2.3 Molekulargenetik
EP 2.3Molekulargenetik
EP 2.3Molekulargenetik
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Cartes-fiches
CG liegt in Säugergenomen normalerweise
Zu was kann Cytosin und 5mCG spontan mutieren?
- Spontane Desaminierung: Cytosin -> Uracil
- Spontane Desaminierung 5mCG -> Thymin
Weil Uracil keine normale Base in der DNA ist -> wird erkannt und repariert. Aber bei Thymin wird es nicht erkannt. Es gibt einfach einen Mismatch zw. den beiden DNA-Strängen, der zwar erkannt wird, aber Zelle weiss nicht, auf welchem der beiden Stränge jetzt der Fehler ist.
Konsequenz: TG & CA (auf dem Komplementär-Strang) sind leicht überrepräsentiert im Genom. CG ist unterrepräsentiert.
Was stimmt bei CpG Islands?
Was stimmt bei CpG Islands?
Wozu ist das alternative Spleissen gut?
um aus einem Gen mehrere Transkripte (& somit auch Proteine) herzustellen. Man hat deshalb weniger Gene als gebildete Proteine.
Definition Mikrosatelliten
- Verteilung im Genom?
- Verwendung?
- einfache Sequenzwiederholungen (=Tandem Repeats)
- 2-7 Mal wiederholt
- zufällig im ganzen Genom verteilt
- Verwendung: Abstammungskontrolle, genetische Kartierung
- Beispiel: (CA)n
Definition Minisatelliten
- Verteilung im Genom?
- Relevanz heutzutage?
- Wiederholungseinheit 20 – 100 bp
- im ganzen Genom zufällig
- heute keine Bedeutung mehr
Definition Satelliten
- Verteilung im Genom?
- Wiederholungseinheit: einige kb
- nur im Bereich der Centromere
- schwierig die Anz. Wiederholungen herauszufinden
Definition SINE
- Verwendung?
Interspersed Repeats. SINE = short interspersed nucleotide element
- Retroposon, von zellulärer RNA abgeleitet
- SINE-Sequenzen sind speziesspezifisch
- man kann Evolution verfolgen
Definition LINE
interspersed Repeats. LINE = long interspersed nucleotide element
- von Retrovirus abgeleitet?
Welche 2 Arten von genetischen Markern gibt es?
Wozu werden sie verwendet?
- Typ I Marker: Gene, codierende Sequenzen. Zw. versch. Spezies konserviert, nicht polymorph, geeignet für physische Kartierung
- Typ II Marker: polymorphe Stellen im Genom z.B. SNV/SNP (Single Nucleotide Variant/Polymorphism), RFLP (Restriktionsfragment-Längenpolymorphismus), Mikrosatellit (= STR, short tandem repeat = SSR, simple sequence repeat). Normalerweise nicht konserviert zw. versch. Spezies, aber polymorph (also variabel innerhalb Spezies), daher geeignet für genetische Kartierung und Kopplungsanalyse.
Welche Methoden gibt es zur Kartierung von Genomen?
2 grosse Kategorien, die eine wird noch unterteilt
genetische Kartierung: Kopplungsanalyse (Familien, TypII-Marker, SNVs oder Mikrosatelliten).
physische Kartierung: Messung Abstände in bp.
FISH: Man sieht das ganze Genom in einem Bildchen. Gut für Überblick. Wird heute noch angewendet
RH-Kartierung: bessere Auflösung, dann BAC-Contings und am genauesten DNA-Sequenzierung (ist heute am wichtigsten.
RH = Radiation Hybrid
Wie werden bei der genetischen Kartierung die Abstände definitert? (Masseinheit)
Abstände in cM. Aufgrund von Rekombinationshäufigkeiten.
Was wird im Herdebuch eingetragen?
- Abstammung
- Identifikation
- Leistungs- und Qualitätsmerkmale
- Exterieur der Zuchttiere
- erkannte Erbfehler sind als solche zu bezeichnen
Mit welchen 4 Methoden kann eine Abstammungssicherung gemacht werden?
- Blutgruppen (spielt heute keine Rolle mehr)
- Mikrosatelliten
- SNVs (=SNPPs; single nucleotide variants/polymorphismus). → Technologie der Zukunft.
- AFLP/Fingerprint. Spezialsituation, für exotische Spezies.
Welches Röhrchen wird für die Blutprobe bei molekulargenetischen Untersuchungen verwendet?
Kurz: Mikrosatellitenanalyse Vorgehen
- DNA-Isolierung
- PCR mit Mikrosatelliten flankierenden Primern
- Grössenbestimmung durch Gelelektrophorese
Nachweis repetitiver DNA-Stellen
Kurz: SNVs für Abstammungssicherung Vorgehen?
