c) redokspotensialforskjellen mellom NAD + /NADH H + og H + /O 2 er positiv? d) ΔG-verdien for elektronoverføringen er stor og negativ?

Transkript

1 Embetseksamen i Medisin, Odontologi og Ernæring 2. semester Cellebiologi Kull H-04 Utsatt prøve 17. august 2005 kl Metabolsk syndrom gir sterkt økt risiko for å utvikle type 2 diabetes og hjerte-karsykdom. Kjente årsaker til syndromet er arv, overvekt og for lite fysisk aktivitet. Det er en nærmest epidemisk økning av tilstanden over hele verden. Det er nylig foreslått en ny definisjon for syndromet, der det viktigste er overvekt, spesielt i form av abdominal fettavleiring uttrykt som økt livvidde, samt minst to av følgende fire risikofaktorer: økt nivå av triacylglyserol i blodet, lavt nivå av HDL (high density lipoprotein), for høyt nivå av glukose i blodet og økt blodtrykk. 1. Beskriv mikroanatomisk hvordan fettvev er bygget opp. 2. Hvordan ser fettvev ut i vanlige histologiske snitt (parafinsnitt farget med hematoksylin og eosin)? Forklar dette utseende. 3. a) Beskriv kort hvordan fettsyrer mobiliseres fra fettvev. b) Beskriv kort i hovedtrekk ß-oksidasjonen av fettsyrer. c) Hvorfor kalles nedbrytningen av fettsyrer ß-oksidasjon? For spørsmålene 3-5 skal du angi hvilke(t) svar som er korrekt(e) og begrunne dette. 4. Aktiv ß-oksidasjon krever samtidig aktiv elektrontransportkjede. Skyldes dette at: a) ß-oksidasjonen er avhengig av en protongradient over indre mitokondriemembran? b) acylcoa-dehydrogenaseaktiviteten krever FAD og ß-hydroksyacyl-CoA dehydrogenaseaktiviteten krever NAD +? c) transport av fettsyrer over indre mitokondriemembran er avhengig av en protongradient over membranen? Det antas at fedmen er årsak til de fire øvrige risikofaktorene. Et hovedelement i behandlingen av syndromet er derfor å redusere fettmengden (slanking). Som kjent er dette svært vanskelig for mange mennesker, og man søker derfor etter metoder for å gjøre det lettere, inklusive medikamentell behandling. I 1930-årene ble 2,4-dinitrofenol i en periode brukt som slankemiddel, men midlet gikk ut av bruk da det ble oppdaget alvorlige bivirkninger. De senere årene er stoffet på vei inn igjen som slankemiddel, spesielt blant kroppsbyggere. 5. 2,4-Dinitrofenol er et eksempel på en frikopler. Forårsaker en frikopler at a) ATP-syntesen stimuleres fordi protongradienten blir redusert? b) ATP-syntesen stopper opp fordi protongradienten blir større? c) strømmen av elektroner gjennom elektrontransporten øker, samtidig som fosforyleringen av ADP stopper opp? d) elektrontransporten hemmes og derfor hemmes også fosforyleringen av ADP? 6. Er flyten av elektroner gjennom elektrontransportkjeden fra NADH til O 2 spontan fordi a) redokspotensialforskjellen mellom NAD + /NADH H + og H + /O 2 er negativ? b) ΔG-verdien for elektronoverføringen er nær 0?

