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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
Wieso sind die Mutationen in einem Tumor abhängig von einander und nicht unabhängig?
- Wäre jede Mutation unabhängig, so wäre es nicht möglich, dass eine Zelle alle Mutation akkumulieren könnte
- Jede Mutation erhöht Wahrscheinlichkeit für nächste Mutation durch zwei mögliche Mechanismen
- Growth Advantage
- Genominstabilität => Chromosomale Abnormitäten
- Karzinogenese: Benigne zu maligne
Was versteht man unter Driver- und Passenger-Mutationen?
- Driver-Mutation: Mutationen, die zur Tumorneogenese beitragen
- Onkogene
- Tumorsuppressorgene
- Passenger-Mutation: Mutationen, die nicht zur Tumorneogenese beitragen
Was ist ein Vorteil vom Phenotyp des Tumors im Vergleich zu Schizophrenia or Congenital Heart Malformations?
- Eindeutig erkennbarer Phänotyp: Unkontrollierte Proliferation
Was versteht man unter einem Onkogen?
- Früher: Bevor Mutation Protoonkogen genannt
- Involviert in positive Regulation des Zellcyclus
- Grundsätzlich "Gain of Function" Mutationen
Was für Typen/Mechanismen gibt es die zu Onkogene führen?
Was versteht man unter einem Tumorsuppressorgen?
- Involviert in negative Regulation Zellteilung
- Funktionen
- Korrekte Zellteilung
- Genomstabilität
- Apoptose
- Grundsätzlich "Loss of Function" Mutationen
Wie kommt es zu dieser Abbildung?
- Von den 1950er
- Zufälligerweise konnte man ein Virus aus einem Tumor isolieren => pauschal Vermutung Viren sind schuldig
- Präfix "v-"Onkogen
- Stimmt nicht: Gibt Onkogene Viren, aber deren onkogene Anteil sind Zellgenüberreste => Inkorrektes Genom
Was sehen Sie hier?
- Amplifikation des Genes MYCN als Onkogene
- Innerhalb (Insertion) und ausserhalb (Chromatin Budies) des Chromosoms 2
- FISH
Beschreibe, was meint man mit Aktivierung Onkogen durch Punktmutation? Nenne reale Beispiele.
- Insertionen und Deletion die Proteinstruktur verändern
- Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR)
- Bei Brustkrebs
- Punktmutation in ATP-Bindungsdomäne
- Bewirkt Autophosphorylierung (Autokatalyse) ohne Ligandenbindung
- RAS-Familie
- Punktmutation in GTPase-Aktivität => längeres aktives Signal vom entsprechenden Rezeptor
Beschreibe, was meint man mit Aktivierung durch chromosomale Translokationsereignisse? Nenne ein reales Beispiel.
- Translokationsprodukt durch Fusion vom chimärem Gen (BCR-ABL)
- Abl1 => Tyrosinkinase
- Balancierte Translokation zwischen Chr. 9 und Chr. 22
- Enhancer Capture durch Translokation im Burkitt Lymphom
- MYC Onkogen durch Translokation nach Immunglobulin Heavy Chain Locus (IHC) Enhancer
Ist die Aktivierung eines Onkogenes immer onkogen?
- Nein ist es nicht, ist abhängig vom gesamten Zustand
- Normale Zelle mit "Aktivierung" Onkogen => Senescence oder Apoptose durch DNA Damage Response
- DNA Damage Response mutiert in Tumore => Aktivierung Onkogen
Welche Rückschlüsse in Bezug Tumorsuppressorgene konnte man mit dem Retinoblastoma-Modell folgern?
- Meiste Tumorsuppressorgene müssen doppelt mutiert bzw. inaktiviert sein, damit Loss Of Function resultiert
- 2-Hit-Modell
- Mutation von nur einem Allel bewirkt "nichts" und kann so vererbt werden (Autosomal rezessiv in Vererbung)
- Wenn Allel 2 des Kindes mutiert z.B. durch mitotische Rekombination => 1 HIT des Tumors (Rezessiv auf zellulärer Ebene)
- Entstehung von Zellen, die alle einen 1 Hit haben => Höhere Wahrscheinlichkeit 2. Hit als im Vergleich bei sporadischer Mutationen. Nicht zwingend beide Mutationen in gleicher Zelle => geringere Wahrscheinlichkeit
Was ist p53 und dessen Funktion?
- Wichtig Tumorsuppressorprotein bzw. Transkriptionsfaktor für Genomintegrität
- Bei DNA-Damage aktiviert und stoppt Zellcyclus für Reparatur
- Fördert Transkription von
- Pro-apoptische Proteine
- Cyclinkinase-Inhibitoren
- Seine Loss Of Function ist die häufigste Mutation in Tumoren
Was sind allgemeine Herausforderung bei der Therapie von Tumoren? Mögliche Targets und Lösungen?
