Samenvatting
Volledige samenvatting farmaceutische toepassingen moleculaire biologie
Samenvatting obv de lessen, gedetailleerd uitgewerkt
[Meer zien]Voorbeeld 4 van de 46 pagina's
Voorbeeld 4 van de 46 pagina's
In winkelwagen
Voorbeeld van de inhoud
H1: zelfstudie, behandelt hij niet (geen examenvragen ook niet)H2: moleculaire basis van genetische ziekten
Het centrale dogma van moleculaire biologie en ziekte
Mutaties: erfelijke veranderingen in de nucleotide sequentie van een chromosoom
Sommige veranderingen zijn subtiel (verandering in een enkel basepaar), anderen groter
(inversie, deletie, insertie van grote segmenten genetisch materiaal)
Mutaties kunnen leiden tot verlies of winst van functie:
- functieverlies-mutaties zijn meestal recessief in een diploïd organisme
- functiewinst-mutaties zijn vaak dominant over het wild-type allel
Mutaties die hele genen dupliceren kunnen leiden tot volledig nieuwe eiwitten met
verschillende functies
Centrale dogma van moleculaire biologie
● DNA replicatie: kopiëren van parenteraal DNA om dochtermoleculen te vormen met
een identieke nucleotidesequentie, hier mogen geen fouten gebeuren!
● transcriptie: delen van de genetische boodschap gecodeerd in DNA worden exact
gekopieerd naar RNA
● translatie: de genetische boodschap gecodeerd in mRNA wordt vertaald naar
ribosomen in een eiwit met een bepaalde aminozuursequentie
Mutaties in DNA kunnen leiden tot mutaties in eiwitten, die
kunnen leiden tot verkeerd vouwen (waardoor zeer stabiele
inactieve aggregaten vormen: eiwitten die niet juist vouwen
hebben blootgestelde hydrofobe oppervlakken wat hen “sticky”
maakt) & ziekte:
type 2 diabetes, alzheimer, parkinson, huntington,
creutzfeldt-jakob
=> deze ziekten worden ‘amyloidoses’ genoemd doordat de
vorming van amyloïd fibril aan hun moleculaire basis ligt
Mensen zijn diploïd (organismen waarvan de cellen 2 kopijen
van elk chromosoom hebben)
Humane somatische cellen bevatten 46 chromosomen (2x 22
autosomale en 2 sex chromosomen) (2m DNA/cel)
Na het sequencen was de volgende taak annotatie van het
genoom: informatie over de locatie en functie van genen en andere regulatoire en
functionele sequenties in een genoom
De meerderheid van het menselijk genoom bevat niet-coderende sequenties.
50% van het humane genoom bestaat uit transposons (mobiele DNA-segmenten die zélf
kunnen bewegen van de ene positie in het genoom naar de andere)
- “moleculaire parasieten”
- veel transposons bevatten genen die transposasen encoderen: enzymen die
transpositie processen katalyseren
1
, - retrotransposons (nauw verwant aan retrovirussen: transponeren van een
genetische locatie naar een andere door RNA-tussenproducten die terug omgezet
worden naar DNA door reverse transcriptie)
- LINEs/SINEs: long/short interspersed nuclear elements
3% van het humane genoom bestaat uit hoog-repetitieve sequenties namelijk
simple-sequence repeats (SSRs) en short tandem repeats (STRs)
- SSRs zijn meestal korter dan 10bp en worden miljoen keer herhaald per cel (vaak in
centromeren, telomeren)
- STRs zijn 3-6bp lang en worden tiental keer herhaald in tandem op een bepaalde
locatie in een chromosoom (vaak in forensisch onderzoek gebruikt want soort
vingerafdruk voor genoom, de 3-6bp is bij iedereen anders en ook hoe vaak die
herhaald worden)
80% van al het DNA (incl transposons) in het humane genoom wordt oftewel
overgeschreven naar RNA in minstens 1 celtype, of is betrokken bij een functioneel aspect
van chromatine structuur. Het is niet omdat ze niet coderen voor een eiwit dat je transcript
daarom onbelangrijk is.
De overblijvende 20% bestaat uit niet-overgeschreven, niet-gecodeerd DNA dat de
regulatoire elementen bevat die de expressie van de eiwit- en RNA-encoderende genen
bevatten.
Veel ziekte-veroorzakende mutaties liggen in deze regulatoire regio’s waardoor ze wss de
regulatie van 1 of meer genen beïnvloeden.
