Molekulare Humangenetik
Einige zu wissende Fakten für die kommende Prüfung
Einige zu wissende Fakten für die kommende Prüfung
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Cartes-fiches
Myotonische Dystrophie: What it be and What diagnous it
What it be:
- autosomal-dominante Krankheit, bei der man unter Muskelschwäche und Muskelsteifheit leidet
Ursache?
Basentriplett-Wiederholungen (CTG)n in der 3'UTR vom DMPK (encodes for myotonin-protein-kinase) -> Verminderte Funktion -> Schäden der Muskelfasermembran
Je nach Anzahl wiederholungen kann es ein Problem sein oder nicht:
<37 kein Problem, >50 milde Krankheit, >1'000 schwere krankheit
CTG -> ändern die lokale Chromatinstruktur -> veränderte genexpression
CUG -> veränderte Aktivität der RNA-Bindeproteine und RNA Processing funktioniert nicht gut -> weniger myotonin-PK
Diagnous: Southern blot von EcoRI verdauter DNA
Base excision repair
- repariert DNA Schäden in der Zelle während des ganzen Zellzykluses
- die häufigste Reparatur: bis zu 20'000/Tag/Zelle
Enzyme:
- DNA Glycosylase entfernt die Base
- AP-Endonucleasen/Phosphodieseterasen entfernen die Phosphat-ZuckerKette
- DNA-Ligase + Polymerase -> Füllt und ligiert
Ansprüche an Vektoren für die gentherapie:
- stabile oder transiente Expressoin
- integrativ oder episomal
- kontrollierbare Expression
- gewebsspezifische Expression
- nicht-immunogen
- effiziente infektion de Zellen
Kontrolle des Zellzyklus durch pRb
Rb, wenn nicht phosphoryliert hemmt E2F und DP1. Wenn aber Cyclin E+CDK2 und Cyclin D+CDK4 die phosphorylierung von Rb herbeiführen, werden E2F und DP1 disinhibiert. Es kommt zur Transkription von S-Phase genen.
In rb-/rb- Zellen hat es keine Hemmung der S-Phase -> unkontrollierte Proliferation der Zellen
Achondroplasie
- Fibroblast growth factor receptor (FGF G380R)
- Punktmutation im FGFR3 Gen führt zur änderung des Rezeptors -> signalisiert ohne Ligand -> Hemmt das Knochenwachstum
- vererbung autosomal dominant
- Störung der Knorpelbildung
- Knochenwachstum wird früh gestoppt
- ist homozygot lethal
4 Syndrome, welche durch Deletionen beim ungleichen crossing over entstehen
- Williams-Beuren Syndrom
- Prader-Willi-Angelman Syndrom
- Smith-Magenis Syndrom
- DiGeorge/Velocardiofacales Syndrom
Gentherapeutische Behandlung von X-SCID
= X-coupled severe combined immunodeficiency syndrome (X-SCID)
- Defekte GammaC-Kette des zytokinrezeptors (ILR2gamma) -> IL-7 und IL-15 sind betroffen, die T-Lymphozyten können nicht differenzieren. Führt zum Tod im ersten Lebensjahr.
Aber: 2 haben eine Leukemie entwickelt, durch eine Insertionsaktivierung des LMO2-Gens -> acute lymphoblastic anemia
Haploinsuffizienz und Thalassämien
Es hat ungenügende Mengen Alpha und Beta-Globinketten. Wenn das Verhältnis nicht stimmt(1:1), dann kommt es zur Präzipitation der überflüssigen Ketten --> Zerstörung der zellmembran und Hämolyse.
Hb-pathien sind die weltweit häufigsten mendelnden Erbkrankheiten:
-> können für Plasmodium falciparum gegenüber einen Vorteil erweisen
-> können durch unequal crossing over entstehen
Nukleäres Genom:
Wie viele Bp?
Wie viel: proteinkodierend, regultorische Sequenzen und RNA gene, Heterochromatin, Transposon-basierte repeats, andere Sequenzen
Besteht aus 3*10^9 Bp
1% ist Proteinkodierend
4% regulatorische Sequenzen und RNA gene
6.5% Heterochromatin
45% transposon-basierte Repeats
44% andere Sequenzen
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
antisense oligonukleotide
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.
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
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