Genetik HS 17

Bei einer Methylierung wird an eine Base (A/T und C/G) eine CH3 Gruppe angehängt. Ein methyliertes Cytosin in der Promotorregion bewirkt Stop.  Das Methylierungsmuster ist umweltabhängig und verändert sich mit den Jahren

nach der Translation können Proteine noch modifiziert werden, meistens durch Addition eines Moleküls 

Substitutionen: Eine Base der DNA wird gegen eine andere ausgetauscht. Kann zu einer abweichenden Aminosäure führen, wenn diese Mutation im transkribierten Bereich vorkommt. Bsp.: Sichelzellanämie. Kann in folgende Kategorien eingeteilt werden: 

• nonsense-Mutation: codiert neu für Stopcodon
• missense-Mutation: codiert neu für andere Aminosäure
• silent-Mutation: codiert für neu für gleiche Aminosäure wie vorher
• readthrough-Mutation: ändert Stopcodon in Aminosäurecodon

• Deletion
  • Verlust einer Base. Nachfolgende Basen rücken gegen Leserichtung auf
• Insertion
  • Zugewinn einer Base. Nachfolgende Basen rücken in Leserichtung auf

• Deletion (entfernt ein Segment eines Chromosoms)
• Duplication (wiederholt ein Segment eines Chromosoms)
• Inversion (kehrt ein Segment eines Chromosoms um)
• Translokation (tauscht ein Segment eines Chromosoms mit dem eines anderen Chromosoms aus)

Der Mensch besitzt 23 Chromosomenpaare. 1-22 sind Autosomen, 23 sind die Geschlechtschromosomen (Mann XY, Frau XX). Jeweils ein Chromosom aus jedem Paar kommt vom Vater, eins von der Mutter. 

Dadurch ist der Mensch diploid (2n). Er besitzt seinen Chromosomensatz (n) zweifach.

Eine Nondisjunction beschreibt eine fehlerhafte Teilung der Chromosomen. Entweder in: 

• Der Meiose I der Mitose (führt zu Gameten n+1, n+1, n-1, n-1)
• Der Meiose II der Mitose (führt zu Gameten n+1, n-1, n, n)

Die Nondisjunction kann entweder zu einer Trisomie oder zu einer Monosomie führen, falls eine betroffene Gamete an der Zygote beteiligt ist. 

Triploidie: Dreifacher Chromosomensatz

Trisomien: Eines der Autosomen kommt dreimal vor. Beispiele: 

• Trisomie 21: Down
• Trisomie 13: Patov
• Trisomie 18: Edwards

Je grösser das Chromosom welches zu viel vorkommt, desto schlimmer.

Je älter die Eizellen werden, umso fehleranfälliger sind sie. 

Ultraschall, Analyse bestimmter Schwangerschaftshormone im mütterlichen Blut: 

• +: Kein Fehlgeburtsrisiko, nicht invasiv; -: Berechnung einer Wahrscheinlichkeit

Analyse von Bruchstücken kindlichen Erbguts im mütterlichen Blut: 

• +: Kein Fehlgeburtsrisiko, nicht invasiv, eindeutiges Ergebnis; -: keine gelistet

Fruchtwasseruntersuchung, Untersuchung des Mutterkuchens: 

• +: Eindeutiges Ergebnis; -: invasiv, Fehlgeburtsrisiko bei 0,2-1%

Kinefelter Syndrom: 

• 47, XXY
• Häufigkeit 1:1000
• Männlich, steril, unterewickelte Hoden

Turner Syndrom: 

• 45, X0
• Häufigkeit: 1:10000
• Semi lethal (90% sterben)
• Weiblich, steril
• Unterentwickelte Eierstöcke, normal bis verminderte Intelligenz

Double Y

• 47, XYY
• Männlich, kein Einfluss

Triple X

• 47, XXX
• Fruchtbarkeit eingeschränkt

Teilgebiet der Genetik. Beschäftigt sich mit der erblichen genetischen Modifikation mit Wirkung auf den Phänotyp ohne Änderung der DNA-Sequenz. Veränderung betrifft zum Beispiel die Aktivität eines Gens. 