2 2 c) redokspotensialforskjellen mellom NAD + /NADH H + og H + /O 2 er positiv? d) ΔG-verdien for elektronoverføringen er stor og negativ? 7. Hva skjer med den kjemiske energien som frigjøres ved redoksreaksjonene i elektrontransportkjeden i nærvær av en frikopler? En spesiell type fettvev kalles brunt fettvev. Det inneholder tallrike mitokondrier, der indre mitokondriemembran inneholder frikoplingsproteinet UCP1 (uncoupling protein-1). Individuelle forskjeller i mengde eller aktivitet av brunt fettvev er foreslått som en av faktorene som gir ulik tendens blant mennesker til å legge på seg, og man undersøker mulighetene for å øke mengden eller aktiviteten av brunt fettvev vha medikamenter. Differensiering av brune fettceller reguleres blant annet av gassen NO, som virker som sekundær budbringer. 8. Beskriv biologisk syntese av NO og en intracellulær signalvei der denne gassen inngår. To andre frikoplingsproteiner, UCP2 og UCP3, er identifisert. De er beslektet med UCP1, men har andre vevsfordelinger. UCP2-genet har 8 eksoner og spenner over 8 kb. Ekson 1 og 2 blir ikke translatert. 9. Tegn skjematisk strukturen av UCP2-genet. Hvor mange introner har dette genet? 10. Hva betyr betegnelsene eksoner og introner? 11. Hvorfor kalles ekson 1 og 2 eksoner når de ikke blir translatert? 12. Hva kalles den delen av ferdig bearbeidet mrna som inneholder ekson 1 og 2? 13. Beskriv kort hovedtrekk i spleiseprosessen, med angivelse av hvilke typer molekyler som inngår. Hos menneske sitter UCP2-genet på kromosom 11q13. I mus sitter det ortologe genet på kromosom 7, tett koplet til 'tubby'-mutasjonen, som er assosiert med fedme, i et kromosomområde som viser synteni med humant kromosom 11q Hva menes med uttrykket genetisk kopling, hvordan påvises dette og hvilken måleenhet brukes? 15. Uttrykket synteni brukes i genetikken på to ulike måter. Angi minst en av disse. UCP3 ligger 7 kb nedstrøms for UCP2. Det er undersøkt i hvilken grad polymorfismer i CP1 og UCP2 kan bidra til fedme gjennom virkninger på energimetabolismen. I et materiale fant man ved DNA-sekvensering tre informative polymorfismer: en missense-mutasjon og en stille (stum) mutasjon i kodende region i hhv UCP2 og UCP3 og en 45-bp insersjon/delesjon i ikke-translatert region av siste ekson i UCP2. De tre polymorfismene var i koplingsulikevekt (linkage disequilibrium) med hverandre. Heterozygoter for UCP2-polymorfismene ble funnet å ha høyere stoffskifte enn homozygoter.

3 3 16. Hva betyr i denne forbindelse uttrykkene nedstrøms, genetisk polymorfisme, missensemutasjon og stille (stum) mutasjon? 17. Hva er koplingsulikevekt? 18. Angi mulige mekanismer for hvordan mutasjoner i ikke-kodende region av et gen kan påvirke funksjonen av genet. Promotorregionen til UCP2 inneholder ikke noen TATA-boks, men er svært GC- rik. 19. Hva menes med uttrykkene promotorregion og TATA-boks? 20. Hvorfor opptrer dinukleotidet CpG (C etterfulgt av G) relativt sjeldent i genomet sammenliknet med de øvrige dinukleotidene? Og hvorfor finner vi ikke denne reduserte forekomsten av CpG i promotorregionen til mange gener? Av stor interesse i forbindelse med studier av genetiske mekanismer bak fedme og metabolsk syndrom er en gruppe kjernereseptor som tilhører steroid kjernereseptor-superfamilien og som kollektivt kalles PPAR. Navnet peroxisomal proliferator-activated receptors skyldes at de opprinnelig ble oppdaget fordi ligandene er stoffer som øker dannelsen av peroksisomer. De er nå vist å være reseptorer for lipidløselige stoffer, deriblant ulike fettsyrer, og å virke som transkripsjonsfaktorer for gener av sentral betydning for metabolismen. 21. Hva menes med generelle og spesielle transkripsjonsfaktorer? 22. Beskriv kort hvordan intracellulære reseptorer kan virke som transkripsjonfaktorer. Flere gener er nå vist å være assosiert med utvikling av fedme, som kan tilskrives tre ulike grunnleggende mekanismer: 1) relativt økt energi-inntak, 2) relativt redusert energiforbruk og 3) fortrinnsvis fordeling av inntatte kalorier til fettlagring. I musemodeller er det vist at defekter i enkeltgener kan påvirke en enkelt av disse mekanismene. Musemodellene er basert på innavlede stammer. Fra disse er det så utviklet kongene stammer, transgene mus og KO-mus (knock-outs). 23. Hva menes med en innavlet musestamme, en kongen musestamme, en transgen mus og en knock-out -mus? UCP-proteinene sitter i indre mitokondriemembran, men syntetiseres på frie ribosomer i cytosol. 24. Angi kort prinsippene for transport av proteiner inn i mitokondrier (og peroksisomer). Det normale UCP2-proteinet er vist å beskytte nerveceller mot apoptose, og økt uttrykk av proteinet i mitokondriemembranen ble i kulturer med isolerte mitokondrier vist å bevirke at oksygenradikaler i større grad ble frigjort utenfor i stedet for inne i mitokondriene. 25. Hva er oksygenradikaler og hvorfor er disse skadelige? 26. Beskriv kort hvordan mitokondrier normalt er involvert i regulering av apoptose.

