Moleculaire genetica
,Inhoudsopgave
1. DNA mutaties en repair
2. Recombinatie als herstelproces
3. Recombinatie en transpositie
4. Horizontale gentransfer
5. Bioinformatica
6. Remodelling epigenetica
7. Methylatie
, DNA-mutaties en repair
Types van DNA-mutaties
Mutatie = een verandering in de DNA-sequentie die kan worden overgeërfd
→ Bij prokaryoten is de overerving verticaal / clonaal en zullen de mutaties altijd zichtbaar zijn in de volgende
generaties
→ Bij eukaryoten kan de overerving aseksueel of seksueel gebeuren. Als de voortplanting aseksueel gebeurt bij
eencellige zal de mutaties altijd zichtbaar zijn in de volgende generaties, maar bij meercellige zullen er enkel
sporen of precursorcellen te zien zijn. Bij de seksuele voortplanting bij eencellige zal de mutatie soms doorkomen
en bij meercellige is het enkel te zien bij de geslacht- of precursorcellen
Veranderingen in de DNA-sequentie
1 basepaar = puntmutaties : dit kan ontstaan door middel van een transversie of een translatie die kunnen
ontstaan door pure toeval en dus door mutaties of door externe factoren. Het resultaat kan een silent mutatie (=
het hebben van nog hetzelfde aminozuur), missense mutatie (= het hebben van een geheel ander aminozuur) of
een nonsense mutatie (= het hebben van een stopcodon waarmee de translatie aan zijn einde komt) opleveren.
Dit kan voorkomen in de regio’s waar het DNA wordt gecodeerd en waar het niet wordt gecodeerd. In de
coderende regio heeft het voor 70 % een negatief effect en in de niet coderende regio’s 7 %
Enkele basenparen = indels : deze ontstaan door middel van inserties en deleties die kunnen zorgen voor
frameshift mutaties (= het verschuiven van het leesframe waarbij het eiwit geheel zal veranderen dat uiteindelijk
meestal geen functie meer heeft). Het hebben van foute recombinaties die hersteld moeten worden en een
template slippage tijdens de replicatie om het te controleren. Template slippage is het moment dat de polymerase
niet meer weet waar hij naartoe moet en letterlijk van de streng afglijdt. Dit gebeurt wanneer er veer herhalingen
voorkomen, hier komen veel fouten in voor. Het gevolg is het hebben van 1 minder of 1 meer van eiwitten
Grotere fragmenten = chromosoom aberraties : het hebben van fouten in de recombinatie door middel van
deletie (= het verwijderen van een deel van de sequentie), duplicatie (= het kopiëren van een deel van de
sequentie waardoor het nogmaals voorkomt), inversie (= het omkeren van een deel van de sequentie), insertie
(= het verplaatsen van een deel van de sequentie van het ene chromosoom op de andere) of translocatie (= het
verwisselen van het ene deel van het ene chromosoom met een ander deel op een ander chromosoom)
DNA-alteraties die leiden tot mutaties
Het hebben van externe factoren die kunnen leiden tot mutaties. Voorbeelden zijn irradiatie, reactieve
chemicaliën, roken en ROS
→ Alle baseparen hebben een zwakke plek, op de plek van het binden van de waterstofbruggen, waar de slechte
deeltjes van buitenaf op kunnen binden en mutaties kunnen veroorzaken. Als een slecht deeltje bindt op de derde
waterstofbrug, zullen er nog maar 2 gevormd kunnen worden waardoor het basepaar zal veranderen en er een
ander aminozuur wordt gevormd
Het hebben van verschillende alteraties die leiden tot mutaties : hydrolyse (= het toevoegen van een
watermolecule waardoor de base veranderd), de-aminatie (= het weghalen van een aminogroep van een complex
waardoor ze een doelwit zijn voor hydrolyse), oxidatie (= het verwijderen van baseparen en het breken van
strengen), alkylatie (= het toevoegen van een alkylgroep aan de atomen in de nucleotide basen waardoor er een
mogelijkheid is dat de verkeerde basen aan elkaar worden gekoppeld), cross-links (= een verbinding die twee
polymeerketens aan elkaar koppelt) en breuken (= het uiteenvallen van een chromosoom)
Ames-test : wordt gebruikt om te kijken of een bepaalde stof mutageen is. Dit doet een onderzoeker met behulp
van bacteriën. De onderzoeker kijkt niet naar de bacterie zelf maar naar de metabolische activiteiten van de
bacterie. Er wordt gebruikgemaakt van bacteriën die géen histidine kunnen aanmaken. Deze bacteriën kunnen
dit niet door een mutatie in het DNA. Ze kunnen alleen groeien als de voedingsbodem histidine bevat. De
onderzoeker zet de bacteriën (vaak Salmonellae) op een voedingsbodem die geen histidine bevat. Ook voegt de
onderzoeker hier de stof toe die mogelijk carcinogeen (kankerverwekkend) is. Als deze stof mutageniteit
bevordert zal het DNA van de bacteriën muteren, en zal een deel van het DNA terugmuteren naar de vorm die
, ervoor zorgt dat de bacteriën wel histidine aan kunnen maken. Voor deze bacteriën is de voedingsbodem zonder
histidine geen probleem, terwijl de bacteriën die geen teruggemuteerd DNA dragen in de voedingsbodem niet
kunnen overleven. Dus als de mogelijk carcinogene stof mutageniteit bevordert zullen er bacteriën te zien zijn op
de voedingsbodem. Als de mogelijk carcinogene stof mutageniteit niet bevordert zal de voedingsbodem leeg zijn.
