Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetéseaz Európai Unió új társadalmi kihívásainaka Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni EgyetemenAzonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

ÖREGEDÉS ÉS GÉNEXPRESSZIÓ– A GENOM VÁLTOZÁSAI AZ ÖREGEDÉS SORÁN

Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetéseaz Európai Unió új társadalmi kihívásainaka Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni EgyetemenAzonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Kvell KrisztiánA Gerontológia Molekuláris és Klinikai Alapjai – 28. előadás

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

TT A GG

T

GDNS

RNS minta

Telomeráz

Nukleotidok

AA U C CC A

Telomer szekvencia és telomeráz funkció

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

• Legkedveltebb óra, de ok vagy okozat?

• Szekvencia: TTAGGG hexanukleotid > 1000x

• Polimeráz rövidít minden replikációval

• Az oxidatív stressz gyorsítja a telomer rövidülést

Telomerek mint biológiai órák

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

• A telomerek stabil terminális hurkokat formálnak

• A TRF2 szerepe telomer stabilitásban

• A telomer hossz-küszöbérték problematikája

• A stressz és telomer rövidülés problematikája

A telomer rövidülést befolyásoló tényezők

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

AA U C CC A A U C

RNS minta

A telomer repetetív DNS szakasza

Embrionálisőssejtek

Felnőttőssejtek

Hosszútelomer

Rövidtelomer

Aktív telomeráz

Inaktívtelomeráz

AA T C CC

TT A G GG

Változások a telomer hosszban

Kromoszóma

Telomer hosszának növelése

Új DNSDNS rövid vége

GG T T

T CC C C A TAC C A A

T T A GA G G G

TelomerázDNS polimeráz

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

• Az (oxidatív) stressz kiküszöbölése

• A telomeráz aktivitás növeli a telomer hosszát

• ALT: alternatív telomer hossz növekedés

A telomer rövidülés lassítása, visszafordítása

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Telomeráz reaktiválás

További elváltozásokTelomer funkció elvesztése

Telomer szerepe daganatokban

Telomer hossz

Aberrációk száma

Genomikus instabilitás

Normál szövet Hiperplázia In situ daganat

Telomerkrízis

Invazív daganat

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

• Szolubilis faktorok / nem sejt-autonóm terjedés

• Tobozmirigy óra, a melatonin szerepe

• Cirkadián óra mechanizmusok

• DNS metiláció, acetiláció, de-acetiláció

Egyéb ketyegő órák

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

• Werner szindróma

• Cockayne szindróma

• Hutchinson-Guilford progéria

• Xeroderma pigmentosum

Genomikus instabilitás progériákban

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

• Homozigóta recesszív (bőr, szürkehályog, diabetes, osteoporosis)

• WRN fehérje (anti-rekombináz, helikáz, eltávolítja a rekombináció és repair köztes termékeit)

• Hibás átíródás (50%)

• Kapcsolat p53-al (gyengült apoptózis)

• Fokozott telomer rövidülés

Werner szindróma

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

• Ritka szegmentális progéria (törpeség, fényérzékenység, neurológiai degeneráció stb.)

• Hibás átíródással kapcsolt repair (TCR)

• Hibás 8-oxodG kivágás (50%)

• Altípusok: CS-A, CS-B

• Teljes genom repair (GGR) kiemelkedően jó

Cockayne szindróma

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

• LaminA mutáció (sérülékeny mag-envelope)

• Elsősorban a mesenchymális szöveteket érinti

• HGPS sejtek stressz-tűrő képessége csökkent

• Gyors progéria, korai halál

Hutchinson-Guilford progéria

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

DNS REPAIR

(limitált szintézis

kis fragmensek)

Sejtciklus leáll

(Apoptózis)

Mutációk

Daganat és genetikai

betegségek

Replikációs hibák

Sugárzás

UV fény

Alkiláló szerek

Spontán reakciók

Szabadgyökök (ROS)

DNS károsodás: okok, következmények I.

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Oxidatív DNS károsodás

• > 10,000 DNS lézió / sejt / nap

• DNS károsodás típusai (> 50 típus)

• 5 különálló csoport

– Oxidált purinok

– Oxidált pirimidinek

– Bázis-mentes helyek

– Egyesláncú törések

– Kettősláncú törések

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Sztochasztikus

Szabályozott

DNS károsodás: okok, következmények II.

Mutációk, epi-mutációk

Megváltozott szabályozókörök

GyengeGH/IGF tengely

Sejtválaszok(apoptózis, öregedés)

Fokozott túlélésSzöveti elhalás,

csökkent regeneráció

ExogénAnyagcsere

DNS károsodás

Szövet/szerv funkció csökkenéseDegeneratív vagy hiperpláziás

betegség

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

• Bázist kihasító repair (BER) a legfontosabb, altípusai: AP endonukleáz vagy liáz repair

• Oxidált purinok eltávolítása (két léziótípus: 8-oxodG és formamid-pirimidin)

• Oxidált pirimidinek eltávolítása (erős blokk, erősen toxikus)

• Bázismentes helyek javítása (leggyakoribb) AP endonukleáz által

Oxidatív DNS károsodás repair típusok I.

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

• DNS lánc törések javítása (az egyesláncú törések 10x gyakoribbak)

• Korlátozott mitokondriális DNS repair (magban kódolt fehérjék: OGG1, POLG)

• Bázist kihasító repair (NER) amely átíródáshoz kacsolt, az aktív géneket javítja

Oxidatív DNS károsodás repair típusok II.

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

• Hiányuk letális: APE1, FEN1, POLB, LIG1, LIG3, XRCC1

• Hiányuk életképes: OGG1, NTHL1, MYH, ADPRT

• Hiányuk nem tesztelt: NEIL1, 2, 3, TDG, SMUG1, APE2

Oxidatív DNA károsodás repair gének

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

• Fokozott daganat kockázat

• Werner szindróma (anti-rekombináz)

• Cockayne szindróma (TCR)

• XPD és XPA (repair hiány)

• Bázist kihasító repair (BER) hiánya halálos

• Alternatív repair mechanizmusok

Oxidatív DNA károsodás és az öregedés

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

• Depurinálás és depirimidinálás

• Deaminálás

• Egyesláncú DNS törése

• Spontán metiláció

• Glikáció

• Keresztkötés

Nem-oxidatív DNS károsodás

TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

• Bioszintézis hibák

• Transzkripciós hibák

• Transzlációs hibák

• Racemizáció és izomerizáció

• Deamidálás (aszparagin és glutamin)

• Reaktív karbonil-csoportok (nem-oxidatív)

• Szerin defoszforiláció

Nem-oxidatív fehérje károsodás