4 4 Sensorveiledning for eksamen i Medisin, Odontologi og Ernæring 2. semester Cellebiologi Kull H-04 Utsatt prøve 17. august 2005 kl Beskriv mikroanatomisk hvordan fettvev er bygget opp. Fettvev er en spesialisering av løst bindevev. Hvitt fettvev er det som forekommer alt overveiende hos menneske. Dette vevet inneholder et stort antall unilokulære fettceller/ adipocytter, omgitt av kapillærer og sparsomt med ekstracellulær matriks. En enkelt unilokulær adipocytt inneholder som navnet angir en enkelt dråpe med fett (lagret som triglyserider) i cytoplasma. Rundt dette finnes en tynn brem med cytoplasma. Kjernen er liten med kondensert kromatin. Cellene er meget store. I motsetning til hvitt fettvev, som har som oppgave å lagre energi som fett, har brunt fettvev i oppgave å forbrenne fett for å generere varme. Dette vevet er rikt på kapillærer, og fettcellene har her flere fettdråper (multilokulære adipocytter) og tallrike mitokondrier. (Brunt fettvev er kun undervist teoretisk, ikke vist som snitt). 2. Hvordan ser fettvev ut i vanlige histologiske snitt (parafinsnitt farget med hematoksylin og eosin)? Forklar dette utseende. Fordi innstøping i parafin innebærer bad i hydrofobe løsningsmidler, forsvinner fettdråpen under prosessen. I tillegg er det få ladde molekyler her, slik at fargene hematoksylin og eosin ikke vil farge fett. Dermed ses hvitt fettvev som et hønsenetting eller såpeskum -liknende vev, hvor fettdråpene er ufargete (hvite). 3. a) Beskriv kort hvordan fettsyrer mobiliseres fra fettvev. d) Beskriv kort i hovedtrekk ß-oksidasjonen av fettsyrer. e) Hvorfor kalles nedbrytningen av fettsyrer ß-oksidasjon? a) Hormonsensitiv lipase aktiveres, produktene fra lipasereaksjonen (frie fettsyrer og glyserol) går til blodbanen, der fettsyrene bindes til albumin, glyserol ikke. Begge taes opp i leveren. Mekanismer: Adrenalin og noradrenalin bør nevnes, de stimulerer fosforylering og aktivering av lipasen. Insulin er antilipolytisk, nedsatt insulinnivå medfører at insulin-avhengig hemming av lipasen forsvinner. b) Nedbrytningen skjer gjennom en syklisk prosess der to-karbonfragmenter kuttes fra C1-enden i form av acetyl-coa, med den resterende delen bevart som acyl-coa. Dette skjer i fire trinn. I de første tre oksideres C-3 metylengruppen (-CH 2 -) til en ketogruppe som følger: 1) oksidering (dehydrogenering) av enkeltbindingen mellom C2 og C3 til dobbeltbinding. 2) hydrering (tilsetting av vann) til dobbeltbindingen, slik at C3 omdannes til en alkoholgruppe. 3) videre oksidering (dehydrogenering) av C3 til en ketogruppe. Samlet er de tre trinnene analoge til omdannelsen av sitrat til oksaloacetat, og de samme elektronfrakterne brukes som akseptorer i oksidasjonstrinnene (hhv FADH 2 og NADH). Omdanning av C3 til ketogruppe medfører polarisering av bindingen mellom C2 og C3, som dermed blir lettere å spalte. Dette skjer ved trinn 4, som er kløyving av 3-ketoacyl-CoA vha av thiol-gruppen i HSCoA (thiolyse). Dermed frigjøres ett molekyl acetylcoa, samtidig som via har fått dannet en acylcoa-kjede forkortet med to C-atomer. (For umettede eller forgrenete fettsyrer og fettsyrer med oddetall C-atomer kommer tilleggsreaksjoner som ikke kreves beskrevet. Energiregnskap og enzymkomplekset/ navnene på enzymene som katalyserer reaksjonen forventes heller ikke beskrevet. )

