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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
Welche Typen des Mosaiksmus gibt es?
- Somatische: Nur Körperzellen
- Gonadale: Nur reproduktive Zellen
- Gonosomale: Alles Zellen
Was ist eine Chimäre? Wie kann man das am einfachsten ermitteln?
- Fusion zweier Zygoten, welche dann einen Embryo bilden
- Untersuchung von germinalen Zellen
- Spermien
Wie ist die Vererbung einer
- Dominanten letalen Mutation
- Dominanten nicht-letalen aber schwerwiegende Mutation
- X-gekoppelte rezessive schwere Krankheit
- Autosomale rezessive Krankheit
- Nie von Eltern vererbt, wären ja sonst tot, lol! => De-novo Mutation
- Ähnlich wie 1, auch meistens eine de-novo Mutation
- Meistens auch de-novo Mutation. Natürliche Selektion wenn in Mann
- Vererbung über mehre Generationen über asymptomatische Carrier möglich
Was ist das Produkt der Meiose?
Was ist die Komplikation von Neumutationen bei der Vererbung in Bezug Interpretation?
- Interpretation nicht eindeutig möglich
Was ist die Komplikation von Neumutationen bei der Vererbung in Bezug Entstehung?
- Zeitpunkt Entstehung Neumutation unbekannt => Erneutes Auftreten bei weiteren Kindern?
Wie können Mosaike in somatischen und germinalen Zellen detektiert werden?
- Germinal: Molekulare Test an Spermien, Frau nicht möglich
- Somatisch: Molekulare Test an Gewebezellen => PCR oder Seq.
- Allel-PCR mit Droplet-PCR
- Seq. nicht mit Sanger, da zu wenig sensitiv
Was bedeuten die Anteil des Kerngenoms?
- 1.5%: Stark konserviert codierend
- 3%: Stark konserviert andere
- 6.5%: Heterochromatin
- 44%: Andere nichtkonservierte Sequenzen
- 45%: Auf Transpons basierende Wiederholungseinheiten
Haben alle Zellen die gleiche Menge DNA?
- Nein
- Unterschied z.B. in
- Gonosomen: 1n
- Ec & Tc: Kernlos
- Muskelzellen: Fusion
- Megakaryocyten: bis 128n
- Heaptocyten: mehrere n
Wie viele Chromosomen gibt es pro
- XX-Zelle
- XY-Zelle
- XX-Zelle: 23 Chromosomen
- XY-Zelle 24 Chromosomen
- Alle linear
Wie unterscheidet sich die Y-gekoppelte und mitochondriale Vererbung?
- Y-gekoppelt: Immer nur alle Männer betroffen
- Mitochondrial: Alle Kinder von der Mutter betroffen
Beschreibe das menschliche Genom.
- Wie viele Gene
- Grösse
- ca. 30'000 Gene
- 3200 MB
Vergleiche das nukleare und mitochondriale Genom anhand folgender Kriterien:
Beschreibe kurz das Mitochondrium in Bezug Transkription und Translation.
- Beide Stränge sind codgen
- Lange mRNA-Transkript vergleichbar mit polycistronische mRNA der Prokaryoten, welche gecleaved wird
- Nutzen mitochondrialer tRNA und Mitoribosomen
Nenne die Eigenschaften des mitochondrialen Genoms.
- ca. 16'500 Bp
- Circulär und doppelsträngig, sowie beide Stränge codgen
- Enthält einen dritten DNA-Teil; 7S DNA => Bildung CR/D-Loop => Tripplet
- Keine Introns
- Kaum repetitive DNA
- Unterschiedliche Lokalisationen ORI für Replikaten beider Ketten
Was meint man mit H- und L-Chain bei mitochondrialen Genom?
- H-Chain
- Heavy
- Grösserer Anteil an Purine: G & A
- L-Chain
- Light
- Grösserer Anteil an Pyrimidine: C & T
- Purine sind schwerer als Pyrimidine => Auftrennung bei Zentrifugation
Wie gross ist das Genom des
- kleinsten Bakteriums
- E. coli
- kleinsten Bakteriums: 0.5 MBp
- E. coli: 5 MBp
Für was codiert das mitochondrielle Genom?
