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Was für Funktion haben die HAR-Seqeunzen?
- Protein-codierende Gene
- RNA-codierende Gene
- Regulatorische Sequenzen
- Viele dieser sind an der Struktur bzw. Funktion des Gehirns beteiligt
Eine Selektion einer Mutation ist immer positiv.
- ist relativ und von verschiedenen Faktoren abhängig
- Insgesamt kann von einem Vorteil gesprochen werden, es kann aber auch Nachteile haben => Beispiel TRIM5-Alpha Gen
- Verholf früher gegen eine Reihen von Retroviren
- Heute ist es ein Problem für HIV
Was macht Menschen zu Menschen und Schimpasen zu Schimpansen?
- Eher weniger beeinflusst von
- Anzahl Gene
- Proteinkonzentration
- Das Gesamtbild ist beeinflussend
- Veränderte Mutationen Gene => Besser, andere Funktion, etc.
- Wann und wo das Gen exprimiert wird
Nenne Sequenzen bzw. Gene die sich stark verändert haben seit der Spaltung zwischen Menschen und Schimpansen.
Wenn sich mehr Mutationen in einem DNA-Seq.-Abschnitt sammeln, bewirkt das
- eine Erhöhung des Selektionsdruck
Was bewirkt der Selektionsdruck?
- Es entstehen mehr Mutationen
Seit der Spaltung zwischen Mensch und Schimpanse haben Meschen mehr Mutation gehabt als Schimpansen.
- Stimmt nicht
- Alle haben ca. die gleiche Mutationsrate bzw. Molecular Clock
- Man observiert die zusätzlich positiv selektionierten Mutationen
Was ist CAGE und dessen Nutzen?
- CAGE: Cap Analysis Gen Expression über Contamer aus 5'cDNA-Tags
- Ermöglicht
- High-Throughout Gen Expression Analysis
- Profiling Transcriptional Start Points (TSP)
Wie funktioniert die CAGE-Methode?
- cDNA-Synthese mittels Oligo-dT-Primer
- CAP bzw. 7mG wird biotinyliert sowie anschliessend mit RNase behandelt => Abbau partieller cDNAs
- Zwei Linker mit 5N-random Sticky-End hybridisieren an cDNA und werden anschliessend ligiert
- 2° Strand wird mittels PCR generiert
- Restriktionsverdau mit MmeI, welches eine 20 bzw. 18 bp weiter der palindromischen Sequenz schneidet. Der kleine Überhang wird entsorgt
- Zugabe des 2°Linker, welcher einen 2N-random Sticky-End hat, hybridisiert und anschliessend ligiert wird
- Restriktionsverdau mit XmaJI und XbaI => Komplementärer Überhang mit anschliessender Ligation zum Contamer bzw. Plasmid => Sanger-Seq.
Wenn Sie eine Sequenz mit 20 bp haben, wie viel Mal kommt diese vor?
- 420 = 1 Mal in 1012 Bp
Sie sehen hier die Linker 1 für das CAGE. Wieso wurde nach der Restriktionssequenz zum Teil G eingefügt?
- Aufgrund der Reverse Transcriptase, welche zum Teil Seq.-unabhängig zusätzlich eine Nukelotid in die cDNA einfügen, hier ein Guanin
Bei der Auswertung des CAGE wurden bestimmte Tags mehrfach zu Loci zugeordnet, weshalb?
- Waren Retrotranspons oder Pseudogene
Beachte!
Beachte!
Was ist der versteht man unter einer informativen und nicht-informativen Meiose?
Was versteht man unter Penetranz?
Was versteht man unter Linkage Equilibrium und Disequilibrium?
Beachte!
Beachte zu Two-Point Mapping.
Durch was entsteht beim LOD-Score eine Kurve, obwohl der LOD-Score nur ein Wert ist?
- Verschiedene Theta-Werte werden genutzt => verschiedene LOD-Score
- Theta ist ja zu Beginn nicht bekannt
- Nimmt jenes Theta, welches den höchsten LOD-Score hat
Was versteht man unter einem Locus?
