Zellzyklus, Veränderungen des Genoms, Reparatur

Vorbereitungsfragen zum Seminar (14. SW)
ZELLZYKLUS, VERÄNDERUNG DES GENOMS, REPARATUR UND APOPTOSE
Prof. Dr. O. Huber
In diesem Seminar wollen wir die zentralen Schritte des Zellzyklus und seiner Regulation besprechen.
Zudem beschäftigen wir uns mit Veränderungen des Genoms (Mutationen), deren Ursachen und
Reparatur. In Folge von fehlerhafter Reparatur kommt es häufig zum programmierten Zelltod (Apoptose).
In diesem Zusammenhang sind die zugrundeliegenden Mechanismen der Apoptose und ihre Bedeutung
für die Homeostase von zentraler medizinischer Relevanz.
Als Grundlage dienen Kenntnisse zum Aufbau von Nukleinsäuren und Chromatin, zur Replikation,
Transkription, Translation und Zielsteuerung von Proteinen.
Die hier vorgelegten Fragen sollen Ihnen Hinweise auf das im Seminar behandelte Stoffgebiet und die für
Klausur und Physikum wichtigen Themen geben und Ihnen somit die Vorbereitung erleichtern.
1.
Was ist der Zellzyklus und wozu dient er?
2.
Wie wird der Zellzyklus reguliert?
3.
Wie funktioniert eine Cyclin-abhängige Kinase?
4.
Welche Rolle spielen Rb bzw. p53?
5.
Welche Arten von Mutationen gibt es und wie wirken sie sich aus?
6.
Erklären Sie den Unterschied zwischen Keimbahnmutation und somatischer Mutation!
7.
Welche DNA-Schäden gibt es und wie entstehen sie?
8.
Welche DNA-Reparatursysteme gibt es, wie funktionieren Sie?
9.
Was sind typische Merkmale apoptotischer Zellen (Abgrenzung zur Nekrose)?
10. Wie kann Apoptose nachgewiesen werden?
11. Welche Wege der Apoptoseinduktion gibt es, wie laufen sie ab? Worin liegen die
Unterschiede?
12. Nennen Sie Beispiele für Erkrankungen, die mit einer deregulierten Apoptose
einhergehen.
Zur Information: Auszug aus dem Gegenstandskatalog
X.Y.Z Thema
Inhalte
(Beispiele)
19 Speicherung, Übertragung und Expression genetischer Information
19.2 Nucleinsäuren
19.2.3 DNA-Schädigung und Reparatur
Chemische und physikalische Noxen und damit verbundene DNA-Mutationen,
8-Oxo-Guanosin, Pyrimidin-Dimere, Basenaddukte, Desaminierung;
Mechanismen der Reparatur von Replikationsfehlern (Mismatchreparatur), Basenveränderungen
(Basenexzisionsreparatur), Verzerrung der DNA-Struktur (Nucleotidexzisionsreparatur),
Doppelstrangbrüchen (homologe Rekombination
und nichthomologe Endverknüpfung);
Signalwirkung von DNA-Schäden am Beispiel von ATM und p53,
Defekte der DNAReparatur,
Mutationen durch fehlerhafte Reparatur, Kanzerogenese (s. a. 19.5.1)
(Trinucleotid-Repeat-Erkrankungen, Xeroderma pigmentosum, Teleangiektasie,
HNPCC (hereditary nonpolyposis carcinoma coli), erblicher Brustkrebs (BRCA1, BRCA2))
19.5 Tumorbiochemie
19.5.1 Kanzerogenese
Mutationen: Aktivierung von Protoonkogenen zu Onkogenen (Einteilung, Funktionen,
z. B. Ras);
Inaktivierung von Tumorsuppressorgenen (z. B. Retinoblastom- und p53-Protein);
DNA-Reparaturenzyme, Regulatoren der Apoptose,
Mehrschrittprozess der Tumorentstehung, chromosomale Translokation;
mutagene Wirkung von energiereicher Strahlung, reaktiven Sauerstoffspezies (ROS);
Inhaltsstoffe des Tabakrauchs;
spontane DNA-Schäden und deren unzureichende Reparatur (s. a. 19.2.3)
(familiäre adenomatöse Polyposis, chronisch-myeloische Leukämie (CML),
Asbest, Kernstrahlung, UV-Licht)
19.5.2 Therapie
Zytostatika (Hemmung des DNA-Stoffwechsels, der DNA-Topologie, Auslösung von Apoptose,
Resistenzentwicklung), Bestrahlung, Angiogenesehemmer,
Tumor-spezifische monoklonale Antikörper; Hemmung tumorspezifischer Proteine
(Chemotherapie, z. B. Cyclophosphamid, Busulfan, 5-Fluorouracil; Imatinib bei CML, HER2Inhibitoren)
19.5.3 Apoptose
Bedeutung und zellbiologische Veränderungen,
Caspasen, Grundzüge der Signalkaskaden (s. a. GK Biol. 1.16.1)
(Homöostase der Zellzahl, Zelldifferenzierung, Immuntoleranz, Beseitigung defekter oder
infizierter Zellen)
20.11 Zellzyklus (s. a. GK Biol. 1.14)
20.11.1 Ablauf und Regulation
G0, G1, S-, G2-, M-Phase des Zellzyklus,
zeitlicher Ablauf und Vorgänge während der einzelnen Phasen,
Regulation durch Cycline und Cyclin-abhängige Proteinkinasen;
Retinoblastom-Protein, p53, Transkriptionsfaktor E2F;
Regulation des Zellzyklus durch Wachstumsfaktoren;
Mitosehemmstoffe
(Entstehung von Malignomen, Li-Fraumeni-Syndrom)