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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 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
Was versteht man unter Segregationsanalyse?
- Sammlung grosser Anzahl Personen mit Krankheit gehäuft in Familie
- Erzeugung verschiedener Computermodelle unter Vergleich zu "Mixed Modell" als Referenz
- Statistische Auswertung für deren Wahrscheinlichkeiten
- Nicht mehr durchgeführt!
Wieso werden Segregationsanalysen nicht mehr durchgeführt? Durch welche Methoden wurden diese ersetzt?
- Nicht-Berücksichtigung "Familiäres Umfeld"
- Genetische Einflüssen nicht differenzierbar
- Lediglich Aussage statistische Eigenschaft genetischer Faktoren => Indirekt
- Ersetzt durch
- Linkage-Untersuchungen
- Assoziationsstudien
Wieso müssen Linkage-Analysen von Komplexen Krankheiten model-free sein?
- Da diese sich kaum/gering wie eine mendelnde Krankheit verhalten => kein akkurates Model möglich aufgrund:
- viele verschiedene Faktoren
- unterschiedliche Parameter
- z.B. LOD-Score basiert auf genetischem Modell
- Vererbung
- Genfrequenz
- Lokuspenetranz
- Auch Non-parametric linkage genannt (NPL)
Welche zwei Ansätze gibt es in der Linkage-Analyse?
- Ansatz 1: Suche nach fast mendelnde Krankheitsmerkmale
- Ansatz 2: Shared Segment Analyse
Beschreibe das Prinzip der Linkage-Analyse mittels Suche nach fast mendelnde Krankheitsmerkmale.
- Suche nach fast mendelnde Krankheitsmerkmale
- Jede komplexe Krankheit ist sehr heterogen: Möglichkeit Familien mit Krankheitsmerkmal, welches mendelnd segregiert (Brustkrebs mit BRCA1/2)
- Familie mit allen Faktoren bereits vorhanden, so dass heterozygot vorhandener Faktor mendelnd auswirkt (Hirschsprung Krankheit)
- Pseudo-mendelnde Krankheit aufgrund zufälliger Verteilung (Schizophrenie mit LOD 6; nie bestätigt)
Beschreibe das Prinzip der Linkage-Analyse mittels Shared Segment Analyse.
- Suche chromosomaler Segmente, die öfters identisch bei Betroffenen im Vergleich zur Population durch zufällige mendelnde Segregation
- Programm kalkuliert Mass, welche Geschwister Segment teilen durch IBD => Non-parametric LOD Score
Wieso werden Linkage Analysen wie die "Affected Sib Pair Analyse" nicht mehr angewendet?
- Interpretation Resultat
- Interpretation
- NP LOD Score <2: Keine Linkage
- NP LOD Score >3.6 - 4 ⇒ gute Linkage
- Innerhalb Familien
- grosse geteilte Segmente: Schwer Krankheitsgen(e) zu lokalisieren
- hohe Wahrscheinlichkeit zufälliger geteilter Segmente => "falsch-hohe" NP LOD Scores
- Unzureichende Kontrolle Kontrollprobanden (Study Design)
Beachte!
Was versteht man unter den Assoziationsanalysen?
- Suche Zusammenhang Krankheitsmerkmal mit Allel bzw. Haplotyp als Phänotyp innerhalb Genom => Identifizierung Krankheitsgen
- Statistische Aussage, also kein genetisches Phänomen => Verschiedene Ursachen möglich
- Resultat als Chancenverhältnis (odds ratio)
Linkage vs. Assoziation!
- Linkage ist ein genetisches Phänomen
- Beide Loci sind nahe zueinander beim Chromosom
- Sie sind gelinked unabhängig ihrer Funktion oder "Art"
- Können, müssen aber nicht assoziiert sein
- Assoziation ist kein genetisches Phänomen => statistische Aussage
- Beziehung zwischen Allele oder Phänotypen
- Bestimmte Krankheit/Phänotype ist mit einem spez. Allel im Markerlocus assoziiert
- Linkage indiziert nicht gleich Assoziation
Wie wird der Odds Ration bei der Assoziationsanalyse berechnet?
- \(Odds~ratio = {(800/700) \over (200/300) } = 1.71\)
- \(Odds~ratio = {(a/b) \over (c/d) } = {(a*d) \over (b*c) }\)
Nenne Ursachen für eine Assoziation bei der Assoziationsanalyse.
- A erhöht Wahrscheinlichkeit Ausprägung K. K kann sich jedoch ohne A manifestieren ("Enhancer")
- Höhere Überlebenschancen mit A, als ohne A
- Zufällig häufiger Vorkommen in Bevölkerungsgruppe
- Allel A vom alten chromosomalen Segment gelangt per Rekombination zu K und macht empfänglich für K => Linkage Disequilibrium => Veränderte Allelfrequenz
Was versteht man unter dem Linkage Disequilibrium (LD)?
- Bestimmte Allelfrequenzen als Haplotyp sind höher als statistisch berechnet
- Betroffene Haplotyp-Block wurde nur selten rekombiniert => stabil durch Rekombinations Hot Spots
Was haben die HapMap gemacht bzw. Nutzen?
- Genotypisierung mehrere Millionen SNP von 269 Probanden verschiedener Herkunft; SNP im Vergleich zu Mikrossatelliten
- häufigeres Vorkommen
- Geringere Mutationsrate
- Statistisches Programm bestimmt Gard des Linkage Disequilibrium
- HasMap Konsortium
Wieso gibt es nur 4 bis 6 Haplotypblöcke, obwohl es 30 bis 70 SNP's pro Block gibt (230 bis 270 Möglichkeiten)?