- Ausgangsmaterial: genomische DNA
- Bestimmung von 1’000 (bis 1 Mio.) SNV-Genotypen mittels SNV Microarray (“SNP Chip”) man braucht mehr, weil ein Einzelbasenaustausch hat nur 2 Allele, wohingegen bei Mikrosatelliten ca. 10 verschiedene hat.
- Überprüfung Mendelscher Transmission der Allele von den Eltern auf die Nachkommen.
Wann macht man ein AFLP?
Was ist das?
Abstammungskontrolle bei Spezies, bei denen keine Mikrosatelliten oder SNVs verfügbar sind (v.a. für Exotenspezies). Bestimmung von genetischer Variabilität in Populationen (z.B. Störche)
Arbitrary Fragment Length Polymorphism
Vorgehen bei AFLP
- Genomische DNA wird mit zwei versch. Restriktionsenzymen gespalten → durch Variation zw. Individuen sind z.T. Schnittstellen unterschiedlich. Spaltprodukte zw. Individuen unterscheiden sich.
- Oligonucleotide (Adaptoren) mit Primerbindungsstellen werden an die Enden ligiert
- PCR mit Primern, die an die Adaptorsequenzen binden können → alles wird amplifiziert/vermehrt
- Amplifikate dargestellt mit Gelelektrophorese → entsteht sehr komplexes Bandenmuster, aber man sieht auch die Unterschiede (z.B. zw. einzelnen Unterarten von Störchen)
Was stimmt?
Was stimmt?
Was macht man beim Kandidatengenansatz?
Man sucht nach einer biochemischen Veränderung, nach irgendetwas das erlaubt auf ein Gen zurück zuschliessen, welches beim Phänotyp verändert sein könnte.
Kandidatengen= Gen, das potenziell die Ausprägung des betrachteten Merkmals beeinflusst
Wie klassifiziert man genetische Varianten?
Wird eingeteilt in:
- pathogenic: Diese genetische Variante macht krank
- likely pathogenic: macht mit hoher Wahrscheinlichkeit krank
- uncertain significance: man ist nicht sicher ob diese genetische Variante verantwortlich für die Erbkrankheit ist oder nicht
- likely bengin: sehr wahrscheinlich neutral/gutartig
- bengin: neutral/gutartig
Was versteht man unter
a) Kandidatengen Ansatz
b) positioneller Ansatz
a) Kandidatengen Ansatz: Ist ein funktioneller Ansatz. Man schaut sich eine veränderte Funktion an und überlegt, welches Gen zu dieser veränderten Funktion führen kann.
Bsp: Ein verletztes Tier hört nicht mehr auf zu Bluten. Man nimmt eine Blutprobe und schickt diese ein. Das Labor sagt dann, dass der Gerinnungsfaktor 9 fehlt. -->Der Gerinnungsfaktor 9 ist also das Kandidatengen.
b) positioneller Ansatz: Bei dieser Methode muss man keinerlei Kenntnis über die Funktion eines Gens haben.
Was versteht man unter Locus Heterogenität?
Von einer genetische Heterogenität spricht man, wenn Mutationen auf unterschiedlichen Genen zur selben oder ähnlichen Krankheit (Phänotyp) führen. = Varianten in verschiedenen Genen
z.B. wenn es 3 verschiedene Kandidatengene für eine Krankheit gibt
Was macht man wenn man ein Gen als Kandidatengen vermutet?
Was bedeutet SNV?
Man sucht nach Sequenzvarianten.
Eine Möglichkeit ist, dass man die einzelnen Exons von so einem Kandidatengen mittels PCR amplifiziert. Mit der Sanger-Sequenzierung kann man die Basenabfolge der PCR-Produkte lesen und die Sequenzen mit den Sequenzen eines gesunden Tieres vergleichen.
Falls es einen Unterschied gibt in der Sequenzabfolge, handelt es sich sehr wahrscheinlich um das Kandidatengen.
-->man kann die PCR-Produkte auf der Gelelektrophorese auftragen und so vergleichen, wo gleiche Banden entstehen und wo die evtl voneinander abweichen.
SNV = Single Nucleotid Variant
-->Unterschied der Sequenzen beruht auf den Austausch einer einzelnen Base
Was versteht man unter allelischer Heterogenität?
+ nenne ein Beispiel
Die allelische Heterogenität beschreibt das Auftreten des ähnlichen Phänotyps bei Mutationen auf dem selben Gen. = Unterschiedliche Varianten im gleichen Gen
z.B. Bei der Anhidrotischen ektodermalen Dysplasie bei Rindern
Die Fellfarbe ist ein ... Merkmal
Die Körpergrösse ist ein ... Merkmal
Was bedeutet "hemizygot"?