5 5 c) Ved den alternative nomenklaturen av fettsyrer kalles C2 for αc-atomet og C3 for βc-atomet. Siden det er C3 som oksideres, kalles prosessen ß-oksidasjon. For spørsmålene 3-5 skal du angi hvilke(t) svar som er korrekt(e) og begrunne dette. 4. Aktiv ß-oksidasjon krever samtidig aktiv elektrontransportkjede. Skyldes dette at: a) ß-oksidasjonen er avhengig av en protongradient over indre mitokondriemembran? d) acylcoa-dehydrogenaseaktiviteten krever FAD og ß-hydroksyacyl-CoA dehydrogenaseaktiviteten krever NAD +? e) transport av fettsyrer over indre mitokondriemembran er avhengig av en protongradient over membranen? a) Galt, ß-oksidasjon medvirker heller til at gradienten bygges opp. Nærvær av protongradient betyr lite for ß-oksidasjonen. b) Riktig. Derfor vil det under ß-oksidasjon dannes FADH2 og NADH H+. Disse må reoksideres dersom ß-oksidasjonen skal kunne opprettholdes. Reoksidasjon av FADH2 og NADH H+ krever aktiv elektrontransport. c) Galt, transporten av fettsyrer er uavhengig av protongradienten. 5. 2,4-Dinitrofenol er et eksempel på en frikopler. Forårsaker en frikopler at e) ATP-syntesen stimuleres fordi protongradienten blir redusert? f) ATP-syntesen stopper opp fordi protongradienten blir større? g) strømmen av elektroner gjennom elektrontransporten øker, samtidig som fosforyleringen av ADP stopper opp? h) elektrontransporten hemmes og derfor hemmes også fosforyleringen av ADP? a) Galt. Frikopler stopper ATP syntesen ved at protongradienten reduseres. b) Galt. ATP-syntesen hemmes, men fordi protongradienten forsvinner. c) Riktig. Elektronstransporten stimuleres, men samtidig stopper ADP-fosforylering (ATPsyntese) fordi protongradienten elimineres. d) Galt. Det er ingen hemming av elektrontransporten, og derfor heller ingen kopling til fosforylering av ADP. 6. Er flyten av elektroner gjennom elektrontransportkjeden fra NADH til O 2 spontan fordi e) redokspotensialforskjellen mellom NAD + /NADH H + og H + /O 2 er negativ? f) ΔG-verdien for elektronoverføringen er nær 0? g) redokspotensialforskjellen mellom NAD + /NADH H + og H + /O 2 er positiv? h) ΔG-verdien for elektronoverføringen er stor og negativ? a) Feil. Spontan reaksjon krever positiv forskjell i redokspotensialer. Dersom det henvises til Nernsts ligning er det bra. b)feil. Når Δ-G verdien er ca. O, betyr det at reaksjonen er i likevekt. c) Riktig. Redokspotensialforskjellen er positiv (ca V). Derfor flyter elektronene spontant fra NADH til O 2. d) Riktig. Stor positiv redokspotensialforskjell, gir stor negativ ΔG-verdi, og spontan reaksjon. 7. Hva skjer med den kjemiske energien som frigjøres ved redoksreaksjonene i elektrontransportkjeden i nærvær av en frikopler? Omdannes til varme.