• Reversion einer Mutation
  • Genau am gleichen Ort der Mutation geschieht die gleiche Mutation, was die erste rückgängig macht
• Suppressor Mutation
  • Eine zweite Mutation hebt die erste auf
• Photoreaktivierung
  • Photolyasen können durch UV-Strahlung entstandene Mutationen (Thymidin Dimere) auflösen. Dies machen sie, indem sie blaues oder UV-Licht absorbieren. Mithilfe dieser Energie wird ein Enzym freigesetzt, welches die Doppelbindung des Dimers wieder löst, indem es ein Blase einfügt. 
• Excisionsreparatur
  • Mutation durch UV-Strahlung (Thymidin Dimere) werden erkannt, der Strang mit dem Fehler wird geschnitten, Exnuclease verdaut die fehlerhafte DNA vom offenen Ende aus. Dann wird die Lücke durch die DNA Polymerase wieder gefüllt. 
• Postreplikative Reparatur
  • Mutation (Thymidin Dimer) wird bei Replikation zur Lücke, welche anhand des komplementären Teils des gesunden Stranges von der DNA Polymerase gefüllt wird. Die Mutation bleibt zwar, aber der Strang wird repariert. 
• Doppelstrangbruchreparatur
  • Der Bruch wird gefunden und die 5' des Bruches entfernt (verdaut). das 3' Ende geht in die homologe Region des Schwesternchromatides über. Es findet eine DNA-Synthese über der beschädigten Region statt. Der Heteroduplex wird aufgelöst und die Lücken mit DNA-Synthese gefüllt. 

Die Endregionen der Chromosomen bestehen aus nicht codierenden, repeptivien Sequenzen. Beim Menschen TTAAGGG. Da diese aber bei jeder Replikation kürzer werden, exisitiert die Telomerase, welche einen RNA Primer nutzt, um den Matrizenstrang am 3' Ende zu verlängern. Die Lücke auf dem Tochterstrang wird dann durch die DNA Polymerase gefüllt, welche den Primer nutzt, den die Telomerase dort gelassen hat.

1. DNA muss an präzisen Stellen geschnitten werden durch Restriktionsenzyme
2. DNA-Stücke müssen wieder mit sich selbst oder anderen Stücken zusammengesetzt werden durch DNA-Ligase
3. DNA muss amplifizierbar sein, also eine Klonierung möglich
4. die Sequenz muss erkannt werden

Enzym welches DNA an bestimmten Orten scheidet

Ringförmiges "Minichromosom". Tauschen Erbinformationen untereinander aus.

Nicht an die bakteriellen Chromosomen gebunden und deshalb leicht isolierbar. Es kann sich replizieren, enthält ein Resistenzgen und viele Kopien in einer Zelle. 

Plasmide werden als Vektoren gebraucht.

Ermöglichen die Vermehrung einer Fremd-DNA. 

Der Vektor wird an vorgegebener Stelle durch spezifisches Restriktionsenzmy geschnitten. Dies führt zu einem "sticky" und einem "blunt" end. 

Eine neue Fremd-DNA wird eingesetzt. Die Fragmente halten sich aneinander durch die Basenpaarung an den jeweiligen Enden. Das Fremd-DNA-Fragment wird durch das selbe Restriktionsenzym hergestellt. 

Die noch bestehenden Lücken werden durch DNA Ligase versiegelt (Phosphodiesterbindung), und übrig bleibt eine rekombinante DNA.

1. Isolation von plasmidDNA und anderer DNA
2. Andere DNA wird über Restriktionsenzyme in Plasmid gepflanzt
3. Plasmid wird in Bakterium eingepflanzt 
4. Zellen werden geklont

Ermöglicht Gentransfer. Dies indem Zellkultur mit gewünschter DNA gemischt werden. Danach wird die Mischung unter Strom gestellt. Zellen nehmen DNA durch Löcher in Membran auf. Zellkultur erneut auftragen und nach Kriterien filtern. Solche Kriterien sind z.B. ein selektiver Nährboden.

