Molekulare Humangenetik
Einige zu wissende Fakten für die kommende Prüfung
Einige zu wissende Fakten für die kommende Prüfung
Fragiles X-Chromosom: What it be, how it be diagnous
Krankheit:
- Intelligenzminderung,
- Autismus
- Epilespie,
- grosse, lange Ohren
- schmales Gesicht
- Sprachstörungen
Ursachen:
- (CGG)n Wiederholungen im Fragile X mental retardation 1 (FMR1) gene -> vermindertes Vorhandensein des Proteins, welches für die normale Entwicklung wichtig ist.
Diagnose:
- Southern Blot (für kleine Änderungen)
- PCR (keine Info über Methylierung -> Expressionszustand des Chromatids)
Pseudogene
DNA-Segmente, welche zu echten Genen verwandt sind aber gewisse Funktionalität verloren haben:
-> Keine genexpression
-> protein-kodierende Eigenschaft
Wie reguliert p53 den Zellzyklus?
p53 stimuliert die Transkription von p21, was dann die Cyclin E und Cyclin Ds inhibiert. Somit wird das Rb nicht phosphoryliert -> S-Phase bleibt gehemmt und somit weniger Proliferation. p53 ist zwar nicht essentiell, aber die Frequenz wird durch die Absenz erhöht.
antisense oligonukleotide
= Inhibition endogener Genexpression
A: RNAse H erkennt den DNA-RNA Duplex und schneidet die mRNA
C: Zucker-modifizierte Oligonukleotid wird zwar nicht durch RNAse H erkannt, aber verhindert die Translation
Limitationen: Einschleusen der Oligonukleotide -> Exonukleasen bauen die Oligonukleotide ab
Human T cell leukemia virus type I (HTLV-1)
Ist eine Ausnahme der retroviralen Onkogenese -> trägt keine zellulären Onkogene und verursacht keine cis-aktivierung von Onkogenen.
Tax ist wichtig für virale Genexpression und Replikation, wird durch den Virus exprimiert. Interagiert auch mit zellulären TFs -> erhöht die Proto-onkogene, Zykline, T-Zellen stimulierende Faktoren
Meist asymptomatisch, kann aber in 2-5% der Menschen Krebs verursachen
Pyrosequencing
= Sequencing by synthesis, eines ssDNA stranges
- immobiler ssDNA strang
- Man spült eine Base aufs mal
- DNA Polymerase integriert die eine Base, wobei ein PPi entsteht, welches mit zur ATP herstellung führt und die Aktion von Luciferase aktiviert
- Luciferase wandelt Luciferin in Oxyluciferin um, wobei messbares Licht produziert wird, proportional zur Menge ppi, welches entstanden ist.
- Da man weiss, welche Base herübergespült wurde, weiss man auch die Base der entsprechenden position
Man kann leider nur kurze reads machen (300-500 bp).
Comparative genomic hybridisation: Ablauf:
Für nicht-X gekoppelte Deletionen Nachweise
- isoliert einen Chromosomensatz eines gesunden (Kontrolle) und des kranken (zu testenden)
- partieller Verdau und dann fluoreszenz-Markierung in Farben (1 Farbe für krank, 1 für kontrolle)
- Mischen der DNA in Menge 1:1
- Hybridisierung der Proben zu normalen chromosomen
- Gain einer DNA -> shift zur Farbe des test; Verlust einer DNA -> shift zur Farbe der Kontrolle; Beides: shfit zur Mischfarbe
Was gibt es für Basenmodifikationen?
- Depurinierung: A/G --> A/C/G/T (spontaner Basenverlust)
- Desaminierung C -> T (Transition)
- Desaminierung von 5-m-cytosin zu Thymin
- Guanin -> Thymin
Bcl-2 onkogen
Hemmt die Apoptose durch Cytochrom C des Mitochondriums und führt so zu Krebs. Stimuliert aber nicht das Wachstum oder die Proliferation
Eine translokation zwischen Chr. 14 und 18 kann zu follikulärem Lymphom führen (follicular center lymphoma).