- Plural: Loci
- Spezifische chromosomal Lokalisation eines Gens oder DNA-Sequenz
Was versteht man unter einem Allel? Bekanntes Beispiel.
- Alternative Versionen eines Gens
- AB0-Locus mit A, B und 0
Was versteht man unter dem Genotyp?
- Liste aller Allele eines oder mehreren Loci
Was versteht man unter dem Phänotyp?
- Äusserliche erkennbare Eigenschaften eines Organismus
- Auch Charakter oder Trait
Was versteht man unter hetero- und homozygot?
- Heterozygot: Zwei unterschiedliche Allele für ein Loci
- Homozygot: Zwei identische Allele für ein Loci
Was versteht man unter Mendelian?
- Bei monogenic Charakter => von einem Gen abhängig
- Folgen einem Vererbungsmuster
- Immer dichotom => qualitativ
Beachte!
Was versteht man unter Non-Mendelian Charakter?
- Name
- Ist multifactorial => von mehreren Genen abhängig
- Oligogenic
- Polygenic
- Kontinuierlicher bzw. quantitativer Charakter => Quantitativ trait loci; QTL
- Dichotome auch möglich
Was versteht man unter einem quantitative trait locus (QTL)?
- Eine DNA-Region/Gen bzw. mehre, welche insgesamt einen spezifischen Phänotyp ausprägen
- Sie beeinflussen diesen unterschiedlich stark
- Wenige mit starken Gewichtung
- Viele mit geringer Gewichtung
- Sie beeinflussen diesen unterschiedlich stark
Kann ein Gen als Mendelian sowie QTL agieren?
- Gen/DNA-Seq. kann für Phenotyp A dichotom sein und für Phänotyp als QTL agieren
Beachte!
Mendelian Pedigree Patterns entstehen/gibt wodurch? Was ist die Voraussetzung?
- Patterns aufgrund des Vorgangs wie sich Chromosomen während der Meiose trennen
- DNA-Sequenz muss ein gefixte Position auf Chromosom haben
Nenne die Formatierung eines Vererbungs-Musters.
- Pro Linie/Level eine Generation mit römischer Nummer
- Arabische Nummern für jedes Individuum
- Ein Pfeil bei ersten Generation kann indizieren, bei wem die Familie im Fokus ist
Um welches Vererbungsmuster handelt es sich? Beschreibe diese Allgemein.
- Relative Vererbungswahrscheinlichkeit
- Geschlecht
- Übertragung
- Genotyp
- Autosomal dominant
- Relative Vererbungswahrscheinlichkeit 50%
- Betroffener hat auch meiste betroffener Elternteil, nicht wenn
- De-novo Mutation
- Nicht-Penetranz
- Beide Geschlechter betroffen
- Heterozygot
Um welches Vererbungsmuster handelt es sich? Beschreibe diese Allgemein.
- Relative Vererbungswahrscheinlichkeit
- Geschlecht
- Übertragung
- Genotyp
- Autosomal rezessiv
- Relative Vererbungswahrscheinlichkeit 25%
- Meistens sind Eltern asymptomatische Carrier und nicht betroffen
- Erhöhte Wahrscheinlichkeit Auftritt, wenn Heirat innerhalb 2ten Grades => Cousin
- Beide Geschlechter betroffen
- Homozygot
Um welches Vererbungsmuster handelt es sich? Beschreibe diese Allgemein.
- Relative Vererbungswahrscheinlichkeit
- Geschlecht
- Übertragung
- Genotyp
- X-gekoppelt rezessiv
- Männer hauptsächlich betroffen
- Eltern
- Meistens Eltern nicht betroffen
- Mutter als asymptomatischer Carrier
- Männer-Verwandtschaft Mutter kann betroffene Männer haben
- Geschlecht
- Männer immer betroffen
- Frau nur wenn beide Eltern oder random X-Inaktivierung; homozygot
- Keine Mann-Mann-Transmission!