6 6 8. Beskriv biologisk syntese av NO og en intracellulær signalvei der denne gassen inngår. PBL-oppgaven i uke 15 dreier seg om nettopp dette (eksemplifisert ved behandling av ereksjonsvikt, der acetylkolin via muskarinreseptorer i kapillærendotel) stimulerer IP3- syntese, Ca ++ -frigjøring og aktivering av Ca ++ -avhengig nitrogenoksyd syntase (NOS). Gassen NO som produseres diffunderer inn i celler (ipbl- oppgaven glatt muskulatur i karveggen) der guanylat syklase aktivering gir øket syntese av syklisk GMP og aktivering av PKG med fosforylering av ukjente substratproteiner (med relaksasjon av muskelcellene som endepunkt i PBL-oppgaven). 9. Tegn skjematisk strukturen av UCP2-genet. Hvor mange introner har dette genet? Promotor-region, sete for transkripsjons-start, åtte eksoner og syv introner, seter for translasjons-start og -stopp, polyadenylerings-sete, sete for transkripsjons-stopp (er ofte vanskelig å definere eksakt i eukaryote gener). (Et pluss om også mer fjerntliggende cisregulatorelementer (enhancere og silencere) er nevnt, men kreves ikke.) 10. Hva betyr betegnelsene eksoner og introner? Expressed gene regions og silent (stumme) intragenic regions, dvs hhv deler av gen som blir uttrykt og deler som ikke blir det. 11. Hvorfor kalles ekson 1 og 2 eksoner når de ikke blir translatert? Fordi uttrykt (expressed) går på om sekvensen er til stede i det ferdig bearbeidete mrna, ikke om det blir translatert. 12. Hva kalles den delen av ferdig bearbeidet mrna som inneholder ekson 1 og 2? 5 -UTR dvs 5 -untranslated region eller 5 -ikke-translatert region. 13. Beskriv kort hovedtrekk i spleiseprosessen, med angivelse av hvilke typer molekyler som inngår. Med spleising menes fjerning av intronsekvenser i primærtranskripter for eukaryote mrna. Spleisingen foregår i cellekjernen. Prosessen utføres av spleisosomer, som består av protein- og RNA-komplekser. RNA-molekylene er relativt korte og betegnes U1, U2, osv. Noen av dem hjelper til med gjenkjenning av ekson/intron-overgangene gjennom baseparring (der intronene (nesten) alltid begynner med GU.. og slutter med.. AG). 14. Hva menes med uttrykket genetisk kopling, hvordan påvises dette og hvilken måleenhet brukes? Gener på ett kromosom er koplet hvis de segregerer sammen i meiose i mer enn 50% av tilfellene. Dette undersøkes enten ved genetiske analyser av allele varianter av genene i foreldre og avkom, evt hos et individ sammen med enkeltkjønnsceller fra individet. Måleenheten er cm (centimorgan), der 1 cm svarer til 1 % overkrysning. 15. Uttrykket synteni brukes i genetikken på to ulike måter. Angi minst en av disse. Den klassiske genetiske definisjonen av synteni er at to loci ligger på samme kromosom, uansett om de ligger nær hverandre (og er koplet) eller så langt fra hverandre at de ikke er koplet. Begrepet brukes nå også i stor utstrekning ved sammenlikning av genomer mellom ulike arter, og betyr i denne sammenheng at grupper av samsvarende (ortologe) gener ligger samlet i begge artene.

7 7 16. Hva betyr i denne forbindelse uttrykkene nedstrøms, genetisk polymorfisme, missensemutasjon og stille (stum) mutasjon? - Nedstrøms betyr videre i den retning RNA-polymerasen avleser genet. - Genetisk polymorfisme betyr tilstedeværelse av to eller flere alleler av et gen i en populasjon, der minst to alleler har en frekvens på mer enn 1% (påvises ved PCR, southernblotting eller (mikro-)sekvensering. - Missense-mutasjon - mutasjon i kodende region som gir endring av kodet aminosyre. - Stille (stum) mutasjon - mutasjon i kodende region som ikke gir endring av kodet aminosyre. 17. Hva er koplingsulikevekt? Koplingsulikevekt (linkage disequilibirium - LD) betyr at hyppigheten av kombinasjoner av alleler for koplede loci (haplotyper) avviker fra det man forventer å finne ved tilfeldig (random) assosiering. Dersom vi har locus A og B med allelene A1/A2 og B1/B2, har vi kombinasjonsmulighetene (haplotypene) A1B1, A1B2, A2B1 og A2B2. Dersom hyppigheten av hvert enkelt allel er 0.5, er forventet hyppighet av hver haplotype 0.25, gitt tilfeldig assosiering. (Med hyppigheten p og q for hhv allel 1 og 2, blir generelt forventede hyppigheter pa1 pb1, pa1 qb2, qa2 pb1 og qa2 qb2). Koplingsulikevekt betyr statistisk signifikant avvik fra de forventede verdiene. (Koplingsulikevekt kan skyldes at mutasjonene som gir opphav til allelene er relativt nylige, at individene vi undersøker ikke er et tilfeldig utvalg av populasjonen, eller at det er seleksjon for (eller mot) visse kombinasjoner av alleler.) 