Genetica 2. Voor een molecule om genetisch informatie te zijn, moet het:

Genetica 2 Voor een molecule om genetisch informatie te zijn, moet het:    

repliceren informatie kunnen opslaan de informatie tot expressie kunnen laten komen kunnen varieren door mutatie

DNA  RNA  Ribosoom  Eiwit Van DNA naar RNA is Transscriptie, van RNA naar Eiwit is Translatie. De meest voorkomende RNA’s zijn transport RNA (tRNA), messenger RNA (mRNA) en ribosomaal RNA (rRNA). In 1869 vond Friedrich Miescher, in een onderzoek naar genetisch materiaal, een zure substantie dat hij nuclei noemde. Maar deze substantie miste volgens hem de diversiteit om genetische code op te slaan. In het onderzoek naar Streptococcus Pneumoniae door Griffitsch was gen overdracht gevonden. Wanneer hij virulente bacteriën in een muis spoot ging deze dood. Wanneer hij hitte geïnactiveerde of avirulente bacteriën in een muis spoot bleef de muis leven. Wanneer er geïnactiveerde virulente en avirulente bacteriën geinjecteerd werden ging de muis dood en vonden ze actieve virulente bacteriën. Griffitsch noemde dit fenomeen Transformatie. Avery probeerde dit experiment in vitro en dit slaagde. Daarna probeerde hij protease toe te voegen maar er vond nog steeds transformatie plaats. Na toevoegen van ribonuclease en protease vond er nog steeds transformatie plaats. Pas wanneer hij ook deoxyribonuclease toevoegde vond er geen transformatie meer plaats. Dit was een stap in de goede richting naar DNA als genoom. Indirect bewijs dat DNA genetisch materiaal was, was dat DNA zich alleen in organellen voordeed en de hoeveelheid in gameten en somatische cellen minder was. Ook de mutagene golflengte van een organisme was hetzelfde als DNA260nm dan bij eiwitten280nm. Direct bewijs dat DNA het genetische materiaal was kwam uit recombinante DNA technologie. In deze procedure wordt er een stuk DNA gespliced uit de mens en in bacteriën gestopt. Wanneer de bacteriën dan de relevante eiwitten produceerden was dit bewijs, en dit gebeurde. Om te achterhalen wat het genoom van een virus was werd het RNA uit het Tobacco Mosaic virus geïsoleerd en op de plant gespoten. Hierna uitte de plant de symptomen en werd er geconcludeerd dat RNA het genoom van een virus was. DNA en RNA bestaan beiden uit basen. DNA uit A, T, C en G en RNA uit A, U, C en G. Adenine en Guanine zijn beiden purine ringen. Cytosine Thymine en Uracil zijn pyrimidine ringen.

RNA bestaat uit ribose en DNA bestaat uit deoxyribose. Dit zijn beiden pentoses maar verschillen op het 2’ koolstof atoom. In RNA zit er aan de 2’ een OH groep, bij DEoxy alleen een H. Bij RNA wordt Thymine vervangen door Uracil en RNA heeft de mogelijkheid om op zichzelf te vouwen. Wanneer een base aan een suiker zit heet dit een nucleoside, wanneer er ook een fosfaatgroep aan de suiker gebonden zit is het een nucleotide. Binnen de cel zijn de purine basen A en G belangrijk bij energie huishouding. Adenosine Trifosfaat (ATP) en Guanosine Trifosfaat (GTP) binden drie fosfaatgroepen die gehydrolyseert kunnen worden om een enzym te activeren. De binding tussen meerdere nucleïnes wordt gemaakt door fosfo-di-ester bindingen. Omdat er aan het fosfaat groep 2 alcoholen zitten.

Een polynucleotide bestaande uit 1000 basen kan 41000 manieren aan elkaar zitten. Dit is 1.14 x 10602 mogelijkheden. Een DNA molecule vormt een dubbele helix, dit was aangetoont met gehydroliseerde stukken DNA en X-Ray chrystallography. Base compositie studies werden gedaan om te kijken welke base aan elkaar zaten. Bij dit onderzoek kwam uit dat A en T aanwezig waren in een cel in ongeveer gelijke hoeveelheden zowel als G en C. T+G was ongeveer gelijk aan A+C, maar T+A was niet gelijk aan G+C. Hieruit kwam de conclusie dat T met A bindt en G met C.