- Relative Vererbungswahrscheinlichkeit
- Mann: 50%
- 25% beide Geschlechter
Um welches Vererbungsmuster handelt es sich? Beschreibe diese Allgemein.
- Relative Vererbungswahrscheinlichkeit
- Geschlecht
- Übertragung
- Genotyp
- Kinder
- X-gekoppelt dominant
- Relative Vererbungswahrscheinlichkeit
- Mann selten
- Frau 100%
- Heterozygot bei Frau
- Mind. ein Elternteil betroffen
- Frauen oft weniger stark betroffen durch X-Inaktivierung
- Vererbung
- Betroffener Mann: Söhne gesund & Töchter alle
- Betroffene Frau: 50% beider Geschlechter
Um welches Vererbungsmuster handelt es sich? Beschreibe diese Allgemein.
- Relative Vererbungswahrscheinlichkeit
- Geschlecht
- Übertragung
- Genotyp
- Kinder
- Y-gekoppelt
- Nur Männer betroffen
- Betroffene Männer haben immer betroffenen Vater, ausser wenn De-novo Mutation
- Alle Söhne betroffen
- Für VII.11 sieh Bild!
Um welches Vererbungsmuster handelt es sich? Beschreibe diese Allgemein.
- Relative Vererbungswahrscheinlichkeit
- Geschlecht
- Übertragung
- Genotyp
- Kinder
- Mitochondrial, aber Ausprägung bei Streptomycin-Einnahme
- Alle Kinder und beide Geschlechter betroffen
- Meistens von Mutter, kann auch De-novo sein
- Kann nur von Mutter übertragen werden
- Variable klinische Ausprägung
Was ist speziell bei Männern bei der Vererbung von X und Y in Bezug Klassifikation?
- Ausdruck hetero- oder homozygot triff nicht zu, da nur eine Copy der jeweiligen Loci
- Deshalb auch keinen dominanten oder rezessiven Charakter
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Lernkarten
Was versteht man unter einer
- Informativen Meiose
- Nicht-informative Meiose
- Informativen Meiose
- Eine Meiose, bei welcher die resultierenden Genotypen einer Kopplungsanalyse die Unterscheidung zwischen einer rekombinant und nicht-rekombinant zulässt
- Mit oder ohne Rekombination
Weshalb sind die Söhne eines X-chromosomal erkrankten Vater nicht betroffen? Was ist mit den Töchtern?
- Durch die Spermatogenese kann es Spermien mit je nur einem gonosomalen Chromosom geben
- Söhne: Gesundes Y-Chromosom
- Töchter: Sind Carrier oder erkrankt, wenn die Oocyte das gleiche X-Chromosom hat
Interpretiere folgende Abbildung.
Interpretiere folgende Abbildung.
- Informative Meiose mit Rekombination
- Eindeutige Interpretation
Interpretiere folgende Abbildung.
- Frau der II Generation mit nicht-informativer Meiose => Ist es A1 oder A2?
- Bezug Kinder
- Kind 1 bis 5:
- Fall 1: nicht-rekombinant
- Fall 2: rekombinant
- Kind 6:
- Fall 1: rekombinant
- Fall 2: nicht-rekombinant
- Kind 1 bis 5:
Interpretiere folgende Abbildung.
- Nicht-informative Meiose
- Grosse Frage: Von wem ist das A1-Allel und ist es das gleiche A1?
- Unter den Grosseltern könnten zwei A1-Allel vorhanden gewesen sein => Abhängig von der Allel-Frequenz
- 2 Generation: Gleiche A1 in Bruder und Schwester?
Was versteht man unter dem LOD-Score?
- Berechnung
- Interpretation
- Logarithm of the Odds
- Statistische Abschätzung der Mutmaßlichkeit herangezogen, ob zwei Loci auf demselben Chromosom nah beieinander liegen und somit gekoppelt vererbt werden
- \(LOD = log_{10}({Wahrscheinlichkeit~Loci~gekoppelt\over Wahrscheinlichkeit~Loci~nicht~gekoppelt}) = Z\)
- Interpretation
- Rekombinationsfrequenz θ (Thetha)
- θ = Maximale Rekombinationsfrequenz (not linked)
- θ < 0.5 = Kopplung vorhanden (linked)
- Normalerweis kalkuliert von 0 bis 0.5 mit 0.1-Abstand
- Wahrscheinlichkeit Meiose
- rekombinant = θ
- nicht-rekombinant = 1 - θ
- Rekombinationsfrequenz θ (Thetha)
Berechne den LOD-Score der folgende Familie.