Homologe Rekombination als gezielte Genveränderungsmethode
Ist ein Werkzeug der Zelle, um Genmutationen zu reparieren. Voraussetzung dafür sind homologe, dsDNA Abschnitte. Homolog heisst, dass es grössere Ähnlichkeiten zwischen den DNA sequenzen gibt.
Wenn die gezielte und gewollte Rekombination stattfindet (selten), wird die Thymidinkinase (TK) nicht mitintegriert. Bei der 2. Selektion mit Ganciclovir, werden alle Zellen, welche das Insert random integriert haben und somit das TK auch tragen, wandeln Ganciclovir in ein toxisches Produkt um und gehen unter.
Transmembranäre Growth receptors (erB-oncogene)
Zum beispiel HER-2, EGFR
ein mutierter Rezeptor könnte konstante Tyrosin-Kinase Aktivität aufweisen, auch wenn kein Ligand gebunden ist
Xeroderma Pigmentosum
Defekt im NER
- es entwickeln sich tausende sommersprossen und Hautkrebs (Mutation im p53 Gen und Hautzellen).
Mismatch repair
Bei falschen Basenpaarungen bei der DNA-Replikation, Rekombination und Reparatur können 2 falsche Basen miteinander gepaart werden:
- behoben wird das durch hMutSalpha + hMutLalpha, PMS2 + MLH1
siRNA
= small interfering RNA
- ist wie miRNA auch teil des RNAi systems und dient als Schutz vor transponierbaren Elementen
1. Exogene dsDNA wird erkannt und durch DICER in kleinere, kurze Stränge abgebaut
2. Ago + andere Proteine binden an einen guide strang -> activated RISC komplex, welcher dann komplementärstränge abbaut
Vererbung von Tumor suppressoren
ist meist rezessiv vererbt
Beispiele wie Mutationen zu änderungen der genexpressionen führen können? (Thalassämien)
- Beta-Thalassämie: Mutationen der TATA-Box
- Alpha-Thalassämie: TAA -> CAA Substitution verlängert das Genprodukt um 31 Aminosäuren -> instabiles Genprodukt
Mitochondriales Genom:
Wie viele Bp?
Wie viel: proteinkodierend, regultorische Sequenzen und RNA gene, Heterochromatin, Transposon-basierte repeats, andere Sequenzen
Allgemeine Eigenschaften (8 sachen):
ca. 16'569 Bp
66% protein kodierend
32% RNA gene regulatorische Sequenzen
<2% anderes
allgemeine Eigenschaften:
- ringförmiger doppelstrang
- 1000 Kopien/Zelle
- rRNA/tRNA und protein kodierende Gene
- keine Introns
- keine Rekombination
- H- und L-Strang -> es gibt 2 grosse Primärtranskripte, welche dann zu mRNAs geschnitten werden
- 37 Gene(kann man nur schwer in mit importieren): oxidative Phosphorylierung, benötigen aber auch nukleär kodierte Proteine
Osteogenesis Imperfecta
Schwerwiegende Mutation im COL1A1-locus 17q -> Keine Expression -> leichte Form führt zur 50% des normalen Kollagengehaltes
missense Mutation -> Expression von anormalen Kollagen-> schwere Form führt zu 25% normalen kollagengehalt
Somatische Gentherapie: Genverstärkungstherapie
Ist nicht geeignet, wenn schon irreversible Schäden entstanden sind. man gibt einfach mehr des gens in die Zelle und erhöht somit die Produktion des richtigen Genprodukts
Onkolytische Viren als Krebstherapie
