Öregedés és génexpresszió – A genom változásai az öregedés során

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

2. Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetéseaz Európai Unió új társadalmi kihívásainaka Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Kvell Krisztián A Gerontológia Molekuláris és Klinikai Alapjai – 28. előadás Öregedés és génexpresszió– A genom változásai az öregedés során

3. Telomer szekvencia és telomeráz funkció Telomeráz A C C A A U C RNSminta T G G T T A DNS G Nukleotidok

4. Telomerek mint biológiai órák • Legkedveltebb óra, de ok vagy okozat? • Szekvencia: TTAGGG hexanukleotid > 1000x • Polimeráz rövidít minden replikációval • Az oxidatív stressz gyorsítja a telomer rövidülést

5. A telomer rövidülést befolyásoló tényezők • A telomerek stabil terminális hurkokat formálnak • A TRF2 szerepe telomer stabilitásban • A telomer hossz-küszöbérték problematikája • A stressz és telomer rövidülés problematikája

6. Változások a telomerhosszban Telomer hosszának növelése Embrionális őssejtek Felnőtt őssejtek Kromoszóma DNS rövid vége Új DNS Hosszú telomer Rövid telomer T T A G G G T T A G G G Aktív telomeráz Inaktív telomeráz A A U C C C A A U C C C A A T C C C A A T C RNSminta T T A G G G Telomeráz DNS polimeráz A A T C C C A telomerrepetetív DNS szakasza

7. A telomerrövidüléslassítása, visszafordítása • Az (oxidatív) stressz kiküszöbölése • A telomeráz aktivitás növeli a telomer hosszát • ALT: alternatív telomer hossz növekedés

8. Telomer szerepe daganatokban Telomerázreaktiválás Telomerhossz Telomer krízis Normál szövet Hiperplázia In situ daganat Invazívdaganat Aberrációk száma Genomikus instabilitás További elváltozások Telomer funkció elvesztése

9. Egyéb ketyegő órák • Szolubilis faktorok / nem sejt-autonóm terjedés • Tobozmirigy óra, a melatonin szerepe • Cirkadián óra mechanizmusok • DNS metiláció, acetiláció, de-acetiláció

10. Genomikusinstabilitásprogériákban • Werner szindróma • Cockayne szindróma • Hutchinson-Guilfordprogéria • Xeroderma pigmentosum

11. Werner szindróma • 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

12. Cockayneszindróma • Ritka szegmentálisprogéria (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

13. Hutchinson-Guilford progéria • LaminA mutáció (sérülékeny mag-envelope) • Elsősorban a mesenchymális szöveteket érinti • HGPS sejtek stressz-tűrő képessége csökkent • Gyors progéria, korai halál

14. DNS károsodás: okok, következményekI. Szabadgyökök (ROS) DNSREPAIR (limitált szintéziskis fragmensek) Replikációs hibák Sugárzás UV fény Sejtciklus leáll (Apoptózis) Mutációk Daganat és genetikai betegségek Alkiláló szerek Spontán reakciók

15. 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

16. DNS károsodás: okok, következményekII. Anyagcsere Exogén DNS károsodás Sztochasztikus GyengeGH/IGF tengely Sejtválaszok(apoptózis,öregedés) Mutációk, epi-mutációk Szabályozott Fokozott túlélés Szöveti elhalás, csökkent regeneráció Megváltozott szabályozókörök Szövet/szerv funkció csökkenése Degeneratív vagy hiperpláziás betegség

17. Oxidatív DNS károsodás repair típusokI. • Bázist kihasító repair (BER) a legfontosabb, altípusai: AP endonukleáz vagy liázrepair • Oxidált purinok eltávolítása (két léziótípus: 8-oxodG és formamid-pirimidin) • Oxidált pirimidinek eltávolítása (erős blokk, erősen toxikus) • Bázismentes helyek javítása (leggyakoribb) AP endonukleáz által

18. Oxidatív DNS károsodás repair típusokII. • 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

19. Oxidatív DNA károsodás repair gének • Hiányuk letális: APE1, FEN1, POLB, LIG1, LIG3, XRCC1 • Hiányuk életképes: OGG1, NTHL1, MYH, ADPRT • Hiányuk nem tesztelt: NEIL1, 2, 3, TDG, SMUG1, APE2

20. Oxidatív DNA károsodásésazöregedés • Fokozott daganat kockázat • Werner szindróma (anti-rekombináz) • Cockayne szindróma (TCR) • XPD és XPA (repair hiány) • Bázist kihasító repair (BER) hiánya halálos • Alternatív repair mechanizmusok

21. Nem-oxidatív DNS károsodás • Depurinálás és depirimidinálás • Deaminálás • Egyesláncú DNS törése • Spontán metiláció • Glikáció • Keresztkötés

22. Nem-oxidatívfehérjekárosodás • Bioszintézis hibák • Transzkripciós hibák • Transzlációs hibák • Racemizáció és izomerizáció • Deamidálás (aszparagin és glutamin) • Reaktív karbonil-csoportok (nem-oxidatív) • Szerin defoszforiláció