Biochemie Lüscher
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Cartes-fiches
CTD-P reguliert RNA Prozessierung:
Ser5-P-> Aktivierung der Polymerase, nicht prozessiv (nur kurze RNA Stücke werden gebildet)
Ser5-P +Ser2-P-> Freisetzung der Polymerase, jetzt prozessiv
Ser5-P -> Capping Faktoren (Schutz des 5'-Endes der mRNA)
Ser2-P + Ser5-P -> Splicing (Prozessierung des Transkripts, Herausschneiden der Intone, Liegiren der Exone)
Ser2-P -> Terminationfaktoren, poly-Adenylierung (3'-Ende)
Chromosomale Translokationen und assoziierte Krankheitsbilder:
Burkitt Lyphom/ Leukämie:
hoch aggressiv, aber gute Prognose durch intensive Chemotherapie
Chromosomale Transklokation t(8;14)(q24;q32)
Fusionsgen: IGH-MYC
Chromosomale Translokationen und assoziierte Krankheitsbilder:
Chronisch myeloische Leukämie (CML):
Behandlung durch Imatinib oder andere Tyrosin-Kinase-Inhibitoren
chromosomale Translokation: t(9;22)(q34;q11)
Fusiongen: BCR-ABL1
Chromosomale Translokationen und assoziierte Krankheitsbilder:
Akute promyeloische Leukämie:
sensitiv auf Behandlung mir Retinsäure, gute Prognosen:
chromosomale Translokation: t(15;17)(q22;q21)
Fusionsgen: PML-RARA
Zellzyklusphasen und Kontrolle der Übergänge:
G1-S-Checkpoint (oder Restriktionspunkt, START)
- Proliferationssignale
- Grössenwachstum
- DNA Qualitätskontrolle
- Vorbereitung der Replikation
Zellzyklusphasen und Kontrolle der Übergänge:
(während S-Phase): DNA-Damage Checkpoint
DNA beschädigt ?
Zellzyklusphasen und Kontrolle der Übergänge:
G2-M Checkpoint
- Überprüfung der der Replikation, ist die DNA vollständig repliziert (nach S-Phase)
- Vorbereitung auf Mitose
Zellzyklusphasen und Kontrolle der Übergänge:
Metaphase-Anaphase Checkpoint
-Chromosomen-Spindel vorhanden und in Ordnung ?
Zellzyklusphasen und Kontrolle der Übergänge:
Übergang G1-G0
-inhibitorische vs stimulatorische Proliferationssignale
-Differenzierung
(G0 ist nicht Teil des Zellzyklus, ist eine Art Ruhephase)
wesentlich Regulatoren des Zellzyklus:
CDKs: Cyclin-abhängige Kinasen
3 wesentliche Regulationsprinzipien von CDKs
-Cyclin-Bindung (CDK aktiv)/ Cyclin-Abbau (CDK inaktiv)
-CKI-Bindung (CDK-Inhibitoren)
-Phosphorylierung/Dephosphorylierung
Phosphorylierung
Serin, Threonin, Tyrosin
Glykosylierung:
Serin, Threonim, Asparagin
Methylierung
Lysin, Arginin
Acetylierung:
Lysin
Ubiqutinilierung
Lysin
Regulation der Cylcin/CDK-Komplexe
- negative/inhibitorische Phosphorylierungen wurden entfernt (Phosphatase)
- aktivierende Phosphorylierungen wurden hinzugefügt (Kinase)
- Cyclin ist gebunden (anwesend)
-> wenn alle 3 Punkte erfüllt: Kinase Aktivität wird aktiviert
G1:
Cyclin D-CDK 4/6 -p15 - p16 -p18 -p19
Cyclin E- CDK 2 -p21 -p27 -p57
S:
Cyclin A- CDK 2 -p21 -p27 -p57
G2:
Cyclin A-CDK 1 -p21 -p27 -p57
M:
Cyclin B- CDK 1 -p21 -p27 -p57
abschließende Zusammenfassung (Details auf Zettel in Block)
Deregulation des G1-S-Checkpoints in den meisten Zellen:
-Retinoblastom-Protein (RB)
-E2F Transkriptionsfaktoren
-Signale (Signalüberträger, Wachstumsfaktoren, TFs, Cycline, CDKs, CKIs)
Replikationsblasen (origins of replication)
- Chromosomen haben mehrere ORIs
- Feuern nicht alle gelichzeitig
- Feuern nicht alle in jeder S-Phase
- Feuern maximal einmal pro Zellzyklus
- Die Funktion der ori- bindenden Proteine ist Zellzyklus-abhängig
DNA-Polymerasen bei Säugern:
Polymerase α (alpha)
Lokalisation: Kern
Funktion: Synthese des Primers des Verzögerungstranges, enthält Primaseaktivität
DNA-Polymerasen bei Säugern:
Polymerase δ (delta)
Lokalisation: Kern
Funktion: Synthese des Führungsstrangs, enthält PCNA, 5'-3'-Exonuklease-Aktivität
DNA-Polymerasen bei Säugern:
DNA-Polymerase ε (Epsilon)
Lokalisation: Kern
Funktion: Reparatur
DNA-Polymerasen bei Säugern:
DNA-Polymerase β (Beta):
Lokalisation: Kern
Funktion: Reparatur
DNA-Polymerasen bei Säugern:
DNA-Polymerase γ (Gamma)
Lokalisation: Mitochondrien
Funktion: Replikation der mitochondrialen DNA
chemischer Reatkions-Mechanismus der DNA-Replikation
- nucleophiler Angriff der 3'-OH-Gruppe am alpha- Phosphat- Atom
- Kettenverlängerung am 3'-OH-Ende
- DNA-Polymerasen brauchen umbedingt ein freies 3'-OH-Ende (d.h Sie können im Unterschied die Synthese nicht iniziieren im Unterschied zu RNA-Polymerasen)
-Energie für die Synthese kommt vom einzubauenden Nucleotid
Torsional stress
durch Entspiralisierung der gerade abgelesenen DNA-Abschnitte (notwenig für Replikation und Translation), kommt es zum positiven Supercoiling.