Waar komt menselijke variëteit vandaan (oogkleur, haarkleur, allergieën)
- sommige DNA-verschillen komen door deleties, inserties en kleine herschikkingen
- de meeste verschillen komen door single nucleotide polymorphisms
(SNPs: veranderingen in specifieke genoom baseparen in de DNA-sequentie van
homologe chromosomen en waarin elk van de alternatieve sequenties relatief
frequent voorkomen)
- 1 om de duizend bp verschillen 2 individuen ong
- genetische recombinatie tijdens meiose geeft mix & match van deze kleine
genetische variaties waardoor verschillende gencombinaties geërfd worden
- sommige SNPs zijn zo dicht bij elkaar op het chromosoom dat ze zelden beïnvloed
worden door recombinatie en vaak samen geërfd worden
- haplotype: een groep van SNPs die bijna altijd samen geërfd worden, zijn handige
markers voor bepaalde mens populaties en
individuen binnen populaties
Elk SNP in een haplotype kan gescheiden zijn van
het volgende SNP door duizenden bp en toch
beschouwd worden als “vlakbij” in de context van
chromosomen (miljoenen bp).
Haplotypen voorzien handige markers voor bepaalde
menselijke populaties & individuen binnen
populaties.
2
,Een haplotype definiëren vereist bepaalde stappen:
1. Posities die SNPs bevatten in de populatie worden geïdentificeerd in DNA-stalen van
meerdere individuen
2. Een set van SNPs die typisch samen geërfd worden wordt gedefinieerd als een
haplotype (elk haplotype bestaat uit de specifieke basen gevonden op de
verschillende SNP-posities binnen de gedefinieerde set)
3. Een subset van SNPs die een heel haplotype definiëren (“Tag SNPs” worden zo
gekozen dat ze elk haplotype uniek identificeren
Door enkel deze Tag-posities in genomische stalen van populaties te sequencen kunnen
onderzoekers snel identificeren welke haplotypes aanwezig zijn in elk individu.
Mitochondriaal genoom (mtDNA: kan enkel doorgegeven worden langs moeder) & het
y-chromosoom (langs vader) bevatten heel stabiele haplotypes want deze delen
ondergaan tijdens meiose geen recombinatie.
=> Haplotypes kunnen gebruikt worden als merkers om menselijke migratie te traceren.
Genoom-sequencing laat onderzoekers toe om haplotypes te identificeren die gelinkt zijn
aan ziekteprofielen, want SNPs en andere genoom-veranderingen liggen aan de basis van
verschillende pathologieën.
Sommige zeldzame genetische ziekten worden veroorzaakt door mutaties in mitochondriaal
DNA (mtDNA), dit doorgeven aan je kinderen kan nu vermeden worden door mitochondriale
vervang therapie (‘three parent babies’) of genoom bewerking
TYPES MUTATIES
Puntmutatie: een mutatie bestaande uit een verandering van een enkel basepaar
- technisch gezien zijn SNPs puntmutaties
- 2 categorieën puntmutaties:
I. transities: puntmutaties die resulteren in de uitwisseling van een
purine-pyrimidine basepaar voor een ander purine-pyrimidine
basepaar (C&G wordt T&A) (purines: A & G)
=> uitwisseling van basen met een gelijkaardige grootte, wat
makkelijker is voor een polymerase om te maken als fout dus
transities komen 10x vaker voor dan tranversies
II. transversies: puntmutaties die resulteren in (A<->T; A<->C; G<->T; G<->C)
(C&G wordt G&C of A&T)
- puntmutaties in eiwit-coderende regio’s kunnen resulteren in een veranderd eiwit met
partieel of volledig functieverlies & kan leiden tot ziekte/dood
- puntmutaties in eiwit-coderende regio’s kunnen ingedeeld worden obv hun effect op
de eiwitsequentie:
I. stille mutatie: nucleotide veranderingen die een codon produceren voor
hetzelfde AZ
II. missense mutation: nucleotide veranderingen die resulteren in een
verschillend AZ (kan soms een effect hebben maar hoeft niet altijd)
III. nonsense mutation: nucleotide veranderingen die resulteren in een
stopcodon, wat resulteert in een voortijdige afbraak van translatie en een
afgeknot eiwit, zijn meestal problematisch
- puntmutaties worden geproduceerd in een 2-stappen proces: een DNA-polymerase
incorporeert een fout nucleotide tijdens het replicatieproces (“mismatch”), dit is nog
geen mutatie omdat het gedetecteerd en hersteld kan worden door verschillende
3
, DNA herstelmechanismen. Zonder herstel wordt het wel een mutatie in de tweede
stap van replicatie waar de mismatch geïncorporeerd wordt in duplex DNA. Dit
resulteert in een nieuw, correct gepaard basepaar dat niet langer gedetecteerd kan
worden door herstelenzymen maar de originele sequentie verandert dus het is een
erfelijke mutatie.