Wieso ist das mitochondriale Genom so klein?
- Ein Grossteil wurde in das nukleare Genom integriert
- ca. 627 kB
Beschreibe das Bandering bei Chromosomen.
- Nutzen/Sinn
- Konzept
- Zytologische Unterscheidung der Chromosomen bzw. Terminologie für gebänderte Chromosomen
- Konzept Terminologie Chromosom
- Kurzer Arm: p (petit)
- Langer Arm; q (queue)
- Untergliederung in Regionen: p1, p2, p3
- Jede Region in Bänder untergliedert: p11, p12, p13
- Jede Bande in Subbanden untergliedert: p11.1, p11.2, p11.3
- Zählung von Centromer nach aussen
Welche Typen der Struktur der Chromosomen werden unterschieden?
Beschreibe den GC-Gehalt
- Gesamtteil im humanem Genom
- Chromosomen
- Innerhalb Chromosom
- 41%
- Variiert zwischen Chromosomen
- Chr. 4 und 13: 38%
- Chr. 19: 49%
- Schwankungen zwischen 33 bis 59%
Was meint man mit CpG?
- Ist ein Dinukleotid
- Extra p (Phosphat) um vom Basenpaar GC zu unterscheiden
GC-Basenpaare haben eine Häufigkeit von 0.205 pro Nucleotid. Das CpG-Dinukleotid sollte daher 0.205 x 0.205 = 0.041 sein. Praktisch ist es 0,008. Was ist der Grund?
- Vorkommen CpG-Dinukleotid:
- Ursprünglich viel höher als heute => Langsame Umwandlung => Kontinuierliche Abnahme
- Statistische Häufigkeit nur in CpG-Inseln in Promotoren korrekt (Konserviert),
- Haben CmpG zu Genexpressionregulation
- Einige CpG werden durch Methyltransferasen methyliert
- Das CmpG ist instabil und "zerfällt" zu Thymin
- CmpG wird zu TpG
- GpC wird zu ApC
Beschreibe wie ein CpG-Dinukleotid in ein TpG "umgewandelt" wird.
- CpG am C5 des Cytosin durch Methyltransferase methyliert (instabil)
- Desaminierung, wobei Thymin entsteht => CmpG zu TpG => Missmatch mit Komplementärstrang
- DNA-Reparatur z.B. während Replikation ersetzt im Komplementärstrang das G durch ein A => GpC zu ApC
Wie viele Protein-codierende Gene gibt es effektiv im humanen Genom nach neusten Informationen?
Beachte!
Beschreibe die Variation des humanen Protein-codierende Gene.
- Sehr kleine (0.9 kB) bis sehr grosse Gene (2242 kB)
- Oft je kleiner Gen, desto höher codierender Anteil
- Meistens; je grösser das Gen
- desto grösser das Protein
- desto grösser die Introns
- desto grösser Anzahl Exons
- Hoch exprimierte Gene haben kleine bis keine Introns
Anhand was könnte man Gene in einem Genom erkennen?
- Open-Reading-Frame mit vernünftiger Länge
Wie können sich Gene überlappen? Wie viel % der Protein-codierenden Gene?
- 9% der Gene
- Grösster Teil über die 5'-3' Richtung der beiden DNA-Stränge
- Partielle Überlappung
- Komplette Überlappung: Kleine Gene in grosse Gene
Erkläre die Tatsache, dass small RNA genes in anderen Genen transkribiert werden.
- Lokalisation
- Regulation
- Prozessierung
- Vorkommen small RNA genes in
- Protein-codierende Gene
- Long Noncoding RNA genes
- Meistens im Sense-Strand grosser Gene deren Introns => host gene
- Transkription durch Promotor des host genes reguliert
- Nach Cleavage von Primär-Transkript weiter prozessiert
Nenne und beschreibe kurz mögliche Ursprünge für duplizierte Gene.
