MOLECULAIRE BIOLOGIE
THEMA 4: MUTAGENESE & IDENTIFICATIE VAN
MUTATIES
MUTAGENESE
Soorten mutaties:
o Puntmutaties vervanging van basen
- Silent mutation: geen verandering in aminozuur
- Missense mutation: ander aminozuur
- Nonsense mutation: stopcodon wordt ingevoegd
- Readthrough mutation: stop codon wordt gewoon aminozuur
o Insertie tussenvoegen van één of meer basen
o Deletie wegvallen van één of meer basen
Bij Single Nucleotide Polymorfism (SNP) is één basenpaarverandering door een
puntmutatie die niet wordt hersteld. Sommige SNP’s liggen in een gen, waardoor
het effect heeft op het fenotype. Er kunnen twee verschillende isoforme eiwitten
(eiwitten die sterk op elkaar lijken en voortkomen uit hetzelfde gen) ontstaan.
Beide isoforme eiwitten kunnen een verschillende activiteit hebben.
Polymorfie = een veranderde nucleotidencode voor een gen die bij een groot
percentage van de populatie voorkomt dat meestal niet meer van een mutatie
gesproken wordt.
Drie-nucleotiden deleties of inserties zijn minder erg dan een frameshift.
Veranderingen die leiden tot een frameshift kunnen leiden tot missense en
nonsense. Sommige veranderingen leiden niet tot een ander eiwit, maar tot een
ander expressie niveau:
o Loss-of-function veranderingen
In exon of in regulerende sequentie → geen of een dysfunctioneel eiwit.
Als de verandering heterozygoot is, is er meestal compensatie door een
ander allel → geen fenotype (recessief).
o Gain-of function veranderingen
Meestal in regulatoire delen van gen → promoter gaat harder ‘werken’ →
overexpressie van betreffende gen. Slechts beperkte mate van
compensatie mogelijk door andere allel → fenotype (dominant).
DNA is continue aan veranderingen onderhevig. Bij eencellige organismen
worden alle veranderingen aan volgende generaties doorgegeven en bij
meercellige organismen worden alleen veranderingen via geslachtscellen aan
volgende generaties doorgegeven. DNA veranderingen kunnen ontstaan door
, replicatiefouten, spontane veranderingen, chemische mutagenen (roken) of
fysische mutagenen (UV-straling).
G & T bestaan in keto en enol vormen en C & G in amino en imino vorm. Dit zijn
ook wel tautomeren; stoffen die isomeer met elkaar zijn en die via een
verschuiving van een waterstofatoom snel in elkaar over kunnen gaan. In de cel
is bijna alleen één tautomeer vorm aanwezig, die normaal basepaart. Soms
ontstaat er (tijdelijk) de andere tautomeer waardoor er verkeerde baseparing in
replicatievork ontstaat. De juiste tautomeer ontstaat later spontaan of bij een
mismatch herstelt exonuclease activiteit van DNA polymerase dit, of door een
repair mechanisme.
Slippage is een replicatiefout die ontstaat in tandem repeats. Hierbij voegt DNA
polymerase een extra repeat toe. Er ontstaat grote variabiliteit in variable
number tandem repeat (VNTR). Er is geen repair van verandering, want:
o geen afwijkende basen en dus geen verkeerd baseparing
o fout wordt niet herkend en hersteld
Spontane veranderingen in het DNA moeten hersteld worden om oxidatieve
schade, hydrolytic attack (hydrolyse) en ongecontroleerde methylering te
voorkomen. Hydrolyse resulteert in depurinatie of deaminatie. Depurinatie en
deaminatie als gevolg van hydrolyse reactie zijn de twee meest voorkomende
chemische reacties die DNA schade veroorzaken.
Depurinatie = verlies van guanine of adenine
Deaminatie = verlies van NH2 groep
DNA REPAIR
Post replicatief (na S fase): controle en reparatie van nieuw gevormd DNA
o Proofreading
Baseparing van laatst aangebrachte nucleotide absoluut noodzakelijk voor
DNA polymerase. Bij een mismatch stopt DNA polymerase en verwijdert
het nucleotide (exonuclease activiteit van 3’ → 5’). DNA polymerase bouwt
opnieuw nucleotide in. Dit is zowel in prokaryoten als eukaryoten. Niet alle
DNA polymerasen hebben 3’-5’ exonuclease activiteit.
o Mismatch repair
1. Herkenning mismatch
MutS herkent mismatch. Er is dan geen baseparing, maar een andere
helixvorm.
2. Herkenning nieuwe strand met de fout
Pro- en Eukaryoot Vers gerepliceerd DNA bevat nog “nicks” (nog geen
ligase langs geweest). MutL herkent dit.
