Genen
hoorcollege 30 sept
mutatie = verandering in de genetische code = overerfbaar = essentieel voor ontwikkeling en
voortgang leven (variatie & evolutie). Het is goed, maar ook slecht.
- DNA repair herstelt mutatie schade
- kanker is het gevolg van gemuteerde cellen
Puntmutatie = 1 base paar
1. verandering van nucleotide → basenvolgorde = base substitution
2. deletie of insertie van een nucleotide = vaak gepaard met een vroeg stop codon
a. kunnen ook grotere DNA-sequenties zijn
b. 1 nucleotide of transposon
Missense mutation (non-synonymous) = puntmutatie
- verandert codon voor een aminozuur in de sequentie → 1 ander aminozuur in eiwit
- vb. sickle-anemie
- functie van het eiwit hoeft niet altijd te veranderen
Mutatie waarbij eiwitfunctie niet verandert = silent mutation
- non-synonymous: nieuw aminozuur lijkt erg op oorspronkelijke aminozuur
- synonymous: gemuteerde codon geeft hetzelfde aminozuur & codes zijn
gedegenereerd
Nonsense mutatie = normaal codon muteert stop codon → gecodeerd eiwit is korter
(truncated)
Frameshift mutatie = insertie of deletie van 1 of 2 nucleotide, andere aminozuur volgorde
achter de insertie/deletie, heeft geen silent vorm. DIt is de meest ernstige vorm van mutatie
in genen.
Mutatie bij de promotor → invloed (hoger of lager) op de mate van initiatie van transcriptie =
voor puntmutatie of insertie/deletie = invloed op binding RNA polymerase
Mutatie in regulatory elements (enhancers/silencers) → bindings-site voor een transcriptie
regulator verandert door mutatie en daardoor de binding = voor puntmutatie of
insertie/deletie
Ernstige mutatie zijn die in de geslachtscellen = germline cells / kiemlijn mutatie in de helft
van de gemeten → mutaties worden doorgegeven
Mutaties in weefsels niet bij de voortplanting betrokken → Somatic cells (kunnen in alle
fasen leven ontstaan) → geen van de gemeten draagt de mutatie
Spontane mutaties komen door biologische processen
- veroudering nucleotide, fouten DNA replicatie of transposons (insertie en deletie)
- toxische stoffen uit cellulair metabolisme (radicalen)
- zeldzaam: 1 mutatie per 1 miljoen genen per celdeling (door DNA-repair)
- gevaar → verandering functie eiwitten → blokkeren celdeling → ontstaan tumor
- breuken in DNA strengen → deletie en insertie
,Geïnduceerde mutaties
- gevolg van verkeerde omgevingsfactoren (tabak of straling)
- mutatie frequentie door omgevingsfactoren is hoger dan door spontane reacties
- moeilijker te repareren
- grotere kans op chromosoombreuk = grootste gevaar
Mutagenen = stoffen die lijken op een nucleotide en ingebouwd kunnen worden
analoge base → verandering basepaar
- vb. EMS alkyleert guanine → hierdoor wordt een foutief basepaar ingebouwd
Radio-actieve straling → hoog energetisch → base-deleties, base cross links en DNA
breuken
UV-licht → minder hoog energetisch, → dringt niet door de huid → base-dimeren door cross
links
Ames test = om te bepalen of een stofje mutaties kan veroorzaken
- gemuteerde salmonella typhimurium kan geen histidine maken als gevolg van
puntmutatie in gen
- histidine in medium aanwezig is
- of wanneer een mutatie is geïnduceerd die synthese van His weer mogelijk
maakt
- test bepaalt de mutatie frequentie > mutageniciteit stof
- vaak met lever stof (metabolisering en hier worden ze mutageen)
- als er veel kolonies groeien op histidine met het medium dan is de stof
mutageen
- echter groeien er altijd een paar kolonies door spontane
mutaties
DNA repair
- aanwezig in alle organismen → systemen zijn homoloog (verwant)
1. proofreading; door DNA polymerase, tijdens replicatie
