in exon
1
 GSDME = gasdermine E  gevonden in een familie met erfelijke
slechthorendheid  betrokken bij celdood  tot expressie in huidcellen,
coloncellen
o DFNA 5: kan onder epigenetische regulatie staan
 Gen dat tot expressie komt in het middenoor (orgaan van
corti)  inbrengen in cellen dan zorgt dat voor celdood (soort
apoptose dat optreedt)  je krijgt erfelijke slechthorendheid
 Epigenetische regulatie die DFNA 5 uitschakeld  waarom
zou tumor dit doen?  zodat celdood mechanismen worden
uitgeschakeld




2

,50% promotoren bevat CpG eilanden waarvan de meerderheid niet gemethyleerd
is. Methylatie wordt gereguleerd door DNMTs. Deze zorgen voor de transfer van
methylgroepen van S-adenosyl-L-methionine naar CpG
 DNA methyltransferase brengen een methyl merkteken via enzyme op
DNA en gaat van cytosine naar mehtylcytosine
 DNA strand  met op cytosine op 5de C gebeurt door DNMT en wordt als
substraat gebruikt
 DNMT3A en DNMT3B leggen nieuwe methylatiepatronen vast tijdens de
ontwikkeling.
 Tijdens DNA replicatie:
o DNMT1 onderhoudt het originele methylatiepatroon
o Heeft 5-30x preferentie voor hemigemethyleerde substraten  ene
strand gemethyleerd en andere niet want moet nog doorgegeven
worden door DNMT1 dus tijdelijk tweede streng nog niet
gemethyleerd
 DNMT1 gaat het orignele methylatiepatroon onderhouden
 DNMT1 mutaties in CRC
 DNMT3A mutaties in hematologische kankers

 Methylatie beslissingen worden genomen in embryonale fase
 Beslissingen worden behouden vele cel-generaties later
 Kankergenoom: alteraties verstoren de normale functie


3. Literatuur voorbeeld
3.1. AML
3.1.1. Achtergrond
 AML is een bloedziekte die vooral voorkomt in de oudere populatie
(mediane leeftijd 63 jaar)
 Opstapeling van onrijpe precursoren (= cellen die niet uitgerijpt zijn tot
RBC)
o Moeheid
o Kortademigheid
o Blauwe plekken
 Indien onbehandeld: overlijden na enkele weken
 Behandeling: chemo (remissie) en transplantatie

3

,  Biomerkers die slechte “outcome” voor AML voorspellen zijn nog niet
gekend

3.1.2. Methoden en resultaten
 Resequencing AML genoom “patient 933124”
 Voordien: 98 biljoen nucleotiden, SR, 91,2% coverage
 Deze studie: 116,4 biljoen nucleotiden, PE, 99,6% coverage
o 1 bp deletie in DNMT3A  frameshift gevolgd door premature STOP
dus nonsense mutatie
o Frameshift, gevolgd door premature STOP
 Gezien dat base paar deletie heeft plaatsgevonden  leidde
tot frameshift en prematuur STOP codon  dus niet
functioneel en heeft vergaande gevolgen
 Bijna volledige coverage van het genoom  geen geschikte biomerker
gevonden  patiënt opnieuw sequencen
o Met single read lees je DNA langs 1 kant maar met pair end lees je
DNA streng langs 2 kanten  dit is belangrijk bij de mapping fase 
makkelijker om read op humane genoom te mappen  je hebt langs
2 kanten een bevestiging dat je juist bent
o Kwaliteit van sequencing gaat sterkt naar boven



3.1.3. Resultaten
 Je vindt dit bij 1 patiënt dus zijn er meerder patiënten?
o Enkel kijken naar DNMT3A
gen
o Is dat iets dat frequent
voorkomt bij AML
o 188 AML patiënten 
genoom
o 22% heeft mutaties in
DNMT3A  komt vrij veel
voor
o Somatische events:
bloedcellen hebben het
geworven, was niet bij geboorte aanwezig
 Veranderingen in DNA die enkel in die tumor
plaatsvinden/aantal cellen niet over de hele kiembaan
o Bepaalde domeinen in het gen  er komen verschillende mutaties
voor (heel gamma aan mutaties)

 Komt dat samen voor met karyotyperende
afwijkingen?
o DNMT3A: valt niet samen met andere
mutaties in genen voor
o Komen die samen met andere gekende
risicofactoren  komen niet samen met
andere risicofactoren
o Nooit samen aanwezig




4