Op deze manier kan nagegaan worden of een stof mutageen en daarmee mogelijk carcinogeen is of niet
Chemotherapie : DNA beschadigende middelen worden gebruikt om chromosomen te breken of om replicatie
vorken tegen te gaan tijdens de replicatie. Deze chemotherapie middelen zijn giftig voor de kankercellen maar
niet schadelijk voor de andere somatische cellen
DNA repairmechanismen
Het hebben van allerlei soorten herstelmechanismen die allemaal voor andere fouten kunnen worden gebruikt
→ Mismatch repair : het hebben van kleine
loopings van maximaal 4 baseparen. De
hele streng wordt continu gescand en deze
detecteren de fouten, er wordt nog een
grotere loop gevormd waarna er verder
wordt gescand tot ze aan een regio komen
die voor hen belangrijk is (= het
herkenningspunt is de methylgroep (CH3)
als de restgroep, deze bevindt zich op de
oude streng. Aan deze is niks veranderd en
dit is belangrijk om het straks te kunnen
herstellen, de oude/parentale streng is
betrouwbaar), nu wordt het deel herkend
en verbeterd waarna het deel verder gaat
en ervan afgaat
→ Direct repair : zijn er niet continu en worden
ingezet voor specifieke schaden aan de
nucleotide, de schade die ze oplossen zijn cross-
links, alkylatie en oxidatie. Dit gebeurt door
middel van een photolyase die zorgen voor een
elektronenuitwisseling waardoor het hersteld
wordt
→ Base excision repair : dit geldt voor kleinere stukken en enkele beschadigde
nucleotide. Het hebben van 2 mogelijkheden van hoe het gedaan wordt. Er
wordt of iets opgevuld, of een deel wordt eruit geknipt en hersteld.
Polymerase vult de gaatjes op waarna de ligase het helemaal aan elkaar maakt
,Inhoudsopgave
1. DNA mutaties en repair
2. Recombinatie als herstelproces
3. Recombinatie en transpositie
4. Horizontale gentransfer
5. Bioinformatica
6. Remodelling epigenetica
7. Methylatie
, DNA-mutaties en repair
Types van DNA-mutaties
Mutatie = een verandering in de DNA-sequentie die kan worden overgeërfd
→ Bij prokaryoten is de overerving verticaal / clonaal en zullen de mutaties altijd zichtbaar zijn in de volgende
generaties
→ Bij eukaryoten kan de overerving aseksueel of seksueel gebeuren. Als de voortplanting aseksueel gebeurt bij
eencellige zal de mutaties altijd zichtbaar zijn in de volgende generaties, maar bij meercellige zullen er enkel
sporen of precursorcellen te zien zijn. Bij de seksuele voortplanting bij eencellige zal de mutatie soms doorkomen
en bij meercellige is het enkel te zien bij de geslacht- of precursorcellen
Veranderingen in de DNA-sequentie
1 basepaar = puntmutaties : dit kan ontstaan door middel van een transversie of een translatie die kunnen
ontstaan door pure toeval en dus door mutaties of door externe factoren. Het resultaat kan een silent mutatie (=
het hebben van nog hetzelfde aminozuur), missense mutatie (= het hebben van een geheel ander aminozuur) of
een nonsense mutatie (= het hebben van een stopcodon waarmee de translatie aan zijn einde komt) opleveren.
