Störung der helikalen Struktur
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- Clemens Tiedeman
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1 DA-Schäden UV-Strahlung Absorptionsmaximum der Basen Konsequenzen: Pyrimidin-Dimere (T-T, C-T, C-C) nicht abschirmbar cis-syn-(t-t)-cyclobutan-dimer T(6-4)T-Photoprodukt Störung der helikalen Struktur
2 DA-Schäden Gefahr von g- und Röntgenstrahlen: Ionisierung von Wasser 2 > e - ionisierende Strahlung (g-, Röntgenstrahlung) Folgereaktionen: > (ydroxyl-radikal). +. < > 2 2 (Peroxid) - - e aq + 2 > 2 (Superoxid) > (Peroxid) ==> reaktive Sauerstoff-Spezies 1. Basenschäden oxidative Schäden 2. Strangbrüche - Einzelstrangbrüche - Doppelstrangbrüche (durch Angriff am Zucker, Ringspaltung und Eliminierung)
3 DA-Schäden durch Chemikalien und spontan (hydrolysis) hydrolysis
4 DA-Schäden spontan Desaminierung: ydrolyse der exocyclischen Amino-Gruppen unnatürliche Base > wird als Schaden erkannt G U natürliche Base > wird als Fehlpaarung erkannt G T Depurinierung: ydrolyse der glycosidischen Bindung (Base-Zucker) - passiert auch bei Pyrimidinen apurinische Stelle > Verlust der genetischen Information C
5 DA-Schäden spontan/chemikalien/strahlung xidation: Angriff der Doppelbindungen durch reaktive Sauerstoff-Spezies ( 2 -,., 2 2 ) z.b.: Verlust der Planarität 8-oxo-7,8-dihydro-Guanin ( oxo G), verursacht Mutationen durch Paarung mit A Thymin-Glycol, blockiert die Replikation
6 DA-Schäden Chemikalien Alkylierung/Adduktbildung: Modifizierung der - und -Gruppen endogene Agenzien: S-Adenosyl-Methionin Veränderung der Paarungseigenschaften Störung der helikalen Struktur exogene Agenzien: mono-funktionell: z.b. Ethyl-Methansulfonat (ethyliert): EMS S C 3 bi-funktionell: z.b. Senfgas Stickstoff-Yperit Mitomycin C Cl Cl S 2 Cl Cl C 3 Cl vergleichbar: cis-platin (cis-pt) Cl Pt 2 Strang-Vernetzungen ( cross-links )
7 DA-Schäden Chemikalien Strangbrüche: clastogene Agenzien / Radiomimetika z.b. Bleomycin (wirkt durch Radikalbildung)
8 DA-Schäden Chemikalien Basen-Analoga: werden anstelle der normalen ucleotide in die DA eingebaut z.b. 5-Bromo-Uracil Fehlpaarung mit G Interkalatoren: Einlagerung zwischen den Basenpaaren z.b. Ethidiumbromid Leserastermutationen Br - Kombination: Interkalation und Modifikation z.b. Benz(a)pyren metabolische Aktivierung
9 DA-Schäden Chemikalien auptverursacher von Schäden/Mutationen
10 DA-Schäden: Konsequenzen direkte Induktion von Fehlpaarungen Induktion von Leserastermutationen Störung von Transkription und Replikation Desaminierung von C xidation von G Basen-Analoga Interkalatoren Photoprodukte Depurinierung xidation (nicht immer) Alkylierung/Addukte (nicht immer) Strangvernetzungen Strangbrüche Abhilfe: - passiv (Schutzmechanismen) - aktiv (Reparatur) direkte Eliminierung Excision des Schadens Rekombination (Verpflanzung eines intakten Bereichs) - Toleranz Aufschub der Reparatur auf später
11 Passiver Schutz vor DA-Schäden aut / Pigmente Struktur der DA Schutz durch Basenpaarung A-Form (Bacillus-Sporen, dehydriert) Radikalfänger z.b. Vitamin C Redox-Puffer z.b. Glutathion G-S > G-S-S- Enzyme Superoxid-Dismutase: > Katalase: > Räumliche Trennung DA im Zellkern reaktiver Sauerstoff in Mitochondrien, Peroxisomen
12 DA-Reparatur: Photoreaktivierung Enzym: Photolyase - fehlt in Säugetieren - spezifisch für cis-syn-t-t-dimere - Substratbindung im Dunkeln - Katalyse ist lichtabhängig ( nm) - 2 Chromophore: 1x Antenne (Lichtsammler) 1x katalytisch (e - -Donor) Lichtsammler katalytischer Cofaktor
13 DA-Reparatur: Alkyltransferasen Reaktion: G Enzym (E. coli): Spezifität: Ada = 6 -Methylguanin-DA-Methyltransferase 6-Methylguanin 4-Methylthymin Methylphosphotriester (nur S) andere Alkylgruppen (Ethyl, Propyl, Butyl, Chlorethyl) T Selbstmord -(suicide)-enzym: wirkt stöchiometrisch, nicht katalytisch
14 Adaptive Response Beobachtung: Ada ist notwendig für die Anpassung an Alkylierungs-Schäden Verringerung der Sensitivität und Mutagenese Proteolyse Termination
...-Arg-Met-Phe-Ala-Asn-His-Lys-Ser-Val-Gly-...
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