- Vorcharakterisierung der 4 häufigsten Haplotypenblöcke z.B. pro Chromosom
- Diese können anschliessend durch Genotypisierung von 3 SNP's unterschieden werden => tag-SNP's
Wie wird das Linkage Disequilibrium berechnet?
- \(D = {(p11*p22) - (p12*p21)}\)
- \(D = {[(p1*q1)*(p2*q2)] - [(p1*q2)*(p2*q1)]}\)
Wie wird das normalisierte Linkage Disequilibrium berechnet? (Standartisierte)
- \(D' = {D \over D_{max}}\)
- \(D' = {D \over D_{min}}\)
- Dmax
- When D ≥ 0
- Dmax is the smaller of p1q2 and p2q1.
- Dmin
- When D < 0
- Dmin is the larger of p1q1 and p2q2.
Was sind Schwierigkeiten der Assoziationsanalyse?
- Inadäquate Kontrollen => Unterschiede Bevölkerungsgruppe bzw. Kontrollgruppe ungenügend definiert
- Gruppengrösse zu gering => zufällige Assoziationen
- Keine Korrektur bei mehrfachen Tests => p 0.05 = 5% wären falsch positiv (also ohne Assoziation). Besser wäre p = 0.01
Was ist eine mögliche Lösung um eine richtige Kontrollgruppe bei Assoziationsanalysen zu definieren?
- Transmission (Dis)Equilibrium Test
- Erhebung der Kontrolldaten von gleicher Person wie der Falldaten
The transmission-disequilibrium test (TDT) of Spielman et al. is a family-based linkage-disequilibrium test that offers a powerful way to test for linkage between alleles and phenotypes that is either causal (i.e., the marker locus is the disease/trait allele) or due to linkage disequilibrium. The TDT is equivalent to a randomized experiment and, therefore, is resistant to confounding. When the marker is extremely close to the disease locus or is the disease locus itself, tests such as the TDT can be far more powerful than conventional linkage tests
Wie wird das Linkage Disequilibrium interpretiert?
- D = 0: Linkage equilibrium
- D > 0: Linkage Disequilibrium
Beachte!
Durch die verschiedenen Analysen kann nur die chromosomale Region eingegrenzt werden. Wie wird das Krankheitsgen nun identifiziert?
- Mehrere ORF's im jenem Bereich möglich
- Anwendung zweier Methoden
- Positionelles Klonieren
- Positionsunabhängige Methoden
Beschreibe das Prinzip des positionellen Klonieren.
- Sammlung mehrerer Fallfamilien und Durchführung Linkage Analyse
- Identifizierung aller Gene (Funktionalität) im chromosomalen Segment
- Priorisierung Gene für Mutations Screening
- Untersuche/Suche Mutationen im Susceptibility
Wie wird die Priorität der Gene für das Positionelle Klonieren ermittelt?
- Expressionsstudien mittels RT-PCR => sollte exprimiert sein
- Funktionelle Homologie: Ähnlichkeit Protein mit anderen Krankheitsproteine, z.B. Tyrosinkinase-Rezeptoren
- Sequenzhomologie: Mutation in ähnlichem Gen ein vergleichbarer Phänotyp zur Folge hat
- Phänotypische Homologie mit Maus-, Hefe- und Drosophila melanogaster-Modelle
Welche Methoden gibt es für positionsunabhängiges Klonieren?
- Bekanntes fehlerhaftes Protein mit mind. bekannter AS-Teilsequenz
- Anwendung degenerierter Primer auf gDNA-Bibliothek
- Unbekannte AS-Sequenz, aber Ak gegen Protein
- Anwendung Ak auf cDNA-Expressionbibliothek
- Funktionelle Komplementarität: Biochemische/Funktionelle Defekt Zellkultur
- Anwendung cDNA-Library gesunder Person auf Patientenkultur => Welche repariert den Defekt?
- Auch mit Mausmodell, wenn vorhanden => Anschliessend Homologiesuche in Mensch
- Selten
Was versteht man unter einer gDNA-Bibliothek?
- Fragmente des Genoms als Plasmide in Bakterien => viele unterschiedliche Bakterien
Wie funktioniert das Prinzip des Positionsunabhängigen Klonieren mittels bekannten fehlerhaften Protein und mind. teilweise bekannter AS-Sequenz?
- Screening einer gDNA-Bibliothek mit degenerierten Primer
- Sonde hybridisiert mit passendem Bakterium und resultiert in Amplifikation
Beachte!
Beachte in Bezug Positionsunabhängiges Cloning.
Was ist der Bezug von Tumore und der natürliche Selektion?
- Tumore entstehen durch zufällige Mutationen und natürliche Selektion innerhalb Zellpopulation eines Organismus
- Sowohl Spezies und Tumore entstehen durch zufällige Mutationen, doch ein Unterschied besteht
- Tumore
- Somatische Mutationen
- Population von Zellen innerhalb eines multizellulären Organismus
- Pflanzen und Tiere
- Gonosomale Mutationen
- Population verschiedener multizellulären Organismen
- Tumore
"Multizelluläre Organismen haben die Tendenz zu Tumoren."
- Dies ist korrekt
- Verhinderung mittels Apoptose
Wieso treten Tumore im hohem Alter auf?
- Ist eine multifaktorielle Krankheit und benötigt mehrere (spezifische) Mutationen aufgrund des stark regulierten Zellcyclus => Erlangen Hallmarks
