Επιδιορθωτικοί μηχανισμοί γενετικών βλαβών

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Επιδιορθωτικοί μηχανισμοί γενετικών βλαβών"

Πολύκαρπος Αναστασιάδης
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Επιδιορθωτικοί μηχανισμοί γενετικών βλαβών

2 Συνέπειες των γενετικών βλαβών Εξωγενείς: UV, radiation, chemicals T T T T G G G G *G Ενδογενείς: ROS, alkylation Altered DNA metabolism misreplication, aberrant chromos. segregation mutations chromos. aberrations DNA repair systems blocked transcription blocked replication cell cycle delay/arrest cell death

3 1. Ενδογενείς πηγές βλαβών Μεταβολισμός (ελεύθερες ρίζες): η ζωή είναι δεμένη με το Ο 2 2. Περιβαλλοντικές πηγές βλαβών Έκθεση σε χημικά (e.g. καπνός, τρόφιμα, βιομηχανικά απόβλητα, χημειοθεραπευτικά) Iοντίζουσα ακτινοβολία (e.g. X-ray, -ray) Έκθεση σε υπεριώδη ακτινοβολία

4 Κοινές DNA βλάβες Υδρόλυση: A, G 2. Απαμίνωση: C U, A Hypoxanthine Σημείωση: Η κυτοσίνη μπορεί να απαμινωθεί αυθόρμητα και να δώσει ουρακίλη. Δηλαδή, C U μεταλλαγές. Για αυτό τα κύτταρα πρόσθεσαν ένα CH3 στην ουρακίλη θυμίνη στο DNA.

5 Κοινές DNA βλάβες- 2 Διμερισμός πυριμιδινών (UV). Συνολικές βλάβες: βλάβες/μέρα!

6 Types of DNA damage Base Loss (απώλεια βάσης) Base modification & Deamination (μετατροπή/απαμίνωση) Chemical Modification (χημική μετατροπή) Photodamage (φωτοβλάβες) Inter-strand crosslinks (διακλωνικές διασυνδέσεις) DNA-protein crosslinks (DNA-protein διασυνδέσεις) Strand breakage (θραύση μονόκλωνη/δίκλωνη)

7 Types DNA Repair Photolyase De-alkylation proteins (not catalytic) Base Excision Repair Nucleotide Excision Repair (GG and TC) Recombination Repair Error-prone Repair Double strand Break Repair (if time permits)

8 UV 5 3 T - T 3 5 Διμερή πυριμιδινών Cyclobutane Pyrimidine Dimers (CPD) 6-4 PhotoProducts (6-4PP)

9 Φωτολυάσες: Ενζυματική φωτοαντίδραση Αποδιμερισμός σε 1 μόνο βήμα Ειδικότητα στη βλάβη Δεν υπάρχουν στα θηλαστικά με πλακούντα

10 Οχι στα θυλαστικά με πλακούντα: Ορατό φως Φωτολυάσες επιδόρθωση Αποδέσμευση

11 Διαγονιδιακά ποντίκια για τη CPD-φωτολυάση CPD Photolyase Tasmanian rat kangaroo UV CPDs Non-CPD lesions

12 Λιγότερο ερύθημα! Λιγότερη υπερπλασία!

13 Λιγότεροι όγκοι στα διαγονιδικά ποντίκια με CPD φωτολυάση!

14 Επιδιορθωτικοί μηχανισμοί στα θηλαστικά Μονοπάτι Βλάβη global genome NER transc/tion-coupled NER base excision repair (BER) homologous recombination endjoining cross-link repair distorting, bulky transcription-blocking subtle base modification double strand break double strand break interstrand cross-links

15 Nucleotide Excision Repair (NER) HHR23B XPC global genome NER XPE DDB2 UV UV RNA pol II??? TFIIH damage recognition TFIIH XPG RPA XPA TTDA XPA CSA XAB2 UVS CSA CSB transcriptioncoupled NER RPA XPB XPD ATP helix-unwinding + damage verification ERCC1/XPF ERCC1/XPF XPG XPG excision DNA pol / PCNA, RFC DNA ligase DNA synthesis + ligation

16 Global genome nucleotide excision repair (GG-NER)

17 Global genome nucleotide excision repair (GG-NER) ERCC1/XPF ERCC1 XPF XPA XPG RPA

18 Global genome nucleotide excision repair (GG-NER) DNA polymerase δ/ε, RFC PCNA and DNA ligase

19 Transcription-coupled nucleotide excision repair (TC-NER) CSB RNA RNA polymerase II

20 Transcription-coupled nucleotide excision repair (TC-NER) RPA XPG XPA ERCC1/ XPF

21 Transcription-coupled nucleotide excision repair (TC-NER) DNA polymerase δ/ε, RFC PCNA and DNA ligase

22 GG-NER TC-NER HHR23B XPC DDB UV UV RNA pol II Damage recognition CSA CSB CSA Helix-unwinding Damage verification TTDA TFIIH XPA Mutations Cell death/senescence (?) Cancer RPA XPB XPD ATP Aging Excision ERCC1/XPF XPG DNA synthesis + ligation DNA pol / PCNA, RFC DNA ligase

23 Nucleotide Excision Repair (NER) - Patients HHR23B XPC global genome NER XPE DDB2 UV UV RNA pol II??? TFIIH damage recognition TFIIH XPG RPA XPA TTDA XPA CSA XAB2 UVS CSA CSB transcriptioncoupled NER NER-deficient syndromes a.o. XP, CS, TTD RPA XPB XPD ATP helix-unwinding + damage verification ERCC1/XPF XPG ERCC1/XPF XPG excision DNA pol / PCNA, RFC DNA ligase DNA synthesis + ligation