Im Virusgenom sind die Gene, welche p53 oder pRb inaktivieren deletiert. D.h. sie wachsen nur dort, wo es onehin wenige hat (in Tumorzellen). Oder man kontrolliert die Expression durch einen Tumorspezfischen Promotor. Das Immunsystem bekämpft onkolytische Viren -> wenn sie aber gezielt tumorzellen infiieren, dann bekämpft das Immunsystem gezielt den Tumor -> Personalisierte Krebs-Impfung
Sichelzellanämie
- missense mutation
- Nucleotide: A-> T; Aminosäure: Glutamat (E) -> Valine (V)
- es ändert sich da Beta-Globin protein und somit das Oberflächenprotein -> die affinität unter den Hb Molekülen wird erhöht, was zu Aggregationen führt
HPV
Human papilloma virus
low risk HPV:
- führt nicht zu krebs
- E6/E7 verlangsamen Zellzyklus-Arrest und Zelldifferenzierung
- Warzenbildung
- episomale Vermehrung
High risk HPV:
- führt zu Krebs
- hat die tendenz, sich ins Wirtsgenom zu integrieren -> zerstörung des E2 Gens -> E6/E7 produktion steigt -> Krebs
- Kann zu Zervixkarzinomen führen, was aber durch den Pap-Test verhindert werden kann
- HPV16 ist ein Hochrisiko-Stamm (>50% der Zervixkarzinomen)
Retinoblastoma Tumor suppressor pRb
ist ein Beispiel des 2-hit Mutationsmodells. Es braucht inaktivierung beider pRb enkodierender Gene. Dass dies in einem Leben, in der Selben Zelllinie 2 mal geschieht ist sehr unwahrscheinlich. Wahrscheinlicher ist eine schon vererbte inaktivierte Rb Form und dann eine inaktivierung im Leben.
McCune-Albright syndrom
GTP-locked -> Mutation im aktiven Zentrum der GTP activating protein, dann kann das GTP nicht hydrolysiert werden und die Signalisierung nicht unterbrochen werden.
Es handelt sich um eine somatische Mutation im GNAS1-Gen. Galhpas stimuliert konstant die Adenylatzyklase -> CREBP Gene -> überaktivität und schlussendlich onkogen.
Ist eine postzygotische Mutation
Knochenfehlbildungen, Störung der Osteoblasten differenzierung, Bildung von fibrösen BG-ähnlichen Gewebe
OMIM
Online mendelian inheritance in man
- Katalog von menschlichen Genen und genetischen Krankheiten
Was ist ein Rous-Sarcoma?
Führt zu sarkomen in Hühnern.
c-Src führt zu einem cytosolischen non-receptor tyrosine kinase
Der auslösende Virus ist ein retrovirus, welcher für das src protein kodiert und somit zur Tumorbildung beiträgt.
HIV Lifecycle
Recombination repair
Spo11 und Mre11 nuclease complex entfernen die DNA
Es kommt zu strand invasion durch RecA protein binding
Beim schneiden kann es zum CO oder nicht kommen
Was sind Gen-Cluster? und 3 Beispiele
= funktionell ähnliche Gene, welche nahe beieinander liegen. Sind durch tandemartige Genduplikationen entstanden bei ungleicher Rekombination (Meiose)
- alpha- und Beta- Globin Gencluster
- Albumin cluster
- Human Leukocyte antigens
Gen Definition
Abschnitt einer DNS, welcher die Information für die Herstellung einer biologisch aktiven RNA enthält
6 allgemeine Vireneigenschaften
- Grösse: 200-300nm
- keinen eigenen Stoffwechsel
- keine proteinproduzierende Strukturen
- keine Vermehrung ausserhalb der Zellen
- obligat intrazelluläre Parasiten
- stimulieren die Wirtszlle dazu, neue Viruspartikel zu produzieren.