De binding tussen de basen T=A en GC is belangrijk voor genetische functie. Een waterstof binding is een zwakke elektrostatische binding waarbij de H een gedeeltelijk positieve lading heeft en een covalent gebonden O of N een gedeeltelijk negatieve lading. Deze waterstof bindingen zorgen voor stabiliteit in het genoom. Wat nog meer voor stabiliteit zorgt, is dat de basen hydrofoob zijn en de suikers hydrofiel, dit zorgt ervoor dat de DNA strengen tegen elkaar aangedrukt worden. Uit onderzoek is gebleken dat er 3 soorten helices bestaan, B-DNA, A-DNA en Z-DNA. A-DNA komt alleen veel voor in hoge zout en lage water concentraties, B-DNA is hoe het DNA voorkomt in de nucleus en Z-DNA kan alleen voorkomen wanneer het gesynthetiseerd wordt met alleen GC bindingen. Het Z-DNA draait dan ook links om zijn as. Voor het analyseren van DNA of RNA kunnen meerdere methoden gebruikt worden. Sedimentation Equilibrium Centrifugation Deze methode maakt gebruik van metaalzouten om een dichtheidsgradiënt te maken. Door middel van centrifuge zakken de moleculen tot hun zwaartepunt Sedimentation velocity Centrifugation Bij deze methode wordt er met UV-licht gekeken hoe snel een molecule met behulp van centrifuge zich door een stof verplaatst. Smeltcurve Bij deze methodeDNA wordt bekeken bij 260nm en de temperatuur verhoogt. Wanneer de absorptie niet meer stijgt zijn alle moleculen volledig van elkaar gesmolten. Moleculaire hybridisatie Door een stuk complementair DNA+Probe aan het te onderzoeken dna toe te voegen kan de concentratie bepaald worden. (qPCR)

Replicatie De replicatie van DNA gebeurt door semi-conservatieve replicatie. Dit is onderzocht door Meselson en Stahl. Hiervoor gebruikte ze als enige stikstofbron radioactief ammonium chloride (15N). De 15N cellen waren na langdurige groei overgeplaatst in medium zonder radioactief materiaal. Na deling was er in de bacteriën maximaal één streng radioactief DNA te vinden. Taylor en Woods voerden hetzelfde experiment uit bij eukaryote cellen en vonden hetzelfde resultaat. In dit onderzoek werd ook reciproke recombinatie vastgelegt. In de eerste stap van het delen van DNA gaan de strengen uit elkaar, de plaats waar dit gebeurd is de origin of replication en heet een replication fork. De lengte van een stuk DNA dat gerepliceerd word heet een replicon. In E.Coli is er maar 1 origin of replication en het genoom is 4.6 Mb lang, het replicon is hier dus 4.6 Mb lang. Replicatie in een bacterie word gedaan door DNA Polymerase I dat het DNA verlengt aan het 3’ eind, dus 5’  3’, en kan van beide kanten basen afknippen. DNA Polymerase II en III worden ook gebruikt maar kunnen alleen 5’3’ opbouwen en 3’5’ afbreken. Helicases zijn eiwitten die het DNA denatureren door er enkelstrengs DNA van te maken. Eiwitten als DnaA en DnaB stabiliseren deze denaturatie. Door het enkelstrengs maken van DNA onstaat er coil-stress, DNA Gyrase knipt het DNA om zo de coil-stress te verminderen.

DNA kan maar in de richting van één kant direct worden gerepliceerd, dit is de leading strand. De andere richting op wordt steeds in kleine stukjes, Okazaki fragmenten, opgebouwd en heet daarom de lagging strand. Het genoom van eukaryoten is anders dan dat van prokaryoten. In eukaryoten is het genoom niet circulair en is het veel langer. Om het repliceren wel snel te laten gaan ontstaan er meer dan één replicatie vork. Bij iedere replicatie vork maakt Polymerase α een primer, op zowel de lagging als leading strand. Wanneer polymerase α klaar is blijft deze vast zitten op het DNA tot dat een andere polymerase zijn plaats in neemt.

