Genetik

• eventuell sind nur Teil des Körpers oder Teil eines Organs betroffen.
• Variabilität in der Symptomenstärke.
• klinische Diagnose und/oder molekulare Diagnose kann schwierig sein.

* Keine Hinweise für die Erkrankung in der Familie!
* Eine genetische Mutation, die weder Mutter noch Vater trägt und auch nicht weiter gibt.

* Eine Mutation während der Keimzellentwicklung.
* Mutation der Keimbahn hat keinen Einfluss auf Individuum der 2. Generation, wird aber an nächste Generation weitergegeben!

Mutation während der Keimzellenentwicklung.

vor allem für die genetische Beratung
• Mutation ist in somatischen Zellen nicht nachweisbar
• erhöhtes Wiederholungsrisiko bei scheinbarer Neumutation

Expression eines Merkmals wird, abhängig von der elterlichen Herkunft des Allels, bestimmt.

(Durch Imprinting ist eines der zwei elterlichen Allele des imprinteten Gens inaktiv und das andere aktiv. Dieses Muster betrifft alle somatischen Zellen eines Individuums. In den frühen Keimzellen wird das elterliche Methylierungsmuster wieder gelöscht und neu etabliert – die epigenetische Kodierung ist daher reversibel.

Die Expression imprinteter Gene ist für die normale Entwicklung eines Organismus sehr wichtig, da nur eine lesefähige Kopie des betreffenden Gens vorliegt. Einige Reihe genetischer Krankheiten wird mit Imprinting in Zusammenhang gebracht, z.B. das Beckwith-Wiedemann-Syndrom, das Silver-Russell-Syndrom, das Angelman-Syndrom oder das Prader-Willi-Syndrom.)

Uniparentale Disomie bedeutet, dass ein Individuum beide Exemplare (Allele) eines Chromosoms, oder Teile davon, von nur einem Elternteil geerbt hat.   ---> Homozygotie (2x dasselbe Chromosom)

Instabile Trinukleotid-Wiederholungen (Repeats)
Bei starker Expandierung eines Trinukleotid-Repeats (z.B. CGG beim fragilen X), d.h. anstelle von 50 Repeats sind über 200 Repeats vorhanden, kann es zu einer Inaktivierung eines Gens und zum Ausbruch der Erkrankung kommen.
(T-R expandieren wenn sie eine bestimmte Schwelle überschreiten ---> Mutation!)

Mimikry (Nachahmung) eines genetischen Defekts durch einen Umwelteinfluss.

* Können Vererbungsmuster verfälschen und Stammbaumanalysen erschweren.
* Können genetische Beratung erschweren.
z.B.Taubheit: Viele Fälle von sporadisch auftretender kongenitaler Taubheit beruhen auf Phänokopien.

- eine lysosomale Speicherkrankheit
• Enzymdefekt durch Mutation im a-Mannosidase-Gen
• autosomal-rezessiv vererbt

(Australien)
• produziert ein Alkaloid (trihydroxiliertes Indolizidin)
• bindet an a-Mannosidase-Enzym und blockiert seine Wirkung

Chromosomen

Gene liegen auf den Chromosomen!
Komplex von DNA und Proteinen (Histone)

* Die aus Chromatin bestehenden, in der Kernteilung als faden oder stäbchenartige Körper sichtbaren Träger der Gene.
(Waldeyer, 1888)

* Chromosomen bestehen aus Chromatin:
DNA + Histone und andere Proteine

alle Chromosomen einer Zelle sind sichtbar

in vivo: Nur Knochenmarkgewebe weist ausreichende Zellen in Mitose für Analysen auf
in vitro: Metaphasen-Chromosomen Präparation nach:
• Lymphozytenkultur (Kurzzeit-Kultur)
• Fibroblastenkultur (Langzeit-Kultur)    
Klinische Diagnostik Pränataldiagnostik
• Amnionzellkultur (Langzeit-Kultur)
• Chorionzottenzellkultur (Langzeit-Kultur)

• Blutprobe (Heparin) --> muss ungerinnbar gemacht werden
• Blutprobe mit Nährmedium plus Stimulans zur Zellteilung
• Zellkulturschrank: 72 Std., bei 37-40°C, 5% CO₂
• viele Lymphozyten in Zellteilung
• Kolchizin-Zugabe --> Mitose wird arretiert --> verhindert Funktion des Spindelapparates --> Chromosomen "bleiben stecken"
• Salzarme Lösung (hypothon)
• Methanol/Eisessig
• fixierte Metaphasen-Chromosomen _{(bei -20°C bis -80°C Lagern)}
• Aliquots von werden auf Objektträger aufgetropft
--> bei -80°C sind die Proben mehr oder weniger beliebig lange haltbar