-> zu starke Verwindung der DNA-Doppelhelix, geht mit Torsionskräften einher
Topoisomerase 1
um den Torsionskräften des positiven super coilings entgegenzuwirken wird es durch die Topoisomerase 1 entspannt
- Topoisomerase 1 Hydrolysiert einen Strang der dsDNA -> relaxiert so
- Danach liegiert sie den Einzelstrangbruch wieder
Topoisomerase 1-Inhibitor:
Tumortherapie:
Irinotecan (Darmkrebs)
Topotecan (Ovarial Ca, Zervix Ca, kleinzelliges Lungen Ca)
Topoisomerase 2:
kann positive und negative Superspiralisierung entspannen durch Doppelstrangbruch unter ATP-Verbrauch:
-Auftrennung eine DNA-Doppelstranges
-> Durchführen eines anderen DNA-Doppelstranges (entwirren)
-> Ligieren des Doppelstranges
detaillierter Ablauf:
- ATP- Bindung und Dimerisierung der ATP-ase Domänen, Doppelstrangbruch in Helix 2
- Durchführung von Helix 1 durch Bruch in Helix 2
- Ligieren des Bruchs in Helix 2 und Freigabe von Helix 1
Topoisomerase 2-Inhibitor:
Tumortherapie: Etoposide (z.B Lungen Ca)
Antibiotika
Ursache von Mutationen: DNA-Schädigung
Spontane Hydrolyse:
- Depurinierung von Adenin und Guanin
- Desaminierung von Cytosin
Umwelt:
-ionisierende Strahlung -> Strangbrüche
- reaktive Metaboliten -> Modifikation von Basen
Sonnenlicht:
-UV -> Pyrimidindimere
Mitose:
-Verlust/Gewinn von Chromosomen
Replikation:
-falsche Basenpaarung, Verlust/Gewinn von Basen
Arten der Mutationen:
Genom-Mutationen: -> Chromosomenzahl
Chromosomen-Mutationen: -> Translokationen, Deletionen, Insertionen, Inversionen, Amplifikationen
Gen-Mutationen: -> Austausch von Basen, Verlust von Basen, Gewinn von Basen
Konsequenz: Beeinflussung der Funktion von Genen und deren Produkten
Gen-Mutationen
Startcodon: AUG: Methionin, Met, M
Stopcodone: UAA, UAG, UGA
Punktmutationen:
Transition; Purin-Basen gegen andere Purin-Base ersetzt oder Pyrimidin gegen anderen Pyrmidin-Base ersetzt
Transversion: Pyrimidin-Base gegen Purin-Base ersetzt und umgekehrt
Folgen von Mutationen:
Veränderung der Gendosis/Verlust oder Gewinn von Genen
-> Zunahme/Abnahme/Verlust von Proteinen
-> Erhöhung/Minderung der Proteindosis
=> mehr/weniger Funktion
Beispiele:
-Amplifikation von Cylcin E-> Mammakarzinom, Osteosarcom
- Amplifikation von N-MYC im Neuroblastom -> schlecht Prognose
Fusionsgene:
-> Fusionsproteine
-> neue Funktion
Beispiele:
- t(9;22) -> BCR-ABL (chronisch myeloische Leukämie)
- t(15; 17) -> PML- RARα (akute promyeloische Leukämie)
Veränderung der codierdenden Sequenz
-> mutiertes Protein
-> modifizierte Funktion/ Funktionsgewinn/Funktionsverlust
Beispiel:
-Mutation von BRAF (Melanom)
Veränderung von regulatorischen Sequenzen
-> veränderte Genexpression
-> veränderte Proteinexpression
- > Gewinn/ Verlust vin Funktion
Beispiel: t(8;14) -> cMYC (Burkitt-Lymphom)
DNA-Reparatursysteme: allgemeine Strategie
- Mismatch Repair System
- Base Excision Repair (BER)
- Nucleotide Excison Repair (NER)
- Double Strand Break Repair: - non homologous end-joining (NHEJ) - homologe Rekombination