- Spezifische Targeting und Abtötung der Tumorzellen
- Medikamentresistenzen
- Winterschlaf => Metabolisch inaktiv
- Punktmutationen bei Targets
- Targeting von überexprimierten Proteine z.B. Kinasen oder GPCR im Ovarialkarzinom
- Nutzen von
- Mizellen mit Peptidligand
- Liposom mit Small Molecule Ligand
- Auslösung der Rezeptor-vermittelten Endocytose
- Target-Funktion egal => just about the Delivery
- Nutzen von Kombitherapien
Was ist das Problem nutzen von Kinaseninhibitoren?
- Wirken in vielen verschiedenen Prozessen
- Unspezifische Aktivität möglich => Andere Kinasen fälschlicherweise inaktiviert
Nenne die Hallmarks of Cancer.
- 10 Stück
- Umgehen von Wachstumsinhibitoren
- Verhinderung Immunsystem-induzierte Apoptose
- Replikative Unsterblichkeit (Telomerase)
- Tumor-induzierte Inflammation
- Aktvierung Invasion und Metastasierung
- Induktion Angiogenese
- Genomische Instabilität und Mutationen
- Apoptose-Resistenz
- Deregulierung Metabolismus (Anaerobe Glycolyse)
- Aufrechterhaltung proliferativer Signale
Wieso haben Menschen und C. elegans eine ähnliche Anzahl Gene, obwohl diese unterschiedlich komplex sind?
- Anzahl Gene
- C. elegans: ca. 20'000
- Mensch: ca. 20'000
- Rein aufgrund der Komplexität des Menschen bzw. Mammals würde man mehr Gene erwarten
- Die Ursache ist die "Komprimierung" der Genanzahl mittels Alternativen Splicen, welches nicht in C. elegans vorhanden ist
Beachte!
Beachte!
Beachte!
Was versteht man unter dem Hardy-Weinberg-Equilibrium/Gesetz?
- Nutzen
- Annahmen
- Mathematisches Modell der Populationsgenetik
- Ermöglicht Bestimmung Häufigkeit/Wahrscheinlichkeit eines dominant-rezessiv vererbten Genotyp bei diploiden Chromosomensatz
- Annahmen
- Unendlich grosse Population
- Keine Überschneidung der Generationen
- Keine Migration, Selektion oder Mutation
- Panmixie: Alle Individuen können miteinander Nachkommen zeugen
Berechne das Hardy-Weinberg-Equilibrium mit:
- AA: 310'000
- Aa: 490'000
- aa: 200'000
Berechne mittels dem Hardy-Weinberg-Equilibrium die Wahrscheinlichkeit, dass das Kind CF hat, wenn:
- 1 von 2000 Kinder hat CF
- Frau
- Bruder hat CF
- Sie und Eltern nicht betroffen
- Mann
- Nicht betroffen
- Keine Fälle in der Familie
Was versteht man unter Linkage Disequilibrium?
- Theoretisch würden alle Allele bzw. Haplotypblöcke random vererbt werden, also mit gleicher Frequenz/Häufigkeit/Frequenz
- Ist dies nicht der Fall, also kommt ein Haplotypblock seltener vor als die anderen Haplotypblöcke => Linkage Disequilibrium
- Das Gegenteil, also öfters als die anderen Haplotypblöcke => Linkage Equilibrium
- Heisst allgemein: Die Allele bzw. Haplotypblöcke sind voneinander abhängig
Erkläre anhand folgendem Beispiel das Linkage Disequilibrium.
- Interleukin 8 Gen mit 3 SNP's
- Over 90% of the chromosomes studied carried either T-T-C or A-G-T
Interpretiere folgende Abbildung.
- Rot: Abhängigkeit der 25 SNP's untereinander
- Sind 3 Haplotypblöcke vorhanden => Weise Punkte bzw. keine Abhängigkeit der SNP's untereinander => Linkage Disequilibrium
- Bedeutet, dass 3 Recombination Hotspots vorhanden sind
- Je grösser die roten Dreicke, desto jünger ist eine Population bzw. je kleiner, desto älter ist eine Population
Wie viele Recombination Hotspots und in welchem Abstand haben es die Menschen?
- Über das gesamte Genom sind ca. 30'000 Recombination Hotspot mit Grösse von 1-2 kB im Abstand von ca. 50 bis 100 kB Abstand verteilt
Was versteht man unter Gendrift?