Mutaties Spontane mutaties treden op zonder dat er enige aanleiding naar is. Geïnduceerde mutaties zijn mutaties die optreden door straling of carcinogenen. Verschillende plekken in het genoom kunnen makkelijker muteren dan andere, dit noemt men mutation-hotspots. Luria-Dalbrück fluctuation test In deze test namen ze een grote fles en meerdere kleine flessen met media en beënte ze met bacteriën. De bacteriën werden gegroeid totdat er in de kleine flesjes ongeveer 20 miljoen cellen zaten. De grotere fles mocht tot een hogere dichtheid groeien. Daarna beënte ze, vanuit de flessen, petrischalen met het T1 faag in het medium. Hierdoor zouden alleen de bacteriën met resistentie groeien. Hypothese 1: adaptieve mutatie Als de bacteriën muteerden voor adaptie naar hun omgeven zal de bacteriegroei constant zijn. Omdat er evenveel T1 fagen op de platen zaten zouden er overal evenveel kolonies moeten groeien. Hypothese 2: willekeurige mutatie Als deze hypothese waar is zouden er veel minder kolonies groeien. De hoeveelheid kolonies zal ook fluctueren per experiment en fles. Als de mutatie al plaats had gevonden in de grote fles zal het aantal kolonies uit deze fles relatief constant toenemen. Uit de resultaten bleek dat het aantal kolonies vanuit de kleine buisjes erg verschilde. De kolonies die groeide vanuit de grote fles was relatief constant. Hierdoor concludeerde ze dat mutaties willekeurig waren. Mutaties die optreden kunnen geclassificeerd worden op basis van de moleculaire verandering in het genoom. Een punt mutatie of base substitutie is een mutatie waarbij 1 nucleotide veranderd. Deze veranderingen kunnen worden opgedeeld in 3 categorieën na aanleiding van verandering in aminozuur sequentie: Missense: er vindt verandering plaats van aminozuur volgorde Non-sense: verandering in een stop codon (translationele stop) Silent: er vindt geen verandering plaats in aminozuur volgorde Wanneer een purine in een purine verandert, of pyrimidine in pyrimidine, heet de mutatie een transitie. Als een purine in een pyrimidine verandert, of andersom, heet de mutatie een transversie. Een frameshift is een additie of deletie van een base. Dit zorgt ervoor dat de aminozuur codon één plek oopschuift. Als een mutatie zorgt voor minder of geen functie van het product dan heet de mutatie een loss-of-function mutatie. Wanneer er geen functie meet plaats vindt heet het ook wel een null-mutation. Wanneer de functie beter word of het product een totaal nieuwe functie krijgt heet het een gain-of-function.

Bij DNA replicatie kan er bij de polymerisatie een puntmutatie ontstaan. Een tautomeer vergroot de kans op puntmutaties. Dit is een base met een dubbele binding of H+ op een andere plek maar wordt vaak als zelfde base beschouwd.

Wanneer dit bij replicatie voorkomt kan, in het DNA, een A binden aan een C. Hierdoor ontstaan er bij de tweede replicatie een gen met de normale A base en het gen met een G base. Bij purines kan depurinatie optreden, dit is de verlies van het 9’ N atoom. Deze base kan niet meer als template werken bij replicatie en zal door de polymerase worden vervangen door een willekeurige base. Bij deaminatie verliest een molecule een NH2 groep. Hierdoor kan een C in een U veranderd worden. Hierdoor ontstaat er een UG binding en zal bij replicatie GC en T=A ontstaan.

Mutagenen Base analogen Dit zijn chemicaliën die op een base lijken en zich in het DNA kunnen nestelen. Deze analogen kunnen zich voor een polymerase anders voor doen dan de base waar ze op lijken, hierdoor ontstaat een puntmutatie. Alkylerende, intercalerende en adductieve chemicaliën Alkylerende stoffen kunnen een alkyl groep aan amino of keton groepen plaatsen. Intercalerende stoffen zijn chemicaliën die tussen de base kunnen gaan zitten, bij reparatie kan hier dan een insertie of deletie plaatsvinden en bij replicatie frameshifts. Adduct vormende chemicaliën zijn stoffen dat covalent aan DNA kan binden, hierdoor zal de polymerase stoppen. UV-Licht Purines en pyrimidines absorberen UV en kunnen dan dimeren vormen met dezelfde basen naast elkaar. Hierdoor kan er tegenover elkaar geen binding meer plaatsvinden. Ioniserende straling Deze straling is krachtiger dan UV en zorgt voor vrije radicalen die het DNA kunnen beschadigen.

