Genetik 3. Gene, Genom

• DNA-Sequenzierung ist die Bestimmung der Reihenfolge aller Basenpaare eines Organismus.
• Die Methode nach Sanger ist eine Kettenabbruch-Methode.
• Sequenzierung ganzer Genome umfasst die Bestimmung der Reihenfolge aller Basenpaare eines Organismus.
• Uniparentale Erbgänge führen zu einem nicht-Mendel´schen Erbgang der betroffenen Merkmale.
• der Phänotyp, der ausschließlich von der mütterlichen Seite bestimmt wird (maternal vererbt).
• Bei uniparentalen Erbgängen sind die Organell-Gene nicht mit den Kerngenen koppelt.
• Uniparentaler Erbgang ist erkennbar an unterschiedlichen Geno- und Phenotypen bei reziproken Kreuzungen.
• Euchromatin: Transkriptions-aktives Chromatin; Während der Interphase (Zellzyklus) dekondensiert (ausgestreckt). Während der Mitose und Meiose kondensiert.
• das Werner -Syndrom führt zu einem frühen Altern als Folge einer unkontrollierten Telomerverkürzung (Vergreisungssyndrom).
• Heterochromatin: Transkriptions-inaktives Chromatin; liegt immer kondensiert vor. Enthält repititive DNA
• Karyotypisierung: Bestimmung des Karyotyps einer Zelle/eines Organismus
• Sichtbarmachung von bestimmten DNA-Abschnitten durch Hybridisierung (Anlagerung einer markierten komplementären DNA-Sonde an einen bestimmten Abschnitt der chromosomalen DNA)
• Heterochromatin: dicht anfärbbare Regionen (enthalten weniger Gene) Euchromatin: schwach anfärbbare Regionen (enthalt viele Gene)
• Pro Replikation/Zellteilung kommt es dadurch zu einer Verkürzung der Chromosomenenden.
• Sonderfall der DNA-Verdoppelung: Nach dem Erreichen der Telomersequenz bleibt am unteren Strang nach der Entfernung des RNA- Primers (in rot dargestellt) ein ungepaartes Einzelstrang Stück zurück.
• Status der Nukleosomen beeinflusst die Genexpression.
• Die sekundäre Struktur von Chromatin ist eine 30 nm superhelikale Struktur.
• Die tertiäre Struktur von Chromatin ist eine 30 nm-Fäden nehmen Schleifendomänenstruktur.
• Die quartäre Struktur von Chromatin ist ein Helikales Aufwinden der 200 - 300 nm Fäden ergibt dann Chromatiden.
• DNA ist in Nukleosomen verpackt (10 nm Einheit): Kern-DNA ist 2x um einen Komplex von 8 Histon-Proteinen gewickelt (Histon-Oktamer bestehend aus Core-Histon-Proteinen) zusätzlich gibt es das Linker-Histon H 1 , welches an außerhalb des Histon-Oktamers liegender DNA (Linker-DNA – kann unterschiedlich lang sein) bindet.
• Histone hat über 20% basische Aminosäuren und ist außerordentlich hoch-konserviert (viele identische Aminosäuren).
• Histon: 4 Core-Histone (H2A, H2B, H3, H4), je 2x im Oktamer vertreten>
• Diploid: zweifacher Chromosomensatz.
• Ein Komplex aus DNA und Proteinen (Histonen und Nichthistonproteinen) sowie kleineren Menge von assoziierter RNA bildet Chromatin.
• Nukleosomen sind die niedrigste Organisationsstufe der Chromatide.
• Chromatin ist ein Material aus dem die Chromosomen aufgebaut sind.
• Chromatin-Remodeling ist die Umstrukturierung von Chromatin (DNA bzw. Histonen) führt zu einem Öffnen (open chromatin) bzw. zum Schließen (condensed Chromatin) des Chromatins - dadurch wird die Genexpression reguliert.
• Ein Nukleosom besteht aus 2 DNA (146 bp) Windungen um ein Histon-Oktamer, Abstand zwischen Nukleosomen ca. 20-60 bp.
• Der Chromatinstatus wird durch Modifikationen der Histon-Proteine beeinflusst (z.B. Acetylation oder Methylation) – HISTON-CODE.
• Allele: verschiedene Formen desselben Gens.
• Heterozygot: Genetischer Zustand eines diploiden Organismus bei der Anwesenheit zweier verschiedener Allele (z.B. Aa).
• Alternatives Spleißen: erhöht die Anzahl der möglichen Proteinformen (Proteom) – größere Proteinvielfalt in manchen Organismen (z.B Mensch) als durch das Genom vorgegeben
• DNA-Polymorphismen: Polymorphismus bezeichnet in der Genetik das natürliche Vorkommen von Genom-Unterschieden in einer Population oder Art
• Unterschiede in der Genregulation können erklären warum Organismen mit relativ ähnlichem Genom ganz anders aussehen und andere Eigenschaften haben.
• HAPMAP-Projekt: Systematische Suche nach Gemeinsamkeiten/Unterschieden in den Genomen vieler einzelner Menschen: Genetik quantitativer Merkmale, Genetik polygener Merkmale.
• DNA-Polymorphismen: „genomweite Assoziationsstudien“ (GWAS) mit SNPs und Indels: > 30 Millionen Polymorphismen im humanen Genom, Hypothese: „ common disease common cause“.
• Der Einfluss der Umwelt/Gene ist beim Mensch schwer feststellbar.
• ENCODE-Projekt: Encyclopedia of DNA Elements; Eine Sammlung aller DNA-Sequenzen, die für ein Verständnis der Regulation genetischer Aktivität wichtig sind. Erstellung Plan der Funktion des humanen Genoms
• Einfluss der Umwelt ist stark abhängig von der untersuchten Population/Gruppe an Individuen.
• Polygenie: viele Gene sind für ein Merkmal verantwortlich, Pleiotropie: Ein Gen beeinflusst mehr als ein Merkmal.