Polymerase chain reaction. 

Hat zum Ziel, DNA zu replizieren. Besteht aus dem gleichen, sich wiederholenden Zyklus: 

1. Denaturation (95°) um die Stränge der DNA zu spalten
2. Hybridation (Anheftung der Primer)
3. Synthese des komplementären Stranges durch Taq DNA Polymerase

Da die DNA durch die Phosphatgruppen negativ geladen ist, wandert sie in Richtung der Anode (+). Die DNA Moleküle lagern sich dann nach Grösse (absteigend) an, da die kleineren Moleküle schneller durch das Gel wandern. 

Restriktionsanalyse. Eine markierte Sonde bindet hier spezifisch die Fragmente, welche ihr komplementär sind. 

1. Präparation der Fragmente (Mischen von DNA + Restriktionsenzymen)
2. Elekrophorese
3. Blotting
   1. DNA wird mit einer basischen Lösung denaturiert, was die dsDNA zu ssDNA macht
   2. DNA von dem Elektrophoresegel auf ein Nitrocellulosefilter übertragen (BLOTTING)
   3. DNA wird dann mit NaCl neutralisiert
   4. Der Filter (auf welchem die DNA Fragmente nun positionniert sind) wird dann einer Sonde ausgesetzt, welche radioaktiv markiert und für ein spezifisches Gen ist. Diese Sonde wird mit einer kurzen Sequenz des Genes basenpaaren. 
   5. Filter wird Röntgenstrahlung ausgesetzt, welche die gesuchte Frequenz hervorheben wird. 

1. Geklonte DNA-Fragmente werden mit Restriktionsenzymen geschnitten
2. Fragmente werden über Gelektrophorese getrennt
3. Erstellung von theoretischen Modellen welche mit den Resultaten übereinstimmen
4. Gegentest mit doppelter Enzymverdauung

1. Mischen von ssDNA mit DNA Polymerase, dATP, dCTP, dTTP und dGTP und einem radioaktiv markierten Primer
2. Die obere Mischung wird in vier weitere Mischungen aufgeteilt, wobei in jede ein anderes ddNTP (Dideoxynukleotid) hineinkommt
   1. Diese ddNTPs stoppen die Synthese der DNA, sobald sie eingebaut werden. 
3. Es entstehen DNA-Fragmente unterschiedlicher Länge, welche in jedem einzelnen Ansatz mit dem gleichen ddNTP enden. 
4. Nach dieser Kettenabbruchreaktion werden die markierten Abbruchprodukte mittels Elektrophorese der Länge nach aufgetrennt. 
5. Indem die vier Ansätze verglichen werden, kann die Sequenz nach Exposition des radioaktiven Gels auf einen Röntgenfilm, abgelesen werden

• Identifizierung von Personen; Polymorphismen und Fingerprinting
• Gentherapie
• Pränatale Diagnose
• Transgene Tiere
• Klonieren von Geweben und Lebewesen

Herstellung von genetisch modifizierten Organismen oder Herstellung von rekombinanten Proteinen

Restriction fragment length polymorphism

Mithilfe von Polymorphismen werden verschiedene Genome verglichen

Clustered regularly interspaced short palindromic repeats

CRISPR/Cas9 erlaubt es, ein fehlerhaftes Gen durch ein gesundes zu ersetzen. Die sgRNA erkennt hierbei eine spezifische Sequenz, die dann durch Cas9 geschnitten wird. Eine gesunde Sequenz wird dann homolog eingefügt. 

• Transformation mit den 4 embryonalen Genen (Yamanaka factors)
• Ergibt induzierte pluripotente Stammzellen
• Diese können durch spezifische Wachstumsfaktoren differenzieren

Autosomal rezessiv: 

• Merkmal kommt nicht in jeder Generation vor

Autosomal dominant: 

• Merkmal kommt in jeder Generation vor

Geschlechtsgekoppelt: 

• Ungleiche Verteilung zwischen Geschlechtern

Cytoplasmatischer Erbgang: 

• Stammt ausschliesslich von Ovozyte