Prokaryoot Vers gerepliceerd DNA heeft nog geen gemethyleerde
THEMA 4: MUTAGENESE & IDENTIFICATIE VAN
MUTATIES
MUTAGENESE
Soorten mutaties:
o Puntmutaties vervanging van basen
- Silent mutation: geen verandering in aminozuur
- Missense mutation: ander aminozuur
- Nonsense mutation: stopcodon wordt ingevoegd
- Readthrough mutation: stop codon wordt gewoon aminozuur
o Insertie tussenvoegen van één of meer basen
o Deletie wegvallen van één of meer basen
Bij Single Nucleotide Polymorfism (SNP) is één basenpaarverandering door een
puntmutatie die niet wordt hersteld. Sommige SNP’s liggen in een gen, waardoor
het effect heeft op het fenotype. Er kunnen twee verschillende isoforme eiwitten
(eiwitten die sterk op elkaar lijken en voortkomen uit hetzelfde gen) ontstaan.
Beide isoforme eiwitten kunnen een verschillende activiteit hebben.
Polymorfie = een veranderde nucleotidencode voor een gen die bij een groot
percentage van de populatie voorkomt dat meestal niet meer van een mutatie
gesproken wordt.
Drie-nucleotiden deleties of inserties zijn minder erg dan een frameshift.
Veranderingen die leiden tot een frameshift kunnen leiden tot missense en
nonsense. Sommige veranderingen leiden niet tot een ander eiwit, maar tot een
ander expressie niveau:
o Loss-of-function veranderingen
In exon of in regulerende sequentie → geen of een dysfunctioneel eiwit.
Als de verandering heterozygoot is, is er meestal compensatie door een
ander allel → geen fenotype (recessief).
o Gain-of function veranderingen
Meestal in regulatoire delen van gen → promoter gaat harder ‘werken’ →
overexpressie van betreffende gen. Slechts beperkte mate van
compensatie mogelijk door andere allel → fenotype (dominant).
DNA is continue aan veranderingen onderhevig. Bij eencellige organismen
worden alle veranderingen aan volgende generaties doorgegeven en bij
meercellige organismen worden alleen veranderingen via geslachtscellen aan
volgende generaties doorgegeven. DNA veranderingen kunnen ontstaan door
, replicatiefouten, spontane veranderingen, chemische mutagenen (roken) of
fysische mutagenen (UV-straling).
G & T bestaan in keto en enol vormen en C & G in amino en imino vorm. Dit zijn
ook wel tautomeren; stoffen die isomeer met elkaar zijn en die via een
verschuiving van een waterstofatoom snel in elkaar over kunnen gaan. In de cel
is bijna alleen één tautomeer vorm aanwezig, die normaal basepaart. Soms
ontstaat er (tijdelijk) de andere tautomeer waardoor er verkeerde baseparing in
replicatievork ontstaat. De juiste tautomeer ontstaat later spontaan of bij een
mismatch herstelt exonuclease activiteit van DNA polymerase dit, of door een
repair mechanisme.
Slippage is een replicatiefout die ontstaat in tandem repeats. Hierbij voegt DNA
polymerase een extra repeat toe. Er ontstaat grote variabiliteit in variable
number tandem repeat (VNTR). Er is geen repair van verandering, want:
o geen afwijkende basen en dus geen verkeerd baseparing
o fout wordt niet herkend en hersteld
Spontane veranderingen in het DNA moeten hersteld worden om oxidatieve
schade, hydrolytic attack (hydrolyse) en ongecontroleerde methylering te
voorkomen. Hydrolyse resulteert in depurinatie of deaminatie. Depurinatie en
deaminatie als gevolg van hydrolyse reactie zijn de twee meest voorkomende
chemische reacties die DNA schade veroorzaken.
Depurinatie = verlies van guanine of adenine
Deaminatie = verlies van NH2 groep
DNA REPAIR
Post replicatief (na S fase): controle en reparatie van nieuw gevormd DNA
o Proofreading
Baseparing van laatst aangebrachte nucleotide absoluut noodzakelijk voor
DNA polymerase. Bij een mismatch stopt DNA polymerase en verwijdert
het nucleotide (exonuclease activiteit van 3’ → 5’). DNA polymerase bouwt
opnieuw nucleotide in. Dit is zowel in prokaryoten als eukaryoten. Niet alle
DNA polymerasen hebben 3’-5’ exonuclease activiteit.
o Mismatch repair
1. Herkenning mismatch
MutS herkent mismatch. Er is dan geen baseparing, maar een andere
helixvorm.
2. Herkenning nieuwe strand met de fout
Pro- en Eukaryoot Vers gerepliceerd DNA bevat nog “nicks” (nog geen
ligase langs geweest). MutL herkent dit.
Prokaryoot Vers gerepliceerd DNA heeft nog geen gemethyleerde