18. Angi mulige mekanismer for hvordan mutasjoner i ikke-kodende region av et gen kan påvirke funksjonen av genet. Vanligst er mutasjoner i promotorregion eller mer fjerntliggende cis-regulatorelementer, som påvirker transkripsjonshyppigheten, og mutasjoner i introner som påvirker normal spleising (f eks mutasjoner i spleisesetene på overgangen til eksoner, evt mutasjoner lenger inne i introner som gir opphav til kryptiske spleiseseter). Vi kan også ha mutasjoner i 5 -UTR og 3 -UTR (f eks i polyadenyleringsetet) som påvirker levetiden eller translasjonshyppigheten til mrna. (Vi kan videre ha mutasjoner i DNA langt fra genet som påvirker pakking og utfolding av DNA og dermed tigjengeligheten for RNA-polymeraser, og vi kan ha mutasjoner for transaktiverende regulatorelementer for et gen, men det forventes ikke svart her ettersom oppgaven er begrenset til mutasjoner i delene av DNA definert som tilhørende genet.) 19. Hva menes med uttrykkene promotorregion og TATA-boks? Promotorregionen er det regulatoriske DNA-området umiddelbart oppstrøms for transkripsjonsstart av et gen, der RNA-polymerasen og transkripsjonsfaktorer binder seg (men omfatter ikke mer distale cis-regulerende elementer (enhancere og sliencere). TATA-boks er navnet på en kort sekvens (konsensus TATAAA) som vanligvis ligger ~ 25 nukleotider oppstrøm for transkripsjons-start i promotorregionen av mange eukaryote gener, og som er involvert i binding av RNA-polymerase via et TATA-bindende protein. 20. Hvorfor opptrer dinukleotidet CpG (C etterfulgt av G) relativt sjeldent i genomet sammenliknet med de øvrige dinukleotidene? Og hvorfor finner vi ikke denne reduserte forekomsten av CpG i promotorregionen til mange gener? En hyppig skade av cytosin er deaminering. Deaminert cytosin blir til uracil, som oppdages av reparasjonsenzymet UDG (også kalt UNG). Cytosin i CpG er imidlertid gjenstand for metylering.

8 8 Deaminering av metylcytosin blir til thymin, som ikke oppdages av UDG. Vi får mismatch, men siden denne ikke oppstår ved feillesning på nysyntetisert tråd, er det vanskelig for mismatchreparasjonssystemet å avgjøre hvilken tråd feilen sitter på. Konsekvensen er at CpG lett muteres til TpG (CpA på motsatt tråd). Større relativ hyppighet av CpG i promotoregionen skyldes antagelig først og fremst at genregulerende proteiner blokkerer for metylering av cytosin, delvis også at mutasjoner i dette viktige genregulerende området holdes nede ved (rensende) seleksjon. 21. Hva menes med generelle og spesielle transkripsjonsfaktorer? Generelle transkripsjonsfaktorer inngår i et transkripsjonsiniteringskompleks for alle (i hvert fall de fleste) gener. Komplekset, som dannes på promoteren, er nødvendig for å binde RNApolymerasen til korrekt startsted for transkripsjon, for å hjelpe til med å separere de to trådene i DNA ved starten av avlesingen og for å frigjøre RNA-polymerasen (ved fosforylering) fra promoteren slik at transkripsjonen kommer i gang. Spesielle transkripsjonsfaktorer deltar i transkripsjonsregulering av subsett av gener. De binder seg til genregulatoriske DNA-elementer nær eller i promotoren eller i mer fjerntliggende cisregulerende DNA-elementer (enhancere og silencere). 22. Beskriv kort hvordan intracellulære reseptorer kan virke som transkripsjonfaktorer. Med intracellulære reseptorer forstås reseptorer som binder signalmolekyler frigjort fra andre celler og som har kommet seg inn i målecellens cytoplasma eller kjerne, der de binder seg til reseptor. Eksempler er reseptorer som binder steroidhormoner eller liknende små, fettløselige signalmolekyler. Ved ligandbinding vil cytoplasmatiske forflytte seg til kjernen der de inngår i transkripsjonskomplekser. Andre intracellulære reseptorer ligger fast i kjernen, men gjennomgår konformasjonsendringer ved binding av ligand slik at de nå bidrar til aktivering (evt hemming) av transkripsjon. 