- Veränderung der Allelfrequenz eines Alleles innerhalb Genpools einer Population durch Zufallsereignisse
- Zwei Modelle
- Flaschenhalseffekt
- Gründereffekt
- Langsamer, je grösser die Population ist
Was versteht man unter dem Flaschenhalseffekt beim Gendrift?
- Flasche mit Ursprungspopulation mit zwei Allelen gleicher Allelfrequenz
- Zufälliges Ereigniss wie Umweltkatastrophe, Krankheit,etc., dass die Population zufällig stark vermindert
- Neue Population hat eine veränderte Allelfrequenz von Allel A => Gendrift
- Theoretisch hat niemand einen Vorteil, wenn ein spezifisches Allel hat
Was versteht man unter dem Gründereffekt beim Gendrift?
- Ähnlich dem Flaschenhalseffekt
- Unterschied
- Population wird nicht zwingend verringert
- Es kommt z.B. zur Separieriung in eine grosse und kleine Population
- Gründe
- Umweltkatastrophen
- Menschen => transport in andere Regionen
- Meeresströmung
- Allelfrequenz durch zufällige Aufteilung der beiden Population unterschiedlich => Gendrift
- Beispiele
- Afrika vs. Europa
- Amismenschen
- Finnische Menschen
Wie wird berechent, wie viele Generatione benötigt werden bis eine Allel vom anderen verdrängt bzw. fixiert wird?
Wie erklären Sie die Tatsache, dass eine Krankheit die tödlich ist oder in Sterilität resultiert nach X Generationen immernoch vorhanden ist?
- Verlust der mutierten Allele durch Tod bzw. Sterilität bei paralleler Entstehung neuer Mutationen im Allel
Wie berechnen Sie das Gleichtgewicht zwischen einem mutierten und wildtyp Allel, welches in Tod oder Sterilität resultiert? (Autosomal dominant)
Wie berechnen Sie das Gleichtgewicht zwischen einem mutierten und wildtyp Allel, welches in Tod oder Sterilität resultiert? (Autosomal rezessiv)
Was versteht man unter Eugenetik?
- Nur bestimmte Individuen mit spezifischen Phenotyp dürfen sich paaren
- Nazis
- Rassen von Tieren und Pflanzen
- Resultierte in Fixierung bestimmer Allele bzw. Phänotypen
Annahme: Verhinderung Ausbreitung eines rezessiven Krankheit durch selektives Paaren. Wie laut die Formel und was würde es ändern bei CF mit Häufigkeit 1/2000?
- Es würde sich von 0.022 auf 0.010 vermindern
- 0.022*100 = 2.2%
- 0.010*100 = 1%
- Also um 1.2% in 1250 Jahren!
Was versteht man unter Assortative Paarung?
- Aus der Evolutionsbiologie und beschreibt nicht-zufällige Paarung
- Unterscheidung in
- Positive assortative Paarung: Ähnliche Individuen bevorzugt
- Leichte Form: Auswahl an Kriterien: Ähnliche Grösse, Intelligenz insofern gengetisch veranalgt
- Extrem Form: consanguinity bzw. Blutverwandschaft
- Negative assortative Paarung Nicht-ähnliche Individuen bevorzugt
- Positive assortative Paarung: Ähnliche Individuen bevorzugt
Wie muss das Hardy-Weinberg Equilibrium angepasst werden, damit mit diese auch Aussagen über Inzucht machen kann?
Was ist der Unterschied zwischen "identical by descent" und "identical by state"?
- identical by descent
- Kann nur druch Stammbaum/Pedigree ermittelt werden
- Gleich DNA-Seq. vom gleichen bzw. selben Vorfahren z.B Mutter oder Vater
- identical by state
- Möglich durch DNA-Seq. vergleich mehrer voneinander unabhängigen Personen
- Gleich DNA-Seq. von unterschiedlichen Vorfahren z.B. Mutter und Vater mitjeweils der identsichen DNA-Seq.
Wie wird der Verwandschaftskoeffizient ermittelt?
- Auswending oder mittels Stammbaum/Pedigree
- Auswendig:
- Erster Grad 1/2: Eltern-Kind & Geschwister
- Zweiter Grad 1/4: Grossvater-Kind, Onkel-Nichte & Halbgeschwister
- Dritter Grad 1/8:
- Mittels Sewall Wright's Methode
- Verwandschaftskoeffizient zwichen zwei Personen über einen gemeinsamen Ancestor z.B. Vater, Mutter, Grossvater, Grossmutter und das von beiden "Familienseiten" her
- Berechnung:
- (1/2)Anzahl Schritte von Person A zu Person B
- Durschnitt aller möglichen Wege ergibt das R
- \( = {1\over 2}^n\)
- n: Anzahl Generationen