- Whole-Genom-Duplikation (WGD)
- Sehr selten; ca. alle 500 bis 800 Millionen Jahre
- z.B. 4 HOX-Genclusters
- Tandem Duplikation
- Crossover bei ungenau ausgerichteten
- Chromosom mit Chromosom => Ungleiches Crossingover
- Sisterchromatid mit Sisterchromatid => Ungleiches Sisterchromatid Austausch
- Crossover bei ungenau ausgerichteten
- Rekombination
- Regionen des Euchromatins nahe des Centromere (pericentromeric) und Telomere (subtelomeric) sind "instabil"
- Gefahr Rekombination mit anderen Chromosomen
- RNA-vermittelte Transposition
- Reverse-Transkriptasen transkribieren RNA zu cDNA, welche sich in neuer chromosomalen Region integriert
Was wird hier dargestellt?
- Tandem Gen Duplikation durch Ungleiches Crossingover
Beschreibe den Prozess der Retrotransposition.
- mRNA wird vom Gen transkribiert
- L1 (LINE-1) Endonuklease generiert Blunt-End in einem Strang in AT-reichen Region des Chromosoms
- Poly-A-Schwanz der mRNA hybridisiert mit DNA
- Reverse-Transkription hybridisiert mRNA
- Cutting des anderen DNA-Strangs
- Komplementierung des zweiten Strands
Was passiert mit den Retrotranspositionierten Sequenzen?
- Retropseudogen
- Fehlen des Promotors und regulatorische Sequenzen => keine Transkription
- Akquirieren inaktivierender Mutationen
- Degenerierung
- Entstehung Processed Pseudogen => Retropseudogen
- Retrogen
- cDNA-Kopie akquiriert (Nähe anderen Gens) oder entwickelt regulatorisches Sequenzen => Transkription
- Wenn vorteilhafte Mutationen => Natürliche Selektion
- Transkription des Retrogens
Was ist der Nachteil der cDNA durch Retrotransposition?
- Nicht gleiche Regulierung bzw. Genexpression
Beschreibe die Pseudogene.
- Anzahl
- Typen
- ca. 15'000
- Typen
- Nicht-prozessierte Pseudogene
- 1/4 aller Pseudogene
- Duplikation gesamtes Gen auf DNA-Level (mit Intron & regulatorische Sequenzen)
- Aquarien von Mutationen: Funktionsverlust
- Prozessierte Pseudogene (Retropseudogen)
- ca. 3/4 alles Pseudogene
- cDNA der mRNA ohne Promotor und regulatorische Sequenzen
- Unitäre Pseudogene
- Inaktivierung eines bestehenden funktionellen Gens
- Nicht-prozessierte Pseudogene
Betrifft die Duplikationen von Genen immer das ganze Gen?
- Nicht zwingend, kann auch nur Regionen innerhalb eines Genes betreffen; z.B. Tandemduplikation von Exongruppen wie im LPA-Gen; Lipoprotein LP (a)
- Exonduplikation von Kringle-Domain
Was ist die Auswirkung von Duplizierten Gene auf Proteinfamilien?
- Mechanismen
- "Typen"
- Bekannte Beispiele
- Entstehung verschiedener Proteinfamilien mittels
- DNA-directed
- RNA-directed
- Lokalisation
- In Clustern: Mittel Tandemduplikation von meistens unprozessierten Peusdogene
- Verteilt: Mittels Retrotransposition von meistens prozessierten Peusdogene (Retropseudogene)
Was versteht man unter einem Transposon? Auswirkung im Genom?
- Mobiles genetisches Element
- 45% des humanen Genom besteht aus Noncoding DNA sequences derived von Transposons
- Mittels Computersimulation geht man insgesamt von 2/3 des Genoms aus => Anderer Grossteil bereits verändert => geringere Sequenzübereinstimmung
- Nur Kleinteil ist aktiv transposing