2. DNA damage detection & Repair of DNA damage → onafhankelijk van replicatie,
voor de cel deelt → eiwitten doen dit, binden en herstellen het DNA → nucleotide
volgorde blijft hetzelfde
a. direct repair → enzymen herkennen en verwijderen DNA schades
b. Nucleotide excision repair (NER) bv. bij UV licht → verwijdering beschadigde
DNA streng gevolgd door synthese nieuw DNA zonder schade
i. algemeen systeem in alle organismen (eukaryoot en prokaryoot)
ii. Xeroderma pigmentosa (XP) = ziekte die gepaard gaat met extreme
gevoeligheid voor zonlicht doordat het NER niet goed functioneert
Kanker = ongecontroleerde celdeling
- 100.000 mensen/jaar gediagnosticeerd en 40.000 sterfgevallen in Nederland
- door verstoring mutaties in somatische cel
- In 10% van de gevallen is de kans op kanker hoger als gevolg van erfelijke
eigenschappen
- 90% van de kankervormen ontstaan uit genetische veranderingen die plaats vindt
tijdens je leven
, - 80% van de kankers zijn het gevolg van blootstelling aan carcinogenen (= stoffen die
de kans op tumor-ontwikkeling verhogen = mutagene stof)
kenmerken van kankercellen:
- ongeremde groei 1 cel → dochtercellen gemuteerd en groeien abnormaal → tumor
wordt gevormd en bestaat uit cellen die minder ontwikkeld zijn (cel-differentiatie is
verandert)
- kwaadaardige tumor = verspreid en wordt genetisch heterogeen door
secundaire mutaties
- malignant stage = superficial stage → invasive stage (invade health tissue) →
metastatic stage (migrate to other parts)
- genen die betrokken zijn: oncogenen (altijd in cellen, geactiveerd na mutatie in
regelgebieden) & tumor-suppressor genen (actief in cellen bij het stoppen van
celdeling → na activatie geïnactiveerd)
Oncogenen: genen coderend voor eiwitten betrokken bij signaaltransductie voor regulatie
celdeling.
- expressie van het oncogen is hoger dan normaal
- mutatie leidt tot hyperactief eiwit
- Normaal = RAS-GTP wordt geactiveerd → wisselt GTP voor GDP, inactiveert RAS
→ signaal tot celdeling stopt
- oncogene mutaties kan leiden tot trage omzetting GTP → GDP of sneller
loslaten GDP en opnieuw binden GTP
- bv. door mutaties in receptor/GRb2/SOSRAS/Raf/MEK & ERK
- Proto-oncogen: normaal gen voor mutatie tot oncogen
- 4 genetische veranderingen gevonden
1. missense mutatie = bv. door mutagene chemische stoffen bij RAS
2. gene amplificatie = extra kopie van een gen → meerdere promotors →
door fouten bij replicatie en mutaties in repair system
3. chromosomale translocatie = twee chromosomen breken en worden
verkeerd aan elkaar gezet, zeldzaam maar je hebt veel cellen
4. retrovirale inserties = viraal DNA kan inserteren in chromosoom →
promoter en regel-elementen van virus geven expressie van oncogen
→ overexpressie
a. ook zijn er virussen die een oncogene in hun genoom hebben,
maar niet in humane virussen
Tumor-suppressor genen → invloed op celdeling
- eiwitten gecodeerd door tumor-suppressor genen zijn:
1. checkpoint eiwitten = controleren integriteit genoom tijdens celdeling en
reguleren op check-point of celdeling door mag gaan
2. inhibitors van celdeling
Celdeling: Cyclins en Cyclin-dependent protein kinases (Cdk’s) reguleren dat de cel de
volgende fase van cel-deling start → actief op checkpoints (G1, G2 en M fase)
- cyclins/Cdk’s worden gereguleerd door kinase inhibitors
- checkpoints: voortgang celdeling gereguleerd door formatie actieve Cdk complexen
- tumor-supressor eiwitten remmen dit
hoorcollege 30 sept
mutatie = verandering in de genetische code = overerfbaar = essentieel voor ontwikkeling en
voortgang leven (variatie & evolutie). Het is goed, maar ook slecht.
