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1. Warum benötigt man bei der DNA-Mismatch-Reparatur im Gegensatz z.B. zu BER und NER einen gesonderten Mechanismus zur Strangunterscheidung?Bearbeiten

Es ist kein "direkter" Schaden vorhanden (DNA-Verzerrung, Agenzien an Base etc), der außen von den Reperaturmechanismen bei der BER oder NER erkannt werden könnten, somit kann Strang mit der falschen/defekten Basse nicht von dem komplementären Strang unterschieden werden. 



2. Welches sind die beiden häufigsten DNA Schäden, wodurch werden sie verursacht und wie werden sie repariert?
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Mutation einzelner Basen während der Replikation, Transversionen oder Transitionen

Ursachen: Falsche Ligaseaktivität, Depurinierung/Depyrimidinierung, Hydrolyse der Stränge durch Wasser


3. Warum werden die Basen bei der Erkennung durch Glykosylasen aus der Duplex geflippt? Wie muß dann die Glykosylase nach einer geschädigten Basen suchen? Warum könnte dies besonders in Eukaryoten schwierig sein?
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Wechselwirkung der Basen mit den Proteinen ist besser, genaue Erkennung durch spezifische Glykosylasen, problematisch ist das Heterochromatin in Eukaryoten, wodurch die Basen schwerer zugänglich zum "Lesen" sind.

4. Gehen Sie die einzelnen Schritte der NER durch und machen Sie sich klar, wozu die jeweiligen Schritte dienen. Legen Sie dabei besonderes Gewicht auf die folgenden zwei Teilaskpekte:
a: Welche Funktion hat die Ubiquitylierung von XPC und XPE bei der Erkennung von CPDs? Warum könnte ein solcher Mechanismus gerade in Eukaryoten notwendig sein (siehe auch Frage 3.)?
. b: Auf Grund Ihrer Spezifität müssten XPG und ERCC1-XPF jeweils Doppelstrangbrüche erzeugen. Warum? Wie könnte dies verhindert werden?
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a. Die Cyclobutanpyrimidine (CPD) erzeugen nur eine geringe Verzerrung, das Anlagern von XPC und XPE vergrößert die Verzerrung, sensitiviert also die Fehlersuche. Zudem binden die Moleküle eher schlecht an die CPDs. Durch die Ubiquietinierung wird die Affinität größer und die Erkennung einfacher. Gerade in Eukaryoten ist dies auch wieder wegen dem Heterochromatin wichtig.

b. XPG und ERCC1-XPF schneiden spezifisch am Übergang der "bubble" also Einzel- zu Doppelstrang. Da ein Übergang ss DNA bzw. dsDNA  in der Zelle eher selten vorkommt, werden außer in der Reparatur keine Doppelstrangbrüche erzeugt. Der unbeschädigte Strang wird meist auch sofort von RPA Proteinen besetzt, sodass dort nicht mehr geschnitten werden kann. 


5. Welche Gründe könnte es geben, dass sich bei der NER neben der Globalgenomreparatur (GGR) noch die Transkriptions-gekoppelte Reparatur entwickelt hat?
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Das Heterochromatin macht die DNA für die NER schwerer zugänglich, zudem ist es für die Zelle lebensnotwendig die Transkription am laufen zu halten, da Schäden in der der DNA per NER eher langsam repariert werden. Zudem ist so auch eine Zeiteinsparung gegeben, da der Fehler direkt vor Ort korrigiert werden kann und nicht erst im Chromosom gesucht bzw. zugänglich gemacht werden muss (siehe Heterochromatin). Die arretierte RNA-Polymerase wirkt als Schadenssensor.


6. Die Reparatur von Doppelstrangbrüchen über NHEJ ist mutagen, die über HR im Prinzip fehlerfrei. Können Sie trotzdem plausible Gründe dafür finden, warum es in höheren Eukaryoten möglicherweise besser ist, NHEJ statt HR zu benutzen (wie es tatsächlich auch der Fall ist), während z.B. Bäckerhefe vorzugsweise HR benutzt? Denken Sie hierbei auch an die Zusammensetzung der Genome.
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Bei hohen Eukaryoten ist der Anteil non-codierender DNA größer, sodass statistisch gesehen beim NHEJ eher weniger schädigende oder letale Mutationen auftreten. Zudem sind die meisten somatischen Zellen in der Interphase, während Hefe sich teilt und somit das Schwesterchromatid als Template für HR zur Verfügung steht.



7. Skizzieren Sie die einzelnen Schritte bei der Doppelstrangbruchreparatur über HR (DSBR). Achten Sie hierbei auf die Strangpolaritäten. Wie entstehen hierbei crossover?
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8. Warum kommt es beim Bloom´s Syndrom zu häufigen Schwesterchromatid-austauschen? Wie könnte dies mit der bei Patienten mit Bloom´s Syndrom beobachteten Genominstabilität und Krebsneigung zusammenhängen (siehe hierzu auch Frage 7)?
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9. Wie wird die meiotische Rekombination initiiert? Woran erinnert Sie dies?
10. Warum arretieren replikative DNA-Polymerasen häufig an geschädigten Basen auf dem Matrizenstrang?
11. Was ist das Signal für einen Replikationsarrest? Wie wird es in Eukaryoten ausgelesen und weitergeleitet?
12. Welche Eigenschaften haben Transläsionspolymerasen? Warum sollte ihre Aktivität reguliert werden? Wie geschieht dies in Hefe?
13. Wie wird die für eine fehlerfreie Umgehung von replikationsarretierenden Schäden notwendige Information ausgelesen?
14. Warum ist das XerCD Rekombinationssystem bei E. coli notwendig?
15. Welche drei Klassen von Transposons gibt es? Wie unterscheiden sich die Transpositionsmechanismen?
16. Warum muss die Aktivität von Transposons reguliert sein? Welche Folge hätte eine Deregulation?