Southern blot method
Detektion von bestimmten DNA Sequenzen in DNA samples:
1. Suche nach homologen Genen
2. Identifikation von Mutationen, Deletionen und Additionen
Anwendung:
Beta-Thalassämie -> von EcoRI verdauter DNA
Fragiles X-Chromosom
Erkläre, wie dideoxy sequenzierung funktioniert
= Sanger sequencing
Einzelstrang der zu sequenzierenden DNA wird jeweils mit 4 normalen Basen (dATP, dGTP...) + eine dideoxy Base überspült (ddATP, ddGTP, ddCTP, ddTTP). D.h. es hat 4 reaktionen, pro reaktion hat es eine Art dideoxy-Base drin. Dann werden Fragmente unterschiedlicher Länge generiert. Sind die dideoxys markiert, kann man dann eine Gelelektrophorese laufen lassen und die Seuquenz ablesen.
Ehler-Danos Syndrom
- aufgrund von Spleissmutationen
- ist eine dominante BG-Krankheit, abnorme Wundheilung und Haut überdehnbar
- Typ V Kollagen-kodierende COL5A1 -> hat eine Mutation in der Splice akzeptor Stelle -> anormale Kollagen-Fibrillen Architektur
- IVS4-2A-G Spleissakzeptor-Mutation -> es wird eine kryptische Akzeptorstelle aktiviert
micro RNAs (miRNA)
Function as RNA silencers and post-transcriptional regulation of gene expression.
- Werden durch RNA Pol II transkribiert
- sind polyadenyliert und 5'gecappt
- stammen von kürzeren RNA transkripten ab, welche über sich falten und eine Hairpin struktur bilden
Werden im ZK transkribiert -> pri-miRNA(mit kappe und polyA) wird durch RNAse Komplex bearbeitet (entfernen der Cap und PolyA) -> pre-miRNA, welche dann vom Nucleus exportiert wird.
Im Cytoplasma wird der Hairpin durch den DICER entfernt, der miRNA trifft dann auf RISC complex und dient als guide strand (nachdem ein Strang, der passenger Strang, durch den Argonaute complex entfernt wurde).
der guide strang ist die reife miRNA, welche dann die komplementären mRNAs erkennt -> Entweder Abbau der mRNAs oder Hemmung der Translation.
Was sind die 6 Hallmarks of Cancer?
- Unabhängigkeit von Wachstumssignalen
- Insensitivität gegenüber Wachstums-Inhibitoren
- Neigen dazu, Apoptose zu vermeiden
- umgehen replikative Alterung und Differenzierung
- Verlassen das Heimatgewebe und metastasieren
- halten die Angiogenese aufrecht
Multiplex PCR
Selektive Amplifizierung meherer Sequenzen aus einer gesamt DNA mithilfe Hitzestabiler Polymerasen
Polymerase: Pyrococcus furiosus mit 3'-5' Korrekturlesefunktion
Einschränkung: kleine Fragmente
Beispiel: Dystrophin-Gen Deletionen
- ist ein Protein in der Muskelfasermembran (Bindeglied zwischen Aktin und Dystroglycan)
- wenn es fehlt, Muskelschwäche- & -schwund durch:
- Muskelfasermembran-Ruptur
- Kreatininase-Freisetzung
- Dystrophin ist eines der grössten Gene (2,5*10^6 Bp)
- man schaut sich 9 Exone an
- Vererbung des Defekts: X-gekoppelt rezessiv
- nicht anwendbar bei heterozygoten Frauen.
Angiogenesis in Cancers:
- aktivatoren
- inhibitoren
Aktivatoren:
- vascular endothelial growth factor (VEGF)
- fibroblast growth factor (FGF)
- hypoxia-induced factor HIF
Inhibitoren:
- Thrombospondin-1
- Endostatin
Chimeric Antigen Receptor(CAR) T cells
CAR besteht aus einem scFV(single-chain variable domain) -> enstpricht den Antigen-erkennenden L- und H- Kette von Ak
scFV ist verbunden mit TM und Signaltransduktionsdomäne -> entspricht TCR CD3 Domäne
Kostimulatorische Interaktionen fördern die Expansion, Aktivtät und Zytotoxizität der CAR-T Zellen
Gentherapeutische Behandlung von ADA deficiency SCID
Adenosinde deaminase deficiency severe combined immunodeficiency
ADA Mangel führt zu Ansammlung von dATP -> Hemmt die DNA synthese -> mitotisch aktive Zellen wie B und T Lymphozyten können sich nicht teilen. Ansammlung von Produkten, welche für unreife lymphozyten toxisch sind. Die konventionelle Behandlung war die Gabe des PEG-ADA Enzyms (Überleben 10-12 Jahre), alternative Knochenmarkstransplantationen.