- DNA repair herstelt mutatie schade
- kanker is het gevolg van gemuteerde cellen
Puntmutatie = 1 base paar
1. verandering van nucleotide → basenvolgorde = base substitution
2. deletie of insertie van een nucleotide = vaak gepaard met een vroeg stop codon
a. kunnen ook grotere DNA-sequenties zijn
b. 1 nucleotide of transposon
Missense mutation (non-synonymous) = puntmutatie
- verandert codon voor een aminozuur in de sequentie → 1 ander aminozuur in eiwit
- vb. sickle-anemie
- functie van het eiwit hoeft niet altijd te veranderen
Mutatie waarbij eiwitfunctie niet verandert = silent mutation
- non-synonymous: nieuw aminozuur lijkt erg op oorspronkelijke aminozuur
- synonymous: gemuteerde codon geeft hetzelfde aminozuur & codes zijn
gedegenereerd
Nonsense mutatie = normaal codon muteert stop codon → gecodeerd eiwit is korter
(truncated)
Frameshift mutatie = insertie of deletie van 1 of 2 nucleotide, andere aminozuur volgorde
achter de insertie/deletie, heeft geen silent vorm. DIt is de meest ernstige vorm van mutatie
in genen.
Mutatie bij de promotor → invloed (hoger of lager) op de mate van initiatie van transcriptie =
voor puntmutatie of insertie/deletie = invloed op binding RNA polymerase
Mutatie in regulatory elements (enhancers/silencers) → bindings-site voor een transcriptie
regulator verandert door mutatie en daardoor de binding = voor puntmutatie of
insertie/deletie
Ernstige mutatie zijn die in de geslachtscellen = germline cells / kiemlijn mutatie in de helft
van de gemeten → mutaties worden doorgegeven
Mutaties in weefsels niet bij de voortplanting betrokken → Somatic cells (kunnen in alle
fasen leven ontstaan) → geen van de gemeten draagt de mutatie
Spontane mutaties komen door biologische processen
- veroudering nucleotide, fouten DNA replicatie of transposons (insertie en deletie)
- toxische stoffen uit cellulair metabolisme (radicalen)
- zeldzaam: 1 mutatie per 1 miljoen genen per celdeling (door DNA-repair)
- gevaar → verandering functie eiwitten → blokkeren celdeling → ontstaan tumor
- breuken in DNA strengen → deletie en insertie
,Geïnduceerde mutaties
- gevolg van verkeerde omgevingsfactoren (tabak of straling)
- mutatie frequentie door omgevingsfactoren is hoger dan door spontane reacties
- moeilijker te repareren
- grotere kans op chromosoombreuk = grootste gevaar
Mutagenen = stoffen die lijken op een nucleotide en ingebouwd kunnen worden
analoge base → verandering basepaar
- vb. EMS alkyleert guanine → hierdoor wordt een foutief basepaar ingebouwd
Radio-actieve straling → hoog energetisch → base-deleties, base cross links en DNA
breuken
UV-licht → minder hoog energetisch, → dringt niet door de huid → base-dimeren door cross
links
Ames test = om te bepalen of een stofje mutaties kan veroorzaken
- gemuteerde salmonella typhimurium kan geen histidine maken als gevolg van
puntmutatie in gen
- histidine in medium aanwezig is
- of wanneer een mutatie is geïnduceerd die synthese van His weer mogelijk
maakt
- test bepaalt de mutatie frequentie > mutageniciteit stof
- vaak met lever stof (metabolisering en hier worden ze mutageen)
- als er veel kolonies groeien op histidine met het medium dan is de stof
mutageen
- echter groeien er altijd een paar kolonies door spontane
mutaties
DNA repair
- aanwezig in alle organismen → systemen zijn homoloog (verwant)
1. proofreading; door DNA polymerase, tijdens replicatie
