1 / 48

Kunskapsmål för detta avsnitt

Förändringar i genomet - mutationer och rekombination Molekylärbiologi, T3 Ht-11 Biomedicinska analytikerprogrammet Karolinska Institutet Annica Nordvall Bodell. Kunskapsmål för detta avsnitt. Från kursplan:

dash
Download Presentation

Kunskapsmål för detta avsnitt

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Förändringar i genomet -mutationer och rekombinationMolekylärbiologi, T3 Ht-11 Biomedicinska analytikerprogrammetKarolinska InstitutetAnnica Nordvall Bodell

  2. Kunskapsmål för detta avsnitt Från kursplan: • på ett övergripande sätt förklara de mekanismer som ligger bakom förändringar i genomet och dra slutsatser av vad detta kan få för konsekvenser för celler och individer

  3. Lite mer utförligt: • Olika typer av mutationer och hur de benämns • Hur DNA-skador kan uppstå och hur dessa skador kan ge upphov till mutationer • Vilka konsekvenser mutationer kan få för celler och individer • Vilka reparationssystem som är viktiga för våra celler, samt principen för hur dessa fungerar • Varför mutationer är vanligare i mitokondrie-DNA • Terminologi (nonsense- missense- silent-mutationer, substitution, deletion, insertion/addition, transition/transversion, frameshift m.m.) • Huvudtyperna av rekombination; homolog, platsspecifik och transposition • Principerna för respektive rekombination. • Exempel på var och när dessa typer av rekombination sker. • Att rekombination kan användas inom gentekniken.

  4. Vad är en mutation?

  5. Olika typer av mutationer • Små mutationer • De flesta mutationer är små mutationer • Punktmutationer – Transition/Transversion • Frameshift mutationer – Insertion/deletion • Strukturella kromosomförändringar • Deletioner ( DE / ) • Duplikationer • Translokationer • Inversioner • Numeriska förändringar • Aneuploidier • Polyploidier

  6. Olika typer av punktmutationer

  7. Olika typer av punktmutationer forts.

  8. Hur uppstår en mutation?

  9. Ex på anledningar till spontana skador • Replikationsmisstag • Deaminering av baser • Ex C U , Cmet T • Depurinering/depyrimidering • Ca 10 000 AP-sites / dag och human cell

  10. Deaminering Spontana skador på DNA Depurinering

  11. Ex på kemiska faktorer som kan inducera DNA-skada • Interkalerande ämnen • Ex EtBr – DNA sträcks ut, extra nt kan sättas in • Ämnen som ändrar basers struktur och förmåga att baspara korrekt • Ex alkylering, epoxider, DNA addukter

  12. Interkalerande ämnen

  13. Examples of DNA base Damage Induced by Chemicals Benzo-(a)pyrene

  14. Strålning som kan orsaka DNA-skada • Joniserande strålning (röntgen, gamma) Strängbrott, Crosslinking, Basförluster • UV-strålning framförallt pyrimidindimerer (Tymindimerer)

  15. Damage by UV-radiation

  16. Reparationsmekanismer • De flesta DNA-skador repareras innan de ger upphov till mutationer • Om reparation ej skett innan skadat DNA replikeras kan mutation uppstå • Reparationsmekanismer kan delas upp i • Direct repair • Excision repair • Error prone repair • Recombinational repair

  17. Direct repair of ss break in DNA DNA ligase + ATP

  18. Direct repair of O6-Methylguanine 6.20

  19. Excision repairBase-Excision Repair (BER) 6.21

  20. Nucleotide-Excision Repair(NER) Videolänk 6.22

  21. Mismatch Repair

  22. Errorprone repair (E.coli)

  23. Repair of double strand break

  24. Recombinational repair

  25. Varför rekombination? • Rekombination innebär omlagring i genomet till skillnad från mutationer som introducerar ny information i genomet • Viktigt för • Variabilitet • Reparation • Immunförsvaret

  26. Olika typer av rekombination • Homolog/generell rekombination • Platsspecifik rekombination • Transposition

  27. Homolog rekombination • Kräver längre homologa sekvenser för rekombination • Sker reciprokt – ömsesidigt utbyte • Sker tex vid • Meiosen (spermatogenes och oogenes) • Recombination repair • Omlagring av repetitiva sekvenser • Mellan homologa bakteriekromosomer

  28. Homolog rekombination under meiosen The Cell 16.34

  29. Första steget i homolog rekombinationenligt Holliday modellen • Mest studerad i E.coli • 1. Rec BCD särar på DNA strängen och introducerar nick The Cell 6.30

  30. 2. Rec A binder ssDNA och underlättar rekombination

  31. Branch migration • 3. Ruv A,B,C möjliggör ”branch migration” och klyver de överkorsade strängarna

  32. Isomerisering och upplösning av Holliday modellen videolänk

  33. Översikt homolog rekombination http://www.nature.com/nrm/journal/v2/n6/images/nrm0601_433a_i1.gif

  34. Rekombinationen initieras förmodligen av ds brott i en av strängarna

  35. Vad blir resultatet av homolog rekombination • vid equal cross over? • vid unequal crossover?

  36. Unequal cross over

  37. Platsspecifik rekombination Sker vid specifika sekvenser – ofta korta homologa sekvenser Medieras av proteiner som binder till de specifika sekvenserna Mest studerat är lambdas integrering i E.coil kromosomen Ex. i humana celler ; Ig-genernas rearrangering

  38. Rearrangering av antikropps-gener

  39. VDJ-rekombination The Cell 6.40

  40. Transposition • Förflyttning av transposoner (transposabla element) kräver ingen sekvenshomologi • DNA transposoner förflyttar sig som DNA (vanligt i bakterier, har tidigare under evolutionen även skett i humana genomet) • Retrotransposoner förflyttar sig via en RNA kopia (vanligt i högre eukaryoter)

  41. Transposition av DNA-tranposon i bakterier

  42. Modell för retrotransposition i eukaryoter

  43. Hur kan rekombination utnyttjas inom gentekniken – några exempel • Transgena djur • Slumpmässigt införande av ny gen • Utslagning av en specifik gen (”knock out”) • Utbyte av en gen mot en annan (”knock in”) • Genterapi?

  44. Vad kan förändringar i genomet innebära • för en gen? • för en cell? • för en individ?

  45. Transgena möss – slumpmässig integrering av ny gen i kromosom

  46. Specifik integrering (tex ”knock out möss”) kräver att man kan screena odlade ES-celler

More Related