Reparatie Polymerase III heeft een proofreading mogelijkheid. Wanneer er een foute base in het DNA wordt geplaatst kan de polymerase weer terug gaan, de base eruit halen en vervangen. Na proofreading is

er nog steeds kans op fouten. Mismatch repair kan bijvoorbeeld door middel van methylatie zien welke strand nieuw is en daarna de goede base plaatsen. Vind er nog steeds mutatie plaats bestaat het SOS systeem nog. Wanneer er bij replicatie een fout wordt gemaakt en niet wordt verbeterd vind er homologe recombinatie plaats waardoor beide strengen de juiste informatie bevatten. fotoreactieve reparatie gebeurt door het enzym Photoreactive Reparation Enzyme (PRE). Deze vindt de dubbele bindingen die door uv-licht ontstaan en breken deze binding. Double strand break-repair Wanneer een dsDNA gebroken is kan deze met behulp van homologe recombinatie gerepareerd worden.

Om te testen of een stof carcinogeen is wordt de ames-test gebruikt. Bij de ames test worden salmonella bacteriën gebruikt die geen histamine aan kunnen maken. Door een simpele mutatie kan de bacterie dit wel weer. Er worden platen geënt met salmonella een plaat met en een plaat zonder carcinogeen. Wanneer de stof mutageen is zal de bacterie kunnen groeien.

Veranderingen in de genen komen niet alleen door mutagenen maar kan ook zo geprogrammeerd zijn. Bijvoorbeeld bij immunoglobines. Bij deze genen ontstaan de heletijd door mutaties om beschermt te zijn tegen allerlei typen pathogenen.

Genregulatie Modificaties aan chromatinen zijn belangrijk bij genregulatie. Chromatinen kunnen op meerdere manieren veranderd worden. Door bijvoorbeeld veranderingen in de nucleosomen en in het DNA zelf. Nucleosomen zijn structuren van meerdere histonen. Een nucleosoom bestaat vaak ui H2A en H3 subunits, maar het kan ook uit andere histonen bestaan. De nucleosoom kan H2A.Z bevatten, dit histon bindt bepaalde promotor regio’s. Een tweede mechanisme is het acetyleren van histonen door acetyltransferases. Wanneer een acetaat groep is toegevoegd aan een histon heeft deze minder affiniteit voor DNA waardoor transcriptie makkelijker begint. Histondeacetylase kan een acetyl-groep weer van een histon afhalen. Een ander mechanisme is het SWI/SNF complex dat 3 dingen kan doen:  Het veranderen van contact punten naar DNA zodat het DNA over het nucleosoom kan glijden  Het losser of vaster maken van DNA aan het nucleosoom waardoor het DNA er losser omheen gaat zitten en transcriptie makkelijker gaat  Het veranderen van histonen waardoor nucleosomen groter of kleiner worden. Het methyleren van DNA is ook erg belangrijk bij gen regulatie. Wanneer DNA gemethyleerd is kan het moeilijker afgeschreven worden. Een methylgroep wordt vaak aan de 5’ koolstof van cytosine geplaatst. Promotors zijn stukken DNA direct vóór een gen, dat herkent wordt door meerdere eiwitten die bij transcriptie betrokken zijn. Een promotor kent meerdere elementen opgedeelt in twee categoriën. De Core promotor zorgt voor de accute initiatie van DNA Polymerase II en Proximale promotor elementen zorgen voor de efficientie van transcriptie. Promotors kunnen zowel gefocust als verspreid zijn. De gefocustepromotors specificeren de initiatie van transcriptie op een specifieke nucleotide. De verspreide promotors hebben start sites tussen de 50-100 bp. Een promotor bestaat uit 5 verschillende elementen:  INR element Dit element omvat de start site van transcriptie en ligt op locatie -2 tot +4. De sequentie bestaat uit “YYANA/TYY” waarbij Y een willekeurige pyrimidine is en N een willekeurige base. De eerste A in deze sequentie heeft locatie +1  TATA box De TATA box is gelocaliseerd op -30 en heeft als sequentie “TATAA/TAAR” waarin R een willekeurige purine is. De TATA-box komt bij ongeveer 15% van de promotors voor  BRE (TFβII) B-Recognition Element Dit is een recognition site voor de TFβII en zit direct voor of na de TATA-box en is alleen te vinden bij een paar belangrijke promotors op het genoom.  MTE (Motif-Ten-Element) & DPE (Downstream Promotor Element) Deze sequenties zitten na de transcriptie start en is geplaatst op +18 tot +27 voor MTE en +28 tot +33 voor DPE. De meeste promotors met DPE hebben een INR element maar zelden een TATA-box. De MTE kan samen in een promotor zitten met zowel een INR als TATA-box en DPE.