2. DNA damage detection & Repair of DNA damage → onafhankelijk van replicatie,
voor de cel deelt → eiwitten doen dit, binden en herstellen het DNA → nucleotide
volgorde blijft hetzelfde
a. direct repair → enzymen herkennen en verwijderen DNA schades
b. Nucleotide excision repair (NER) bv. bij UV licht → verwijdering beschadigde
DNA streng gevolgd door synthese nieuw DNA zonder schade
i. algemeen systeem in alle organismen (eukaryoot en prokaryoot)
ii. Xeroderma pigmentosa (XP) = ziekte die gepaard gaat met extreme
gevoeligheid voor zonlicht doordat het NER niet goed functioneert
Kanker = ongecontroleerde celdeling
- 100.000 mensen/jaar gediagnosticeerd en 40.000 sterfgevallen in Nederland
- door verstoring mutaties in somatische cel
- In 10% van de gevallen is de kans op kanker hoger als gevolg van erfelijke
eigenschappen
- 90% van de kankervormen ontstaan uit genetische veranderingen die plaats vindt
tijdens je leven
, - 80% van de kankers zijn het gevolg van blootstelling aan carcinogenen (= stoffen die
de kans op tumor-ontwikkeling verhogen = mutagene stof)
kenmerken van kankercellen:
- ongeremde groei 1 cel → dochtercellen gemuteerd en groeien abnormaal → tumor
wordt gevormd en bestaat uit cellen die minder ontwikkeld zijn (cel-differentiatie is
verandert)
- kwaadaardige tumor = verspreid en wordt genetisch heterogeen door
secundaire mutaties
- malignant stage = superficial stage → invasive stage (invade health tissue) →
metastatic stage (migrate to other parts)
- genen die betrokken zijn: oncogenen (altijd in cellen, geactiveerd na mutatie in
regelgebieden) & tumor-suppressor genen (actief in cellen bij het stoppen van
celdeling → na activatie geïnactiveerd)
Oncogenen: genen coderend voor eiwitten betrokken bij signaaltransductie voor regulatie
celdeling.
- expressie van het oncogen is hoger dan normaal
- mutatie leidt tot hyperactief eiwit
- Normaal = RAS-GTP wordt geactiveerd → wisselt GTP voor GDP, inactiveert RAS
→ signaal tot celdeling stopt
- oncogene mutaties kan leiden tot trage omzetting GTP → GDP of sneller
loslaten GDP en opnieuw binden GTP
- bv. door mutaties in receptor/GRb2/SOSRAS/Raf/MEK & ERK
- Proto-oncogen: normaal gen voor mutatie tot oncogen
- 4 genetische veranderingen gevonden
1. missense mutatie = bv. door mutagene chemische stoffen bij RAS
2. gene amplificatie = extra kopie van een gen → meerdere promotors →
door fouten bij replicatie en mutaties in repair system
3. chromosomale translocatie = twee chromosomen breken en worden
verkeerd aan elkaar gezet, zeldzaam maar je hebt veel cellen
4. retrovirale inserties = viraal DNA kan inserteren in chromosoom →
promoter en regel-elementen van virus geven expressie van oncogen
→ overexpressie
a. ook zijn er virussen die een oncogene in hun genoom hebben,
maar niet in humane virussen
Tumor-suppressor genen → invloed op celdeling
- eiwitten gecodeerd door tumor-suppressor genen zijn:
1. checkpoint eiwitten = controleren integriteit genoom tijdens celdeling en
reguleren op check-point of celdeling door mag gaan
2. inhibitors van celdeling
Celdeling: Cyclins en Cyclin-dependent protein kinases (Cdk’s) reguleren dat de cel de
volgende fase van cel-deling start → actief op checkpoints (G1, G2 en M fase)
- cyclins/Cdk’s worden gereguleerd door kinase inhibitors
- checkpoints: voortgang celdeling gereguleerd door formatie actieve Cdk complexen
- tumor-supressor eiwitten remmen dit