- Definieren wer rekombinant oder nicht-rekombinant ist
- (Marker & Krankheits-Gen immer gleich = nicht-rekombinant)
- (Marker & Krankheits-Gen ändern sich = rekombinant => z.B. A1 zu A2
- "Aufstellen" der LOD-Formel anhand Anzahl rekombinante θ bzw. nicht-rekombinante (1 - θ)
- \(Z = log_{10}[{(1- θ)^5*θ/(0.5)^6}]\)
- Einsetzen der verschiedenen θ-Werte von 0 bis 0.5
- Interpretation
Berechne den LOD-Score der folgende Familie.
- Berücksichtigung beider Fälle, deshalb jeweils 1/2-Wertung
Wie wird der LOD-Score intepretiert?
- Interpretation
- LOD = 3 ⇒ 1000mal höhere Wahrscheinlichkeit (Trashhold), da Log
- mit p < 0.05 => 5% Fehlerrate
- Positiv: >= 3
- Negativ: <= -2
- LOD = 3 ⇒ 1000mal höhere Wahrscheinlichkeit (Trashhold), da Log
- Grüne Kurve
- Kopplung vorhanden bei 0
- Rote Kurve
- Hinweis auf Kopplung bei 0.23
- Lila Kurve
- Ausschluss Kopplung
- Keine Aussage <0.12
- Blaue Kurve
- Keine Aussage über Kopplung bei den Rekombinationshäufigkeiten
Beachte!
Beachte
Beachte!
Was ist ein Three-Point Cross und was ist deren Nutzen?
- Ermöglicht die Lokalisierung (Reihenfolge) der Gene untereinander bzw. deren Abstand in cM mittels Betrachtung der Gamten nach Crossover
- Organismus muss für beteiligte Gene heterocygot sein
Was ist der Vorteil des Multipoint Mapping im Vergleich zum 2-Point Mapping? Intepretation?
- Wenn Idealfall: Kopplungsanalyse gesamten Genoms und Berechnung Genreihenfolge auf Chromosom (Position) => Effizienter
- Umgehung von z.B. Marker A mit weniger Informationsgehalt durch andere Marker B mit mehr Informationsgehalt
- Interpretation Ort/Region mit höchstem LOD-Score
Wie finden Sie Krankheiten, welche durch eine verursacht wird?
- rezessives Gen
- dominantes Gen
- Rezessive Krankheit:
- Homozygosity Mapping in Population
- Autozygosity Mapping in Familien => Identical by descent (IBD)
- Doiminante Krankheit: Heterozygosity Mapping/ Autozygosity Mapping
Was ist das Prinzip des Homozygosity Mapping?
- Nutzen gemeinsamer chromosomaler Segmente
- Je weniger Meiosen die Chromosomen durchlaufen, desto weniger rekombinieren diese => Vererbung grosser identischer Segmente (relativ im Vergleich)
- Je mehr weniger verwante Personen miteinbezogen werden, desto kleiner sind die Segmente (relativ)
Was bewirkt eine rezessive Mutation auf die Allelfrequenz bzw. Häufigkeit?
- Situation: Allel 1 und 2 durch SNP mit Allelfrequenz von 90/10 (Population)
- Funktioniert nur innerhalb von Familien
- Durch die rezessive Krankheit, welche mit Allel 2 häufiger vorkommt als mit Allel 1, als es statistisch möglich wäre im Vergleich der Familie zur Population => Isolierte veränderte Allelfrequenz
- Allel-Ausprägung ist unabhängig von Krankheit
- Aufällig ist veränderte Allelfrequenz von 90/10 zu 50/50 => Hinweis Lokalisation Krankheits-Seqeunz
Was versteht man unter Haplotype Blocks? Was ermöglicht es?