Gentherapie:
- Ex-vivo behandlung von T-Lymphozyten mit retroviralen Vektor für das menschliche ADA Gen.
- Verbesserung, aber keine Heilung der Krankheit
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Flashcards
Immortalisierung von Zellen
normal 20-50 mal Teilen, dann sind zellen seneszent
- Telomere werden mit jeder Teilung kürzer, DNA kann geschädigt werden
- p53 stoppt dann den Zellzyklus und leitet die Apoptose ein
- ohne p53 -> Proliferation bis zum crisis, überleben, wenn die Telomerase induziert wird.
C-value paradox
Die Komplexität eines Organismus ist nicht korreliert mit der DNA Menge und Genomgröse der Organismen
Azidothymidin
Ist ein Thyminanalog mit einer Azidogruppe an der 3' position der Ribose
Führt bei der Integration in den Wirt zu einem Unterbruch
Affinität des AZT zur RT des Virus ist 100x höher als zu den zellulären Polymerasen
ASO Dot-Blot analysis und was damit diagnostiziert werden kann
= Allele specific oligonukleotide Dot-Blot Analyses
Sichelzellanämien.
Man hat fixierte synthetische Oligonukleotide, welche mit spezifischen Allelen hybridisieren. Für jede Probe kann eine Mutation detektiert werden und nur ür kleine Mutationen sinnvoll
Acyclovir
wird nur in Zellen, welche die Herpesvirale Thymidinkinase exprimieren in ein toxisches Produkt umgewandelt -> Acycloguanosin-Triphosphat -> wird von viralen Polymerasen in die viralen Genome eingebaut -> führt zum kettenabbruch
Transduktion (2 Beispiele von Viren)
= Genübertragung mithilfe von Viren
- ist sehr effizient
Adenovirus:
- führt zur temporären Expression des Gens auf hohem Niveau
- episomale DNA
- befällt auch sich nicht teilende Zellen
-> Modifiziert: Replikationsinkompetent, nicht-lytisch
Retrovirus:
- wird ins Wirtsgenom integriert als RT provirus
- befällt nur sich teilende Zellen
Heterochromatin: 3 Satellitenarten
Bestehen aus Tandemwiederholungen
Satelliten: liegen vor allem am Zentromer, 5-300Bp TWEs, 100-5000kb lang
Minisateliten: TTAGGG mehrere Repeats, liegen am Telomer (mehrere Kb)
Mikrosatelliten: 2-6Bp TW mit 10-100 Wiederholungen verstreut übers ganze Genom (0.5%)
SINE
Short interspersed nuclear elements
- nicht kodierende DNA -> kodiert nicht für RT, sondern werden durch LINE RTs integriert -> ko-evolution mit LINEs
- sind retrotransposons
- werden durch die RNA Pol III transkribiert
- ca. 300 Bp lange
- parasitäre Ursprünge
Beispiel: Alu Element:
- >10^6 mal im Genom (> 10% des Totalgenoms)
- findet man nur bei Primaten
- de novo Insertionen können zu genetischen Krankheiten führen, 65 Fälle bekannt: zystische Fibrose, Muskeldystrophie, ca. 0.3% aller Mutationen
Episomale oder integrative Vermehrung von Viren in Zellen
Episomal:
- virale und Wirtszell-DNA vermehren sich unabhängig voneinander -> Adenoviren, schnell 24, lytisch
Integrativ:
- Replikation als Teil des Chromosoms des Wirtes.
- geschieht eher zufällig
- latente Infektionen können die Basis für Immortalisierung und Tumorbildung bilden.