Hemizygot bedeutet dass man nur ein Allel für ein Merkmal hat. Normalerweise bei Autosomalen Chromosomen hat man im Normalfall zwei - eins von der Mutter eines vom Vater.
z.B. A/- statt Aa oder AA. z.B. ein männliches Tier ist hemizygot für Merkmale, die auf dem X-Chromosom liegen (weil es ja nur eines hat)
Was führt zur Anhidrotischen ektodermalen Dysplasie bei Rindern?
Was sind Symptome?
Die Loss of function Variante im bovinen EDA Gen ist die Ursache.
Symptome:
- Fehlen von Haaren, Schweissdrüsen und Schneidezähne
- deformierte und wenige Dentes molares
Loss-of-function mutation = eine Genmutation, bei der die Funktionsfähigkeit des betroffenen Genprodukts eingeschränkt wird
Nomenklatur von genetischen Varianten
Es wird immer von der 1. Base bis zur letzten Base des vorausgehenden Introns gezählt.
- c.101 + 2T > C
101 ist die letzte Base des Exons, es ist die 2.Base des Introns die verändert ist, statt ein T steht ein C. - c.-22G>A
22 Basen vor dem Startcodon wird die Base G durch A augetauscht. - c.130-1G>A
Man kann auch vom nachkommenden Exon mit Minus zählen.
Die 130. Base im Exon -1, also d.h. die letzte Base des vorangehenden Introns wird durch ein A ersetzt.
r.spl = Spleissdefekt unbekannter Art
Wenn man zum Stoppcodon kommt, hört man auf zu zählen und beginnt neu. Man markiert dies mit einem *.
C*5-7 --> Basen 5-7 nach dem Stoppcodon sind deletiert.
Wie lange geht es, bis eine Mutation eines Allels zu einem neuen Phänotyp führt?
Wenn die Mutation des Allels in einer Keimzelle stattfand, kann die Mutation auf die Nachkommen vererbt werden.
Es dauert mindestens 5-10 Generationen bis per Zufall 2 Anlageträger miteinander verpaart werden und einen neuen Phänotyp mit der Mutation entsteht.
Was braucht man für einen positionellen Ansatz = positionelle Klonierung?
Ist ein rein genetisch statistisches Verfahren. Man braucht mehrere Tiere, die man in betroffen und nicht betroffen einteilen kann.
Man braucht also keine vorherigen Kenntnisse über die Funktion von Genen (im Gegensatz zum Kandidatengen-Ansatz).
Man kann diese beiden Ansätze auch kombinieren --> positioneller Kandidatengen-Ansatz
Was braucht man, damit man überhaupt eine Kopplungsanalyse machen kann?
Man braucht informative Mikrosatelliten. Diese sollten bei heterozygoten Tieren möglichst auch heterozygot sein.
Beispiel für einen informativen Mikrosatelliten:
Der Vater ist heterozygot mit Allel 1 und 2 und die Mutter homozygot mit Allel 3. Dies ist ein informativer Mikrosatellit, da man bei den Nachkommen genau feststellen kann, das Allel 1 und 2 vom Vater und Allel 3 von der Mutter vererbt wurde.
Beispiel nicht informativer Mikrosatellit:
Vater ist heterozygot mit Allel 1 und 2, die Mutter ist heterozygot mit Allel 1 und 2.
Dies ist kein informativer Mikrosatellit, da man bei den Nachkommen nicht wissen kann, von wem das Allel 1 und von wem Allel 2 kommt.
Eigenschaften von Mikrosatelliten?
- Sie haben eine höhere Mutationsrate als normale Sequenzen
- bei der Replikation verändert sich die Länge der Mikrosatelliten oft (häufige Replikationsfehler) -->man findet deshalb viele verschiedene Allele in einer Population
- sind innerhalb der Art hochpolymorph. Man geht davon aus, dass die Mikrosatelliten von den Eltern auf die Nachkommen korrekt vermehrt werden aber zwischen nicht verwandten Tiere findet man häufig unterschieden.
polymorph = in verschiedener Gestalt/Form vorhanden
Wie kann man mithilfe von Mikrosatelliten den Genotyp bestimmen?
Man entwickelt PCR-Primer, welche die Mikrosatelliten rechts und links flankieren.
Wenn man 2 verschiedene Allele hat, können die PCR-Primer an beide Allele binden.
Wenn nun die Primer an die Allele binden, entstehen 2 unterschiedlich lange Produkte, die in der Gelelektrophorese aufgetrennt werden können. So kann man dann die Allele ablesen und den Genotyp bestimmen.