Zelden zit er in een promotor ook een CAAT-box op de locatie -100, wanneer deze box aanwezig is moet deze geactiveerd zijn voordat transcriptie plaats kan vinden. Een enhancer of silencer kan genen reguleren wanneer deze zich in, voor of na bevindt. De oriëntatie van een enhancer maakt niet uit en kan om gedraaid worden zonder enig effect. Wanneer een enhancer of silencer uit gen 1 gehaald wordt en in gen 2 verplaatst wordt, zal het element gen 2 enhancen of silencen. De eiwitten die aan promotors, enhancer of silencers binden heten Transcriptie Factoren. Dit kunnen zowel repressors als activators zijn. Een TF heeft een DNA recognition-site met als 3 meest gevonden:  Zinc-fingers (cis-cis-his-his repeat) Deze site wort vooral gevonden bij transcriptie factoren die met proliferatie te maken hebben. Deze fingers hebben interactie met specifieke sequenties door de cis-his repeats.  Helix-turn-Helix Deze site werkt door zijn geometrische conformatie en heeft geen specifieke nucleinezuur sequentie nodig om te herkennen. De helices hebben ook geen specifieke aminozuur sequentie.  basic leucine zipper (bZIP) de leucine zipper vertrouwd op eiwit dimerisatie. Wanneer 2 van deze eiwitten dimeriseren zippen de leucines aan elkaar en vormen α-helices. Deze recognition site herkent de fosfaat backbone. Na transcriptie vindt er ook nog regulatie plaats, dit is post-transcriptionele regulatie. Deze regulatie vind plaats net nadat het RNA is en voordat het eiwit wordt. Op een gen kan na transcriptie meer dan één eiwit gecodeerd zitten. Dit komt door alternatieve splicing van pre-mRNA. Het pre-mRNA wordt in stukken geknipt en er ontstaan meerdere mRNA’s. De steadystate van een mRNA molecule is de som van het aanmaken en afbreken van de sequentie. Er zijn drie pathways die voor de steadystate zorgen:  Het afbreken van de poly-A staart van mRNA. Wanneer de staart korter is dan 30 aminozuren dan het poly-A binding protein niet meer binden om het RNA te stabiliseren.  De 7-methylguanosine cap kan afgebroken worden waardoor het RNA erg instabiel is  Het RNA kan kapot geknipt worden door endonucleases Bij post-transcriptionele hoort ook nog het non-sense gemedieerde afbraak. Dit is afbraak van het mRNA wanneer er midden in een RNA molecule een stop codon zit, dit komt voor bij non-sense punt mutaties. RNA interferentie (RNAi) vindt plaats door een klein stuk complementair RNA dat aan mRNA kan binden zodat deze niet translate kunnen worden. RNAi kan ook in de nucleus voorkomen als korte mRNA’s dat histonen kunnen modificeren om expressie te inhiberen. Micro RNA’s miRNA’s en Small interfering RNA’s siRNA’s zijn dubbelstrengs RNA moleculen van 21-24 basen lang.

Het RNAi pathway zijn kleine miRNA’s of siRNA’s die binden aan het RISC (RNA induced silencing complex) waarna de sense streng afgebroken word. Het complex dat ontstaat, is het anti-sense-RISC complex, dit complex is nu een hoog specifiek middel als RNAi. Het complex kan mRNA sense binden en afbreken wanneer het precies complementair is aan het anti-sense gedeelte. Wanneer het complex niet precies complementair is kan het RISC proberen het mRNA te translaten.