Spleiss-Mutationen
Führen zu verändertem Splicen der pre-mRNA:
- Mutationen in der Exonsequenz in der Nähe zu Intronen = Kann die Bindestelle des spliceosoms ändern oder verschwinden lassen -> kein Spleissen
- Aktivation von kryptischer splice stellen im Intron -> es wird einmal zu oft gespliced
Fluorescent in-situ hybridisation
FISH
- nicht X-gekoppelte Deletionen
- kleine fluoreszente Proben, welche spezifisch an Regionen der DNA binden. -> Nachweis von spezifischen Sequenzen
TMPRSS2-ERG-Fusion beim Prostatakarzinom
Hepatitis B Virus (HBV)
- eine der Haupt Todesursachen in asiatischen Männern
- 80% der Leberkrebse sind HBV verwandt
- virale Replikation in der Leber, transiente Infektionen während 3-12 Monaten
- 0.2% chronische Infektionen, davon 10-25% Leberkrebs risiko
- Latenzzeit kann jahrzehnte dauern
- Integriert sich ins Wirtsgenom -> Production von HB X protein -> hemmt p53 -> Tumorentwicklung.
HIV Allgemeines (4x)
- virale gp120 protein interagiert mit CD4 und mit korezeptoren auf Immunzellen
- CCR5 -> Macrophagen
- CXCR4 -> T cell
- Körpereigene Immunabwehr wird betroffen
- Immunsystem wird zerstört (täglich 10^8 TLymphozyten)
- führt zu AIDS (Acquired Immunodeficienc syndrome)
Was ist eine Fanconi Anämie (FA) und wie wird es diagnostiziert?
FA = autosomal rezessive Erbkrankheit, DNA Damage Repair ist eingeschränkt. Angeborene Fehlbildungen, Anämien, Leukämierisiko. 3 Blutzellreihen werden nicht mehr ausreichend gebildet, Lungenentzündungen & Hirnblutungen.
Kann mit RFLP diagnostiziert werden: Es wird durch eine Mutation eine Restriktionsstelle eingeführt, die man diagnostizeren kann.
RFLP kann auch für Sichelzellanämien verwendet werden (es hat eine Restriktionsstelle weniger).
Definition von: Karzinom, Sarkom, Leukämie
Karzinom: Krebsgeschwüre, welche aus Epithelzellen hervorgegangen sind
Sarkome: Krebsgeschwüre, welche aus Bindegewebe und Muskelzellen hervorgegangen sind
Leukämie: Krebs, welcher von blutbildenden Zellen ausgeht.
Homologe Gene
= sind paralog und ortholog
Paralog: gehören zu einem Genom und sind das resultat einer Genduplikation
Ortholog: kommen in verschiedenen Genomen mit gemeinsamen Vorfahren vor
Membran-associated Guanine-nucleotide binding protein (ras-oncogene)
Ein Glycine wird zum Valine im Ras protein, das Ras onkoprotein kann nicht inaktiviert werden, bleibt an
X und Y chromosomen
Y-Chromosom:
- akrozentrisch: fast endständige lokalisation des Zentromers
- ca 50mb DNA
- 50 Gene (Geschlechtsfestlegung durch Sox3 related gene on Y SRY), die vorteilhaften sind nahe bei SRY
- grösstenteils inertes Heterochromatin
- Geht immer mehr verloren, da es keine rekombination mehr gibt mit dem Y-Chromosom
X-Chromosom:
- submetazentrisch: das Zentromer so situiert, dass ein Chromosomenarm etwas länger ist als der andere
- >160mB DNA
Allgemein hat es viele Homologien PAR1 und PAR2 -> gemeinsamer Ursprng der beiden Chromosomen
5 Mechanismen für Funktionsgewinnmutationen und 1 Beispiel je
3 allgemeine Eigenschaften:
- Konstitutiv aktive Rezeptoren (Punktmutation) <-> Achondroplasie
- Konstitutiv aktive G-Proteine (Punktmutation <-> McCune Albright
- Chimäre Gene (Translokation): Bcr-Abl Tyrosinkinase
- Überexpression -> Myc und Burkitt's Lymphoma
- Protein-Aggregation (Mutationen, welche Proteineigenschaften ändern) -> Huntington Chorea
Eigenschaften:
- spezifische Veränderungen
- seltener als Funktionsverluste
- im allg. keine Deletionen
Wie funktioniert reproduktives Klonieren?