- Kombination verschiedener Allele (SNP's) von zwei oder mehr Loci auf gleichem Chromosom
- Charakterisierung DNA anhand SNP's ohne komplettes Genom zu Sequenzieren => Autozygosity Mapping
Wie wird der LOD-Score für die Homocygosity berechnet?
- Definitionen
- q = Wahrscheinlichkeit auftreten Krankheitsallels
- F = Wahrscheinlichkeit Krankheitsallels des Partner Identical by descent ist (IBD)
- q x F = Wahrscheinlichkeit Kind homozygot Krankheitsallel by IBD
- (1-F) * q2 = Wahrscheinlichkeit Kind homozygot Krankheitsallel nicht durch IBD => Allgemeine Population
- \(α = {F*q/((F*q)+(1-F)*q^2)}\)
- \(α = {F*q\over (F*q)+(1-F)*q^2}\)
- Hoher LOD-Score bei geringer Personenzahl
Mit welchen Score wird die Homocygosity Mapping interpretiert und Prinzip Methode?
- Bestimmung bestimmter Anzahl Marker mit Untersuchung auf Homozygotie
- Markeranzahl = Auflösung
- Je mehr Marker, desto mehr ZLR-Peaks entstehen
- Untersuchung jeder chromosomaler Region mit signifikanten ZLR-Peak
- Kleinstmöglicher ZLR-Peak
- Grösse 2 Mb
- 16 Gene
- Interpretation mittels ZLR-Score, der 2> sein muss
- Mittels PC für Homocygositie Mapping => nicht nur Autocygositie Mapping
Beachte zu Homozygositie Mapping bzw. Autozygositie Mapping.
Beschreibe die Krankheit PEPD.
- Allgemeine Symptomatik
- Mutation
- Charakteristisch
- Vererbung
- Paraoxysmal Extreme Pain Disorder
- 1959 entdeckt als autosomale dominante Krankheit auf Chromosom 2
- Mutationen in Alpha-Untereinheit des Nav1.7 Kanal des SCN9 Gens
- Symptomatik: Rektaler, okularer und submandibularer Schmerz
- Charakteristik: Plötzlich auftretender Schmerz mit praller Hautrötung
Was können Sie aus der folgenden Kopplungsanalyse schliessen von einer Familie mit PEPD-Fällen?
- In 2. und 3. Generation treten immer eine spezifische Ausprägung für die Markerreihe
- Wichtigste Information in 4. Generation
- IV2: Krankheitsausprägung selbst, wenn >50% der vorherigen Marker fehlt durch Rekombination
- IV3: Krankheitsausprägung selbst, wenn erster Marker fehlt durch Rekombination
- IV2 + IV3: Eingrenzung auf zwei Marker => Mutation zwischen diesen Markern
- Fehlen = Andere Ausprägung
Wie viele Mutationen wurden in der Analyse von PEPD identifiziert und beschreibe diese?
- Anzahl
- Charakteristikum
- 8 Mutationen in 13 Familien
- 7 Mutationen in hochkonservierten Regionen der Nav1.7-Familie
- Alles Mutationen im intrazellulären Proteinteil => funktioneller Teil
Beschreibe die Mutationen allgemein der PEPD.
- R996: Einzige Mutation, die nicht in der stark konservierten Region ist => geringere Auswirkung
- Mutation in 3. und 4. Region: Unkonservierte Missense-Mutationen
Was ist das Resultat der funktionellen Analyse bei PEPD? Methodik?
- HEK293-Zellen: Konstitutive Expression per Transfektion von
- wt-Nav1.7-Ionenkanal
- I1461T-Nav1.7-Ionenkanal
- Funktionalität mit Patch Clamp (Elektrode in- und ausserhalb Zelle)=> Unterschiede:
- Stärker Ströme
- Nur partielle Densensitierung
Was ist auffällig am SCN9-Gen?