Ontwikkelings genetica Bij ontwikkeling van de Drosophila ondergaat het zygote nucleus direct na fertilisatie nucleaire deling. Hierdoor ontstaat een syncytical blastoderm, een cel met meer dan 1 kern. Na ongeveer de 10e deling migreren de kernen naar de buitenrand van het blastoderm, dat een gradiënt van maternaal mRNA transscripts en eiwitten bevat. Daarna delen de nucleussen nog een aantal keer en ontstaat er een plasma membraam, wat de cellen vormt. Twee verschillende sets van genen besturen embryonale ontwikkeling, Maternale-effect genen en zygotische genen. Maternal-effect genen coderen transcriptiefactoren en eiwitten dat de genexpressie reguleert. Op specifieke fases in de ontwikkeling activeert of inactiveert dit de genexpressie. De producten van maternaal effect genen zijn:  segment genen (GAP-genes, pair-rule genes en polariteits genen)  homeotic selector genens De segmentatie genen zorgen voor de segmentatie van het embryo. Zowel de hoeveelheid segmenten, grootte en polariteit. De homeotic genes specifiëren de identiteit van elk segment. Na fertilisatie worden de maternal-effect genen geactiveerd. De meeste coderen voor transcriptiefactoren van GAP-genes, dat het embryo opdeelt in 3 segmenten het hoofd, borstkas en buik. De GAP eiwitten zijn transcriptie factoren van pair-rule genen. Deze genen verdelen het embryo in kleinere regio’s van 2 segmenten. De pair-rule genen activeren op hun beert weer polariteits genen dat elk segment opdeelt in een voor en achterkant. GAP-genes De embryonale GAP genen worden geactiveerd of inactiveert door genproducten voorheen geuit langs de voor en achterkant, en andere genen van het maternaal gradiënt. GAP genen zorgen in grote lijnen voor de verdeling van het lichaam. Mutanten in het Hunchback gen hebben geen hoofd of borstkas. Mutanten in Krüpel hebben geen borstkas of buik en mutanten in Knirp hebben geen buik. De GAP genen activeren pair-rule genen Pair-Rule genes Deze genen uiten zich als 7 smalle ringen langs de omtrek van het embryo. Expressie van dit gen stelt het lost vast van de cellen in elk segment. Mutaties in deze genen zorgen voor verandering in segment grootte. Segment Polarity Genes Segement polarity genen worden bestuurd door transcriptie factoren uit Pair-Rule genen. Het embryo is opgedeelt in 14 SPG segmenten. Deze genen zorgen dat de cellen in de segmenten de polariteit van voor en achterkant hebben. HOX-genen Alle HOX genen hebben 2 eigenschappen hetzelfde. Alle HOX genen hebben een 180 bp domein dat het Homeobox heet. Deze codeert voor een 60 aminozuur DNA-bindings element, het Homeodomein. Als 2e liggen de genen van 3’-5’ op het chromosoom zoals ze zich als fenotype uitten. 3’ = het hoofd en 5’ = achterwerk.