- puntmutaties kunnen ook ontstaan door blootstelling aan mutagenen
- indels worden veroorzaakt door afwijkende recombinatie of door slippage (template
of nieuw-gesynthetiseerde streng) door de DNA-polymerase tijdens replicatie
- indels in eiwit-coderende regio’s zullen leiden tot frameshift mutaties (mutaties
veroorzaakt door insertie/deletie van een of meer gepaarde nucleotiden waardoor het
leesraam van codons tijdens eiwitsynthese verandert: het product heeft een
veranderde AZ-sequentie die begint aan het gemuteerd codon), door de frequentie
van stopcodons produceren deze mutaties meestal een afgeknot eiwit
- meestvoorkomende indel = insertie van 3 nucleotiden veroorzaakt wss door
template slippage tijdens replicatie, het geïnsereerde triplet is typisch ingebed in een
regio van triple herhalingen: het wild-type gen heeft een herhalende waaier codons
en het resulterend eiwit bevat een regio van herhalingen van hetzelfde AZ
- ondanks dat het mutant eiwit een beetje groter is dan het wild-type eiwit behoudt het
toch een zekere mate van functie
- veel menselijke ziektes worden veroorzaakt door de insertie van triplet sequenties:
‘triplet expansion diseases’ waarvan meer dan de helft polyQ (Huntington) en
polyR ziektes zijn (expansie van CAG & CGG codons die Gln en Arg respectievelijk
encoderen), het aantal triplet herhalingen correleert met hoe erg de ziekte is
(screening met PCR
primers)
Sommige type mutaties
bestaan uit veranderingen
in DNA-sequentie, meestal
veroorzaakt door
afwijkende recombinaties.
Deze types kunnen meestal niet hersteld worden:
● indels: mutaties veroorzaakt door de insertie of deletie van 1 of meer nucleotiden
van een gen of chromosoom (deletie chromosoom 5: cri du chat syndroom)
● duplicaties: de duplicatie van een groot stuk DNA wat leidt tot een verhoogd aantal
genen in het getroffen gebied
● inversies: mutaties veroorzaakt door de inversie van een groot segment DNA in een
chromosoom
● translocaties: mutaties veroorzaakt door uitwisseling van grote segmenten DNA
tussen niet-homologe chromosomen, translocatie kan resulteren in vorming van een
fusiegen: een hybride tussen 2 verschillende genen (= geassoceerd met kanker)
Euploidy: genoom met een normale chromosoomset voor die species
Aneuploidy: genoom met een chromosoom getal dat afwijkt van het normale chromosoom
getal voor die species, meestvoorkomende oorzaak: nondisjunction (het falen van
homologen (bij meiose) of zusterchromatiden (bij mitose) om correct te scheiden naar
tegenovergestelde polen), gebeurt spontaan.
Aneuploidy is meestal niet levensvatbaar, en degene die het wel zijn leiden tot ziekte (Down:
trisomie van chromosoom 21, Turner (XO): X-chromosoom monosomie)
In diploïde organismen kunnen verschillende situaties voorkomen:
4
Voordelen van het kopen van samenvattingen bij Stuvia op een rij:
√ Verzekerd van kwaliteit door reviews
Stuvia-klanten hebben meer dan 700.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet je zeker dat je de beste documenten koopt!
Snel en makkelijk kopen
Je betaalt supersnel en eenmalig met iDeal, Bancontact of creditcard voor de samenvatting. Zonder lidmaatschap.
Focus op de essentie
Samenvattingen worden geschreven voor en door anderen. Daarom zijn de samenvattingen altijd betrouwbaar en actueel. Zo kom je snel tot de kern!
Veelgestelde vragen
Wat krijg ik als ik dit document koop?
Je krijgt een PDF, die direct beschikbaar is na je aankoop. Het gekochte document is altijd, overal en oneindig toegankelijk via je profiel.
Tevredenheidsgarantie: hoe werkt dat?
Onze tevredenheidsgarantie zorgt ervoor dat je altijd een studiedocument vindt dat goed bij je past. Je vult een formulier in en onze klantenservice regelt de rest.
Van wie koop ik deze samenvatting?
Stuvia is een marktplaats, je koop dit document dus niet van ons, maar van verkoper sieuwkevanlooveren. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €7,99. Je zit daarna nergens aan vast.
Is Stuvia te vertrouwen?
4,6 sterren op Google & Trustpilot (+1000 reviews)
Afgelopen 30 dagen zijn er 67096 samenvattingen verkocht
Opgericht in 2010, al 14 jaar dé plek om samenvattingen te kopen