- Ist Ursache für insgesamt zwei weitere Krankheiten => Schmerzkrankheiten, wie
- PE: Primary Erythermalgia
- CIP: Channelopathy-associated insensitivity to pain
- Ihre Mutationen sind charakterisitsch innerhalb der Exone verteilt (Bild)
Vergleiche die PEPD mit PE und CIP:
- Vererbung
- Mutationstyp
- PEPD
- Dominant
- Gain of Function
- PE
- Dominant
- Gain of Function
- CIP
- Rezessiv
- Loss of Function
Was versteht man unter einer komplexen Krankheit?
- Allgemeine Ursache
- Probleme/Schwierigkeiten
- Sind multifaktorielles Ursprungs im Vergleich zu mendelnde Krankheiten
- Beeinflussung durch ein/mehrere
- Umweltfaktoren
- genetische Faktoren
- Wann ist eine Person betroffen?
Was ist das Problem, wenn eine Krankheit öfters in einer Familie vorkommt? Massnahmen dagegen?
- Erster Blick genetisch bedingt, im Ende jedoch durch Umwelteinflüsse
- Beobachtung mehrere Familien auf der Welt => verschiedene Umwelteinflüsse
Wie werden Informationen für komplexe Krankheiten gewonnen?
- Familien mit adoptierten Kinder
- Zwillingsstudien:
- Getrennt
- Zusammen
Was versteht man unter dem Risikoverhältnis?
- Interpretation
- Erhöhte Wahrscheinlichkeit/Risiko an Krankheit X zu erkranken, wenn eine Person der Familie betroffen ist
- Interpretation
- 1: Kein erhöhtes Risiko
- >1: Erhöhtes Risiko
- Je grösser das Risiko, desto höher die Wahrscheinlichkeit
Was ist bei der folgenden Studie zu beachten bzw. wie würden Sie diese beurteilen?
- Monozygotische Zwillinge mehr konkordant für Schizophrenie als dizygotische Zwillinge
- Hinweise genetische Ursache
- Problem: Meiste Zwillinge wachsen zusammen auf und damit gleichen Umwelteinflüssen ausgesetzt
Was versteht man unter Konkordanz? Bei wem häufiger?
- Auftreten Merkmales bei beiden Zwillingen
- Grundsätzlich stärker bei monozygotischen als dizygotische Zwillinge aufgrund gleicher DNA
Was versteht man unter dem "Ei des Kolumbus" und was sind Probleme?
- Idee von F. Crick
- Trennung Zwillinge, um sie unterschiedlicher Umwelteinflüsse auszusetzen
- Probleme
- Geringe Anzahl separierter Zwillinge
- Nicht komplette Separation => Erweiterte Familie
- Einflüsse der Mutter während Schwangerschaft ⇒ Hormone
Wie unterscheiden sich mono- und dizygotische Zwillinge in Bezug:
Wie unterscheiden sich monozygotische Zwillinge genetisch?
- Muster X-Inaktivierung in Frauen
- BCR- und TCR-Repertoire
- Zufällige post-zygotische Mutationen
Welche Art von Studie ist der Goldstandart für Komplexe Krankheiten und welche zwei Typen deren gibt es? Schwierigkeit?
- Adaptionsstudien
- Type 1
- Finde adoptierte Individuen mit spez. Krankheit, die sich auch in Familie häuft. Untersuche, ob Vorkommen in biologischer oder adoptiv Familie.
- Type 2
- Finde Eltern mit spez. Krankheit, die sich auch in Familie häuft. Untersuch ob weggegebene Kinder betroffen sind.
- Schwierigkeit: Suche Adoptivkinder mit spez. Krankheit, suche deren biologische Familie sowie deren Krankheitsauskünfte
Welche Methoden/Prinzipien gibt es zur Analyse von komplexen Krankheiten? Was ist ein Kritikpunkt?
- Relevanzbestätigung eines genetischen Faktors durch
- Adaptionsstudien
- Zwillingsstudien
- Risikoverhältnis
- Sie identifizieren die genetische Faktoren selber nicht