Entnahme des Zellkerns aus somatischen Zellen und übertragen in Eizellen
-> Genome adulter somatischer Zellen können totipotenz wiedererlangen
In Vivo und Ex-Vivo Gentherapie
Ex-Vivo:
Man entnimmt bestimmte Zellen aus dem Menschen, überträgt ein Gen, proliferiert sie und transplantiert sie wieder in den Patienten -> geeignet, wenn sich Zellen proliferieren (Hautzellen, Zellen des hämatopoetischen Systems)
In Vivo:
Man versucht die Genübertragung im Körper zu machen. Wird aber schwierig, wegen dem Targeting
Li-Fraumeni Syndrom
Ist eine pseudo-dominante Krankheit, welche in zu Krebs in verschiedenen Geweben führt. Es handelt sich um die erbliche Variante der TP53 Mutation.
Waardenburg-Syndrom
= Funktionsverlust Mutation
- es handelt sich um Mutationen im PAX3 Gen
- Pigmentanomalien und Gehörverlut
- das Protein wird in allen Fällen nicht mehr produziert.
Erkläre, wie pseudogene als Quelle für siRNAs dienen können
Wenn das Pseudogen transkribiert wird und durch eine RT wieder ins genom integriert wird (aber komplementär), dann kann es zu hairpin-structures oder schlicht zu dsRNA kommen -> werden durch DICER erkannt und bilden siRNA -> Inaktivation des Ursprungsgens des Pseudogens
Was ist der unterschied zwischen transducing und non-transducing retroviruses?
Transducing: onkogen liegt im viralen Genom und wird erhöht exprimiert:
- Tumorlatenz ist sehr kurz, einige Tage
- hohe Wahrscheinlichkeit der Tumorbildung
- cell derived oncogen carried in viral genome
cis-acting/non-transducing:
- intermediäre Latenz (wochen bis Monate)
- das onkogen wird nicht auf dem viralen Genom getragen sondern liegt auf dem chromosom der Wirtszelle und wird cis-aktiviert. ist eine seltene insertionale mutagenese
G-Value Paradox
Komplexität der Organismen korreliert nicht mit der Anzahl von Proteinkodierenden Genen im entsprechenden Genom
HNPCC
= hereditary non-polypous colon cancer
- Mutationen in MSH1, MLH2 und PMS1/2 DNA mismatch repair Genen führt zu einer prädisposition für HNPCC
- 50% der westlichen Bevölkerung entwickelt darmkrebs bis zum Alter von 70 Jahren.
Copy Number Variants
CNV
- subd grössere Abschnitte,
- können bis zu 10% des Genoms betreffen
Wie können Viren onkogene in ihr Genom aufnehmen?
Normaler viraler prozess der Integration ins Wirtsgenom, wobei bei der Transkiption noch zusätzlich ein proto-onkogen des wirtes mittranskribiert werden kann. Bei den folgenden Replikationszyklen kann dies dann mutieren zum Onkogen, welches dann virale Onkogene produziert.