Dit kan voorkomen in de regio’s waar het DNA wordt gecodeerd en waar het niet wordt gecodeerd. In de
coderende regio heeft het voor 70 % een negatief effect en in de niet coderende regio’s 7 %
Enkele basenparen = indels : deze ontstaan door middel van inserties en deleties die kunnen zorgen voor
frameshift mutaties (= het verschuiven van het leesframe waarbij het eiwit geheel zal veranderen dat uiteindelijk
meestal geen functie meer heeft). Het hebben van foute recombinaties die hersteld moeten worden en een
template slippage tijdens de replicatie om het te controleren. Template slippage is het moment dat de polymerase
niet meer weet waar hij naartoe moet en letterlijk van de streng afglijdt. Dit gebeurt wanneer er veer herhalingen
voorkomen, hier komen veel fouten in voor. Het gevolg is het hebben van 1 minder of 1 meer van eiwitten
Grotere fragmenten = chromosoom aberraties : het hebben van fouten in de recombinatie door middel van
deletie (= het verwijderen van een deel van de sequentie), duplicatie (= het kopiëren van een deel van de
sequentie waardoor het nogmaals voorkomt), inversie (= het omkeren van een deel van de sequentie), insertie
(= het verplaatsen van een deel van de sequentie van het ene chromosoom op de andere) of translocatie (= het
verwisselen van het ene deel van het ene chromosoom met een ander deel op een ander chromosoom)
DNA-alteraties die leiden tot mutaties
Het hebben van externe factoren die kunnen leiden tot mutaties. Voorbeelden zijn irradiatie, reactieve
chemicaliën, roken en ROS
→ Alle baseparen hebben een zwakke plek, op de plek van het binden van de waterstofbruggen, waar de slechte
deeltjes van buitenaf op kunnen binden en mutaties kunnen veroorzaken. Als een slecht deeltje bindt op de derde
waterstofbrug, zullen er nog maar 2 gevormd kunnen worden waardoor het basepaar zal veranderen en er een
ander aminozuur wordt gevormd
Het hebben van verschillende alteraties die leiden tot mutaties : hydrolyse (= het toevoegen van een
watermolecule waardoor de base veranderd), de-aminatie (= het weghalen van een aminogroep van een complex
waardoor ze een doelwit zijn voor hydrolyse), oxidatie (= het verwijderen van baseparen en het breken van
strengen), alkylatie (= het toevoegen van een alkylgroep aan de atomen in de nucleotide basen waardoor er een
mogelijkheid is dat de verkeerde basen aan elkaar worden gekoppeld), cross-links (= een verbinding die twee
polymeerketens aan elkaar koppelt) en breuken (= het uiteenvallen van een chromosoom)
Ames-test : wordt gebruikt om te kijken of een bepaalde stof mutageen is. Dit doet een onderzoeker met behulp
van bacteriën. De onderzoeker kijkt niet naar de bacterie zelf maar naar de metabolische activiteiten van de
bacterie. Er wordt gebruikgemaakt van bacteriën die géen histidine kunnen aanmaken. Deze bacteriën kunnen
dit niet door een mutatie in het DNA. Ze kunnen alleen groeien als de voedingsbodem histidine bevat. De
onderzoeker zet de bacteriën (vaak Salmonellae) op een voedingsbodem die geen histidine bevat. Ook voegt de
onderzoeker hier de stof toe die mogelijk carcinogeen (kankerverwekkend) is. Als deze stof mutageniteit
bevordert zal het DNA van de bacteriën muteren, en zal een deel van het DNA terugmuteren naar de vorm die
, ervoor zorgt dat de bacteriën wel histidine aan kunnen maken. Voor deze bacteriën is de voedingsbodem zonder
histidine geen probleem, terwijl de bacteriën die geen teruggemuteerd DNA dragen in de voedingsbodem niet
kunnen overleven. Dus als de mogelijk carcinogene stof mutageniteit bevordert zullen er bacteriën te zien zijn op
de voedingsbodem. Als de mogelijk carcinogene stof mutageniteit niet bevordert zal de voedingsbodem leeg zijn.
Op deze manier kan nagegaan worden of een stof mutageen en daarmee mogelijk carcinogeen is of niet
Chemotherapie : DNA beschadigende middelen worden gebruikt om chromosomen te breken of om replicatie
vorken tegen te gaan tijdens de replicatie. Deze chemotherapie middelen zijn giftig voor de kankercellen maar
niet schadelijk voor de andere somatische cellen
DNA repairmechanismen
Het hebben van allerlei soorten herstelmechanismen die allemaal voor andere fouten kunnen worden gebruikt
→ Mismatch repair : het hebben van kleine
loopings van maximaal 4 baseparen. De
hele streng wordt continu gescand en deze
detecteren de fouten, er wordt nog een
grotere loop gevormd waarna er verder
wordt gescand tot ze aan een regio komen
die voor hen belangrijk is (= het
herkenningspunt is de methylgroep (CH3)
als de restgroep, deze bevindt zich op de
oude streng. Aan deze is niks veranderd en
dit is belangrijk om het straks te kunnen
herstellen, de oude/parentale streng is
betrouwbaar), nu wordt het deel herkend
en verbeterd waarna het deel verder gaat
en ervan afgaat
→ Direct repair : zijn er niet continu en worden
ingezet voor specifieke schaden aan de
nucleotide, de schade die ze oplossen zijn cross-
links, alkylatie en oxidatie. Dit gebeurt door
middel van een photolyase die zorgen voor een
elektronenuitwisseling waardoor het hersteld
wordt
→ Base excision repair : dit geldt voor kleinere stukken en enkele beschadigde
nucleotide. Het hebben van 2 mogelijkheden van hoe het gedaan wordt. Er
wordt of iets opgevuld, of een deel wordt eruit geknipt en hersteld.
Polymerase vult de gaatjes op waarna de ligase het helemaal aan elkaar maakt