23. Hva menes med en innavlet musestamme, en kongen musestamme, en transgen mus og en knock-out -mus? Innavlede stammer - stammer av dyr (mus, rotter, bananfluer) der alle individene (gjennom mange generasjoners parring mellom bror og søster) er blitt genetisk identiske (tilsvarende eneggede tvillinger, bortsett fra kjønnsforskjell. Kongene stammer - stammer der deler av et kromosom er overført fra en innavlet stamme til en annen innavlet stammes genetiske bakgrunn ved avl gjennom mange generasjoner (stamme A og B krysses, avkommet (AxB) krysses mot stamme A, dette avkommet krysses igjen mot stamme A, osv i mange generasjoner). Transgene mus - mus som har fått transplantert inn et (fremmed)gen. Gjøres vanligvis på embryonale stamceller ved innføring av DNA som inkorporeres i cellens genomiske DNA ved rekombinasjon. Konstruktet med det transplanterte genet inneholder vanligvis seleksjonsmarkører som muliggjør seleksjon av ES-cellene med inkorporert konstrukt. ES-cellene settes så inn i livmoren på stimulerte hunnmus. KO-mus - her transplanteres inn i ES-cellene mutert (inaktivert) variant av et gen som erstatter det normale genet ved såkalt homolog rekombinasjon. Også her brukes seleksjonsmarkører for å sikre seleksjon av celler med inkorporert konstrukt. Vanligvis blir bare det ene av de to allelene inaktivert, men homozygoter lages enkelt ved krysninger (såfremt mutasjonen ikke er letal i homozygot tilstand). 24. Angi kort prinsippene for transport av proteiner inn i mitokondrier (og peroksisomer).

9 9 Proteiner transporteres inn i mitokondrier (og peroksisomer) etter translasjon i cytosol på frie ribosomer. Proteinene inneholder signalsekvenser (bestemte rekkefølger av aminosyrer) som formidler binding til reseptorer på organellens overflate. I samarbeid med chaperoner foldes så proteinet ut og tres gjennom translokasjonskanaler og inn i organellen. På innsiden av organellen kan så chaperoner assistere refolding av proteinet. For mitokondrier er det fire mulige adresser: matriks, innermembranen, intermembranøst rom og yttermembranen, der korrekt transport til disse krever ytterligere signaler (f eks hindrer stoppoverføringsignaler at transmembranproteiner går fullstendig gjennom membranen og inn i matriks, men detaljer her forventes ikke). 25. Hva er oksygenradikaler og hvorfor er disse skadelige? Med radikaler menes generelt molekyler eller ioner med uparrede elektroner, hvilket gjør dem svært reaktive. Oksygenradikaler er oksygenmolekyler som mangler et elektron. (Det er undergrupper av dem, kalt superoksidradikaler, hydroksylradikaler og hydrogenperoksid, som kan omdannes til hverandre.) De reagerer med andre molekyler ved å ta elektroner fra dem (oksidering). Ved at de dermed forandrer disse molekylenes kjemiske egenskaper, kan de forårsake irreversible skader, der hovedproblemet er skader på DNA. I kroppen produseres de fleste oksygenradikaler i elektrontransportkjeden ved ufullstendig overføring av elektroner til molekylært oksygen (hvilket betyr at mitokondrialt DNA er spesielt utsatt for skader). Oksygenradikaler kan imidlertid også dannes andre steder, som resultat av ioniserende stråling eller påvirking av kjemiske stoffer ved røyking eller luftforurensning. 26. Beskriv kort hvordan mitokondrier normalt er involvert i regulering av apoptose. Mange apoptose-signaler er avhengig av mitokondriene for å indusere død. Slike signaler fører til at det dannes porer i ytre mitokondriemembran. Poredannelsen involverer bl.a proteinet bax, som ligger i ytre mitokondriemembran, mens poredannelsen hemmes av proteinet bcl-2, som kan danne heterodimer med bax. Når bax induserer porer i ytre mitokondriemembran, lekker små mengder cytokrom-c ut i cytosol. Cytokrom-c vil i sin tur aktivere (i nærvær av ATP) den første av kaspasene i en kaspase-kaskade, som ender med at ulike substrater i cellen spaltes. Spaltingen av disse substratene (eks. lamin, PAPR, gelsolin) fører til at cellen får sin karakteristiske apoptotiske form og at den til slutt dør.