Week 3 HC 6: Humaan genoom en genexpressie Flashcards
Componenten van het humane genoom
Mitochondriaal DNA
- Bevat genen voor functioneren mitochondriën
- Lengte: 16,5 kb
- Maximaal 1000 kopieen per cel
- Omvat minder dan 1% van totale DNA
Kern DNA
- Lengte bij haploïde cel: 3 miljard baseparen = 3000 Mb
- Humane chromosoom bevat 50-250 Mb DNA van 1,7 tot 8,5 cm lang
Genomen van andere organismen die worden gezien als simpeler kunnen groter zijn dus size isn’t everything
Algemene kenmerken van het humane genoom
Er zijn 19.804 eiwit coderende genen in humane genoom
Proteoom (volledig set eiwitten gecodeerd door het humane genoom) is veel complexer dan dat van intervertebrate organismen
Slechts 1,5% van humane genoom bestaat uit coderende sequenties (exoom). Meeste genen bevatten grote intronen
50% van humane genoom bestaat uit hoog repetitief DNA afkomstig van transposabele elementen
- Deze elementen hebben hun transposon activiteit vrijwel geheel verloren
Bepaling van sequentie, 5 stappen
1: Isoleren van DNA
2: Kloneren van DNA
3: Delen van DNA ordenen op de plek van het chromosoom
4: Specifiek deel DNA in kleine stukjes knippen
5: Sequencen van kleine stukjes DNA, waarna deze weer in goede volgorde worden gezet door overlap van de strengen
Hierdoor sequentie van hele DNA bekend
Vergelijking humaan genoom met andere dieren en zichzelf
Grootte van genoom bepaalt niet complexiteit van organisme/ dier
DNA verschillend tussen de mens = 1 op 1000 basen = 0.1%
- In totaal ongeveer 3 miljoen
DNA verschillend met chimp = 1 op 100 basen = 1%
3 Toepassing van humane genoomsequentie
Identificeren en kloneren van ziektegenen
- Inclusief genen die betrokken zijn bij het ontstaan van kanker
- Zoals BRCA2 en XLP
Identificeren van nieuwe genen die nauw verwant zijn aan bekende drug targetrs
- Biedt de mogelijkheid nieuwe farmacologische stoffen te ontwikkelen en oude te verbeteren
Vinden van mutaties die overgevoeligheid voor medicijnen veroorzaken
- Dosis kan worden aangepast en het risico van bijwerkingen aanzienlijk worden teruggebracht
Analyse van genexpressie met microarrays; cDNA microarrays
Verschillende celtypen zijn te onderscheiden door te kijken naar genexpressie in verschillende celtypen
- Welk gen brengen ze tot expressie
- Welk mate van expressie
Bij de oncologie wordt RNA uit tumor en gezond weefsel geïsoleerd
- Om te vergelijken
–> er worden labels aan gehangen –> geanalyseerd mbv microarray analyse
Microarray analyse
- Geen oplichting: genen niet tot expressie
- Gele uitslag: Even hard tot expressie in beide genen
- Rode of groene uitslag: Ene weefsel meer tot expressie dan andere
Vervolgens: Bioinformatica:
- Data verwerking
- Data interpretatie
- Clustering van genexpressie gegevens
Dan: Validering microarray data:
- Western blot
- RT-qPCR
Men krijgt inzicht in gene en moleculaire processen
Functionele analyse van genen
- Verbeterde diagnose en prognose
- Verbeterde individuele behandeling
Toepassing microarray
Diffuse Large B Cell Lymphoma (DLBCL)
- Vorm van leukemie
- Door cDNA onderscheidt tussen 2 soorten
GC B-like DLBCL en Activated B-like DLBCL
- Verschillende prognose en behandeling
Next generation Sequencing
Eerste genoom was 300 miljoen dollar, inmiddels is dat 1000 dollar
Genoom bepalen
- Vergeleken met referentie genoom
- Varianten in eiwit-coderende exons bepaald
- Varianten die genexpressie beinvloeden bepalen
- Gen duplicaties, kleine deleties, inserties bepaalt
- Voorspellen van eigenschappen: oogkleur, intelligentie, ziekterisico, verslaving
Ongeveer 44% van de genen zijn heterozygoot voor 1 of meer varianten (grote variabiliteit)
In praktijk toegepast:
- Mutaties opsporen
- Sequencen van RNA –> genexpressie profiel bepalen
- mRNA gesequenced
Veelzijdige benadering om genexpressie te begrijpen
- Enorm dynamisch bereik
- Gebruik van alternatieve promotoren
- Alternatieve splicing
- Allel-specifieke gen expressie
- Mutatie detectie
- Ontdekking van nieuwe exons, niet-coderende RNA’s, miRNA’s