24 Nucleotide Excision Repair (NER) - Mouse mutants HHR23B XPC global genome NER M M DDB2 XPE M??? NER-deficient syndromes a.o. XP, CS, TTD UV UV RNA pol II damage recognition CSA RPA TFIIH TFIIH XPG RPA XPA M XPB M TTDA M M XPA M XPD ATP XAB2 UVS M CSA M CSB helix-unwinding + damage verification transcriptioncoupled NER ERCC1/XPF M ERCC1/XPF XPG M XPG excision mouse mutants DNA pol / PCNA, RFC DNA ligase DNA synthesis + ligation

25 Μελαχρωματική ξηροδερμία (XP) - Φωτο (UV) ευαισθησία - Αλλαγές στο δέρμα - Ατροφικό δέρμα - Καρκίνος του δέρματος >2000x ) - Νευροεκφυλισμός 7 γονίδια: XPA - XPG Αυτοσωμική υπολειπόμενη

26 Cockayne Syndrome (CS) - Φωτο (UV) ευαισθησία - Αναπτυξιακές διαταραχές - Νευροεκφυλισμός - Εκφυλισμός αμφιβλ/δούς - Καχεξία - Στειρότητα Οχι καρκίνος! 2 γονίδια: CSA,CSB 37yy 7

27 Tricho thio dystrophy ( TTD, PIBIDS ) Τριχοθιοδυστροφία (TTD) - Photosensitivity - Φωτο (UV) ευαισθησία Ichthyosis - Ιχθυωση Ιχθύωση Brittle hair and nails - Νευροεκφυλισμός Impaired intelligence - Στειρότητα dysmyelination of CNS - μικρό ανάστημα Decreased fertility Οχι καρκίνος! - Short stature 3 γονίδια: XPB, XPD, TTDA - genes involved: XPB, XPD, TTDA No μόνο skin στο cancer! TTD

28 Συμπεράσματα για τα NER σύνδρομα 1. Μελαγρωματική ξηροδερμία (XP): - αυξημένη εμφάνιση καρκίνου 2. Σύνδρομο Cockayne (CS)/Τριχοθιοδυστροφία (TTD) - δεν εμφανίζουν καρκίνο - Κλινική εικόνα προγηρίας Αλλα! - όλα τα σύνδρομα αφορούν το ίδιο μονοπάτι επιδιόρθωσης

29 Μπορούν τα ζωικά μοντέλα να μιμηθούν τους ασθενείς?

30 Φαινότυπος στα TTD ποντίκια TTD mouse, 4-5 weeks

31 Παρόμοια χαρακτηριστικά μεταξύ TTD ασθενή/ποντικού

32 Γκρίζα μαλλιά στα TTD ποντίκια

33 Σκελετικές ανωμαλίες στα στα TTD ποντίκια wt Κύφωση TTD

34 Προγηρία στο TTD Ποντικοί (cohort study) Ασθενείς - μείωση διάρκειας ζωής - μείωση διάρκειας ζωής - καχεξία, σαρκοπενία - καχεξία - πρώιμη στειρότητα (θυληκά) - αναστ. σεξ/κής ωρίμανσης - ερματολογικές ανωμαλίες - γηραλαία εμφάνιση Hair depigmentation, sebaceous gland hyperplasia, - σκελετικές ανωμαλίες - σκελετικές ανωμαλίες kyphosis, osteoporosis, osteosclerosis osteoporosis - σταδ. νευροεκφυλισμός - σταδ. νευροεκφυλισμός

35 Παρόμοια χαρακτηριστικά μεταξύ TTD ασθενή/ποντικού Και σε οτι αφορά τη προδιάθεση στο καρκίνο?

36 Μείωση νεοπλασιών στα XPD TTD ποντίκια C57Bl/6 (n=40) XPD TTD (n=35) Νεοπλάσματα (αιτία θανάτου) 35% 20% Αρ. ποντικών με όγκους 75% 54% Συν. Αριθμός όγκων Μ.Ο. αριθμού όγκων/ποντικό

37 Βλάβες στο NER επάγουν πρώιμη γήρανση ή καρκίνο Global Genome Nucleotide Excision Repair Xeroderma Pigmentosum (XP) (predominantly a GG-NER defect) - sun (UV) sensitivity - pigmentation abnormalities - dry, atrophic skin - skin cancer (>2000x ) - accelerated neurological degeneration - 7 genes involved: XPA - XPG Transcription coupled Nucleotide Excision Repair Cockayne Syndrome (CS) (TC-NER defect) - sun (UV) sensitivity - growth failure - neurological abnormalities (dysmyelination) - retinal degeneration - accelerated aging 2 genes: CSA,CSB no skin cancer! misreplication GG-NER X T T T T G G G G *G blocked transcription & replication X TCR, DSB, ICLr mutations cell cycle arrest & apoptosis καρκίνος Προγηρία

Σχετικά έγγραφα

Κεφάλαιο 12 (Ιατρική Γενετική) Μοριακή, Βιοχημική και κυτταρική βάση γενετικών νοσημάτων

Κεφάλαιο 12 (Ιατρική Γενετική) Μοριακή, Βιοχημική και κυτταρική βάση γενετικών νοσημάτων Ποικιλομορφία κλινικού φαινοτύπου -ετερογένεια αλληλόμορφου (αλληλόμορφα που σχετίζονται με εναπομένουσα λειτουργία