• Muskelbiopsie steril entnommen
• Muskelbiopsie in Kulturflasche mit Medium überführen
• Zellkulturschrank: ab jetzt bis Schritt 6 immer bei 37-40°C, 5% CO₂
• Fibroblasten wachsen aus der Biopsie heraus
• Passagieren und kultivieren bis genügend Fibroblasten gewachsen sind (Synchronisation)
• Kolchizin-Zugabe - Mitose wird arretiert
• Fibroblasten mit Trypsin von Plastik ablösen und in Röhrchen überführen
• Salzarme Lösung (hypothon)
• Methanol/Eisessig
• fixierte Metaphasen-Chromosomen _{(bei -20°C bis -80°C Lagern)}
• Aliquots von werden auf Objektträger aufgetropft

Akrozentrisch wird ein Chromosom bei fast endständiger Lokalisation des Centromers genannt. In menschlichen Zellen sind 5 akrozentrische Chromosomen vorhanden. Dies sind die Chromosomen 13, 14, 15, 21 und 22.

Als submetazentrisch bezeichnet man Chromosomen, bei denen das Zentromer zwischen der Mitte und dem Ende des Chromosoms liegt. Dadurch ist der p-Arm kleiner als der q-Arm. Die Chromosomen der Gruppe B und E sind submetazentrisch.

Als metazentrisch bezeichnet man Chromosomen, bei denen das Zentromer in der Mitte des Chromosoms liegt, d.h. dass der p- und q-Arm des Chromosoms gleich lang sind. Chromsomen der Gruppe A und F sind metazentrisch.

Telozentrisch [von *telo- , griech. kentron = Mittelpunkt], Bezeichnung für Chromosomen mit endständig lokalisiertem Centromer, die folglich nur über 1 Chromosomenarm verfügen, d.h. monobrachial sind.

* Verbindungsstelle der Schwesterchromatiden
* Spindelfaseransatzstelle (eigentlich Kinetochor)

* Repetitive DNA-Sequenz an den Enden der Chromosomen
* Bei Vertebraten 100-1000 Wiederholungen eines 6er- Nukleotidblocks
z.B. beim Menschen die Basen T T A G G G

* Die Telomerase ist ein Enzym des Zellkerns bestimmter Zellen.
* Es stellt die Endstücke der Chromosomen, die so genannten Telomere, wieder her. Bei jeder Zellteilung geht ein Stück (ca. 100 Nukleotide) der Telomere verloren.
* Die Telomerase verhindert durch die Wiederherstellung der Telomere, dass die Chromosomen mit jeder Zellteilung kürzer werden, was zum Zelltod führen würde.

* In den meisten normalen Zellen ist die Aktivität der Telomerase nicht nachweisbar.
* Aktiv ist die Telomerase nur bei einzelligen Organismen sowie in Zellen der Keimbahn und Embryonalzellen bei mehrzelligen Organismen.
* Die Telomerase ist ausserdem aktiv in Krebszellen, wodurch sich diese unendlich oft teilen können.

….bestimmte Abschnitte von Chromosomen sind auch während der Interphase kondensiert und anfärbbar!

* Lässt sich während der Zellteilung gut anfärben!
* Lässt sich während der Interphase schlecht anfärben!
* Genreiche Regionen!
* Repliziert während der S-Phase des Zellzyklus früher als Heterochromatin!

* Lässt sich während der Zellteilung gut anfärben!
* Lässt sich während der Interphase besser anfärben!
* Genarme Regionen!?
* Repliziert während der S-Phase des Zellzyklus später als Euchromatin!

konstitutives Heterochromatin
* ist in identischen Positionen auf allen Chromosomen und in allen Zelltypen zu finden.
* Beispiel: Heterochromatin der Zentromer-Region und Telomer-Region

fakultatives Heterochromatin
* variiert in seiner Expression je nach Position auf dem Chromosom und Zelltyp.
* Beispiel: inaktiviertes X Chromosom

Die diploide Chromosomenzahl einer Zelle, auch als 2n bezeichnet, sagt aus, wie viele Chromosomen im Zellkern einer diploiden Zelle vorhanden sind.

Spermien und Eizellen weisen nur einen Chromosomensatz auf und enthalten deshalb nur n Chromosomen im Zellkern.

Ascaris megacephalus (Spulwurm)     2
Drosophila melanogaster     8
Lysandra atlantica (ein Schmetterling)     446
Homo sapiens     46

Fast alle Chromosomen treten in Bezug auf Länge und Lage des Zentromers in Paaren auf!
Die Partner eines Paares werden als homologe Chromosomen bezeichnet.
Eines der beiden homologen Chromosomen stammt vom Vater und das andere von der Mutter.

Die Chromosomen zeigen in der Metaphase eine klar erkenntliche Doppelstruktur auf.
Diese identischen Schwesterchromatiden sind das Resultat der S-Phase des Zell-Zykluses und sie sind durch ein gemeinsames Zentromer verbunden.