Kanker Er zijn veel verschillende soorten en typen kanker, maar alle kankers hebben 2 dingen gemeen: abnormale celgroei (proliferatie) en kolonisatie van andere lichaamsdelen (metastasis). Wanneer een cel controle verliest over celgroei wordt het een benign tumor genoemd, pas wanneer de cellen losbreken en in metastasis gaan wordt het een malignant tumor. Tumorgenesis is het ontwikkelen in een malignant tumor. Elke mutatie die zorgt voor een versnelling van dit proces zijn driver mutations. Mutaties die niks aan het fenotype doet zijn passenger mutations. Chronische myeloïde leukemie komt door een specifieke translocatie van het c-bal gen op chromosoom 9 en BCK op chromosoom 22. Bij deze genen ontstaat reciproque translocatie waardoor het Philadelphia chromosoom ontstaat. Bij cel proliferatie bestaan er 3 specifieke checkpoints:  G1/S: de cel controleert de grootte en enige schade aan het DNA  G2/M: De cel controleert de fysiologische condities en wacht totdat reparatie aan het DNA klaar is  M: Als de spindledraden niet goed vormen of vastzitten wordt mitosis stop gezet Als toevoeging aan deze checkpoints zijn er cyclines en clycline afhankelijke kinases (CDK’s). Cyclines zijn er in verschillende concentraties op verschillende tijdspunten:  G1: Cycline E en opbouw van D1 en D2  S: Een piek van D2 en opbouw van A en B  G2: Piek van A en B  M: Afbraak van D1, A en B Het verschil in concentratie van cyclines zorgt dat andere cycline afhankelijke kinases hun werk op het juiste moment uitvoeren. Proto-onco genen coderen voor transcriptiefactoren dat de expressie voor proliferatie verhogen. Wanneer er een mutatie optreedt en deze genen altijd aan staan heet dit gen een onco-gen. Tumor supressor genen zorgen normaal voor inductie van apoptose, bij mutatie ondergaat de cel geen apoptose meer. RAS proto-onco genen Deze genen coderen voor eiwitten die betrokken zijn bij signaal transductie voor celmembraan en cellulaire groei. Het systeem vertrouwd op binding van GTP en hydrolyse hiervan. De actieve stand van het eiwit is wanneer het gebonden is door GTP, wanneer GTP gehydrolyseerd wordt, wordt het eiwit weer inactief. Bij mutatie lukt de hydrolyse van GTP niet meer en blijven deze eiwitten actief. P53 Tumor suppressie gen Dit eiwit heeft op +/- 50 genen effect als activator of repressor. Normaal zit P53 gebonden aan MDM2. Dit markeert het eiwit voor afbraak en inactiveert P53. wanneer een genoom ioniserende schade krijgt laat MDM2 los en wordt P53 actief. Op zijn beurt kan P53 de celcyclus stopzetten bij de checkpoints G1/S en G2/M, maar ook midden in de S fase. Om de celcyclus stop te zetten activeert P53 de transcriptie van P21. Dit eiwit inhibeert het CK4/cycline D1 complex. Om de cel in apoptose te laten gaan activeert P53 transcriptie van BAX genen en inhibeert de transcriptie van BCL2. In normale cellen zijn er BCL2 homo-dimeren of BCL-BAX hetero-dimeren. Wanneer er genoeg homo-dimeren van BAX zijn gaat de cel in apoptose. P53 wordt ook wel Guardian of the Genome genoemt.

RB1 (retinoblastoma 1) tumor-suppressie gen Het verlies of mutatie van RB1 tumor suppressie gen draagt bij aan de ontwikkeling van borst, long en blaas kanker. Het gen werd als eerst geïdentificeerd in onderzoek naar retinoblasten. Als er een gemuteerd RB gen geërfd wordt is de kans 85% op retinoblastoma. Maar dit gebeurt pas wanneer het 2e allel gemuteerd wordt. Het pRB eiwit is een tumor suppressie eiwit dat de overgang G1/S controleert. De activiteit van het eiwit veranderd door de celcyclus heen. Het eiwit wordt door CDK4 gefosforyleerd. Wanneer geactiveerd laten verschillende transcriptie factoren los en worden deze geactiveerd. Ongecontroleerde groei is niet genoeg om malignant te zijn. Hier is metastase voor nodig. Om in metastase te gaan moeten er proteasen gemaakt worden dat het basaal membraam en extra cellulaire matrix kunnen afbreken. Na loslaten van de cel komt deze in het lymfe systeem of de bloedbaan. Ongeveer 0.01% van deze cellen kan een malignante tumor vormen. De meeste vormen van kanker komen sporadisch voor, 1-2% is erfelijk. Wanneer er een allel wordt geërfd is dit nog niet genoeg om kanker te veroorzaken. Wanneer het wild-type allel muteert heet dit loss-of-hetrogozity. In familiaire adenomatis polyposis (FAP) zorgt een geërde kopie van het APS gen voor kanker. Normaliter is het een tumor-suppressie gen. Bij 1 fout allel ontstaan er in de darmen tot wel 1000 en poliepen. pas wanneer het tweede allel gemuteerd is wordt het echt kanker. Virussen kunnen ook kanker veroorzaken. Deze virussen staan bekend als retrovirussen. Deze virussen hebben een RNA genoom dat na infectie omgezet wordt in DNA en zich willekeurig in het genoom plaatst. Na incorporatie in het genoom heet dit een pro-virus. Kanker hierdoor kan ontstaan uit 3 mogelijkheden:  Het genoom kan zich naast een proto-oncogen plaatsen en deze meer afschrijven  Bij het maken van een nieuw virus kan een proto-oncogen in het genoom van het virus komen, dit heet een acute transofming retrovirus  Het virus kan een gen meedragen dat de celcyclus beïnvloed. Ongeveer 15% van de kankers is gelinkt aan virussen. virussen staan op de 2e plaats als kankerverwekker, net onder roken.