Mehanizmi oštećenja i popravka DNA (2309)

naslovni doc.dr. sc Davor Zahradka, viši zn. suradnik
naslovna doc.dr.sc. Ksenija Zahradka, viša zn. suradnica

Institut Ruđer Bošković

Naučiti različite oblike oštećenja molekule DNA i molekularne mehanizme njihova popravka radi očuvanja genetičkog integriteta i vijabilnosti svake stanice i organizma.

Predmet će dati pregled različitih vrsta oštećenja u molekuli DNA, čimbenika koji ih izazivaju te molekularnih mehanizama koji sudjeluju u njihovom popravku. Uspoređivat će se mehanizmi popravka DNA kod prokariota i eukariota. Poseban naglasak bit će na genima, enzimima i molekularnim procesima vezanim uz rekombinacijski popravak DNA. Tematske cjeline bit će slijedeće:
1) čimbenici koji oštećuju DNA: vanjski (ionizirajuće zračenje, UV zračenje, kemijski agensi) i unutarnji (oštećenja nastala tijekom replikacije DNA, oksidativna oštećenja DNA, spontani gubitak baza);
2) tipovi oštećenja DNA: krivo sparene baze, apurinska i apirimidinska (AP) mjesta, promijenjene baze, jednolančani lomovi, dvolančani lomovi, unakrsno povezivanje lanaca;
3) mehanizmi popravka DNA: reverzija oštećenja (npr. fotoreaktivacija), ekscizijski popravak, rekombinacijski popravak (homolognom i nehomolognom rekombinacijom), popravak krivo sparenih baza;
4) stanični dogovor na oštećenje DNA (pr. SOS odgovor kod bakterija);
5) molekularni mehanizmi bolesti uzrokovanih poremećajima u popravku DNA.

1. Analizirati čimbenike (endogenim i egzogenim) koji oštećuju molekulu DNA te tipove oštećenja molekule DNA.
2. Preispitati molekularne mehanizme popravka oštećenja DNA.
3. Opisati glavne mehanizme otpornosti na zračenje na primjeru bakterije Deinococcus radiodurans.
4. Predvidjeti molekularne mehanizme bolesti uzrokovanih poremećajima u popravku DNA.
5. Procijeniti značaj popravka DNA za održavanje vijabilnosti stanica i izbjegavanje razvoja bolesti.

redovito pohađanje nastave, seminarski rad

Ukoliko budu postojale materijalne mogućnosti, spremni smo organizirati praktičan rad u laboratoriju.

Friedberg, E.C., Walker, G. C., Siede, W. 1995. DNA Repair and Mutagenesis, American Society for Microbiology, Washington, D.C. (odabrana poglavlja)
Iyer, R..R., Pluciennik, A., Burdett, V., Modrich, P.L. DNA mismatch repair: functions and mechanisms. Chem. Rev. 2006, 106:302-23.
Kemp, M.G. Sancar, A. DNA excision repair: Where do all the dimers go? Cell Cycle 2012, 11:2997-3002.
Michel, B., Leach, D. Homologous Recombination – Enzymes and Pathways. EcoSal Plus 2013; doi:10.1128/ecosalplus.7.2.7.
Mimitou, E.P., Symington, L.S. Nucleases and helicases take center stage in homologous recombination. Trends. Biochem. Sci. 2009, 34:264-72.
Wallace, S.S. Base excision repair: A critical player in many games. DNA Repair 2014, 19:14-26.
Weterings, E., Chen, D.J. The endless tale of non-homologous end-joining. Cell Res. 2008, 18: 114-24.

Defais, M., Devoret, R. SOS response. In Encyclopedia of Life Sciences. 2001, Nature Publishing Group, www.els.net
Sedgwick, B. Repairing DNA-methylation damage. Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 2004, 5:148-57.
Kowalczykowski, S.C. Initiation of genetic recombination and recombination-dependent replication. Trends. Biochem. Sci. 2000, 25:156-65.
Kreuzer, K.N. Interplay between DNA replication and recombination in prokaryotes. Annu. Rev. Microbiol. 2005, 59:43-67.
Michel, B., Grompone, G., Flores, M.-J., Bidnenko, V. Multiple pathways process stalled replication forks. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 101:12783-88.
San Filippo, J., Sung, P., Klein, H. Mechanism of eukaryotic homologous recombination. Annu. Rev. Biochem. 2008, 77:229-57.
De Boer, J., Hoeijmakers, J.H.J. Nucleotide excision repair and human syndromes. Carcinogenesis 2000, 21:453-60.
Shuck, S.C., Short, E.A., Turchi, J.J. Eukaryotic nucleotide excision repair: from understanding mechanism to influencing biology. Cell Res. 2008, 18:64-72.
Yi, C., He, C. DNA repair by reversal of DNA damage. Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 2013; 5:a012575
Prakash, R., Zhang, Y., Feng, W., Jasin, M. Homologous recombination and human health. The roles of BRCA1, BRCA2, and associated proteins. Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 2015; 7:a016600
Radman, M. Mismatch repair earns Nobel Prize in Chemistry 2015 to Paul Modrich for a biochemical tour de force. DNA Repair 2016, 37:A22-8.

- provjera razumijevanja informacija za pojedina predavanja
- rasprave sa studentima
- upitnik o uspješnosti izvedbe predmeta
- uspješnost kolegija će evaluirati svake godine zajedničko stručno povjerenstvo Instituta Ruđer Bošković, Sveučilišta u Dubrovniku i Sveučilišta u Osijeku