Pharming
= Herstellung von pharmazeutischer Produkte oder Proteinen in Mikroorganismen oder Tieren
- Insulin
- Interferon (MS)
- Leptin (Fettleibigkeit)
- EPO (Anämie)
Nucleotide Excision repair (NER)
Thymidin-Dimer wird erkannt
- endonuclease schneidet um das Dinukleotid herum
- Helicase entfernt das Fragment
- DNA-Polymerase füllt die Lücke
- Ligase ligiert das ersetzte Segment
LINEs
Long interspersed nuclear elements
- wenn intakt ca. 6000 Bp
- sind non-LTR retrotransposons widespread in many eukaryotes
- 21% of the human genome
- kodiert für Retrotrankriptase und Integrase -> kopiert die mRNA und stellt cDNA her, integriert sie wieder ins Genom
- viele werden nicht mehr transkribiert aufgrund von Mutationen
Beispiel: L1
- ORF1: RNA-bindeprotein
- ORF2: Endonuklease und RT
- einzige, welches noch im menschlicehn Genom aktiv ist
Membrane associated Tyrosin kinases(Bcr-Abl)
Bcr-Abl oncogene entsteht durch Fusion von Chr. 9 und Chr. 22 -> Philadelphia chromosome
- ist eine konstitutiv aktive Tyrosinkinase
- führt chronisch myleoische Leukämie herbei
- behandlung mit einem spezifischen Inhibitor: Gleevec (Imatinib)
Gen duplikationen
Ist ein grosser Mechanismus für die evolution von Genen. Ist jegliche Duplikation von DNA Regionen, welche ein Gen enthalten. Beispiel Globin Superfamilie:
- urpsrüngliches Globin, von dem sich Neuroglobin als erstes abgespalten hat, dann andere:
- erlaubt die schnelle Entwicklung und fixierung von Mutationen
DNA Proofreading der Polymerasen
Alpha UE: initiale Synthese bei OR
Beta, Gamma, Delta, Epsioln: verantwortlich für DNA repair
- A und B Familien: kleine Fehlerquote und haben Exonuklease Aktivität
- X und Y Familien: haben keine 3'-5' Exonuklease- Korrekturfunktion
Wie funktioniert NMD
= nonsense mediated decay
- An den Übergängen zwischen exonen binden vor der Translationen Exon junction complexe, welche durch Ribosome entfernt werden. Wenn aber ein frühzeitiges Stoppcodon vorhanden ist, dann werden nicht alle entfernt -> NMD baut dann die mRNA ab
Vergleich: Herpes vs Lentiviren bezüglich:
Beispiel
embran
Grösse
Genom
Krankheit
Herpesvirus: Herpes simplex, Membran: ja; Grösse: 120-300nm; Genom: dsDNA; Krankheit: Bläschenbildung
Lentivirus: HIV; Membran: Ja; Grösse: 100nm; Genom: ssRNA; Krankheit: Durchfall, Immunschwäche
Erkläre den Infektions und Replikationszyklus von herpesviren
1. Attachment and Entry:
Virus bindet via gB/gC an Heparansulfat-Moleküle auf der Oberfläche der Wirtszelle. gD Bindet an zelluläre Rezeptoren und gB und gH/L sind dann verantwortlich für die Membranfusion des Virus mit der Zelle
2. Transport:
Nukleokapsid und Tegumentproteine werden ins Zytoplasma entlassen. Werden dann durch Mikrotubuli in die Nähe des Zellkerns gebracht.
3. Eintritt in den Nukleus:
Genom des Virus wird in den Nucleus transferiert und dort wird das lineare DNA Molekül zirkulär und Histone lagern sich an.
4. Transcription, Transition und Replication:
5. Assembly and Exit
Funktionsverlustmutationen allgemein
- rezessive Vererbung (bezüglich Phänotyp)
- 50% des Genprodukts erlaubt normale Zellfunktion
- Im Ausnahmefall dominant (i.e. 50% reicht nicht aus):
-> Haploinsuffizienz
-> Proteine, welche eine festgelegte Stöchiometrie haben
-> Proteine, die teil eines quantititativen Signalsystems sind
Vorteile und Nachteile von Retroviren für Gentherapie
- infizieren nur sich teilende Zellen (für Neuronen nicht geeignet)
- Integrativer Virus -> Insertionen
- gut geeignet für Krebszellen
