Genetikk Flashcards
Hva gjør regulering av genuttrykk?
Det regulerte genuttrykket gjør at celler kan utføre spesialiserte oppgaver som respons på ytre stimuli og som differensierte vev
Hva er genuttrykk?
Hvilke gener en celle uttrykker. Enkelte gener uttrykkes i alle celler, mens andre gener kun er uttrykt i enkelte celletyper. Disse genene fører til produksjon av proteiner, som er involvert i grunnleggende/spesialiserte prosesser i cellen.
Hvordan kan genuttrykket reguleres som respons på ytre stimuli?
Endringer i kromatinstruktur som fører til at et gen kan være inaktivt/aktivt en periode. Fx DNA-metylering eller modifiserte histonproteiner.
Forklar hvordan celler i vev vet hvilket vev de skal differensiere til
Hukommelse kan være både i form av tilbakekobling og i form av epigenetisk nedarvede endringer av kromatinstruktur
Epigenetikk må til for at en prolifererende celle skal beholde dens identitet, slik at genuttrykket som er ansvarlig for den identiteten blir husket og arvet til dens datterceller gjennom påfølgende celledelinger
Positiv feedback er også nødvendig for å etablere den selvopprettholdende syklusen av genuttrykk, som tillater en celle å forbli til en bestemt forutsetning og så å transportere den bestemmelsen til dens avkom
Arves alle genuttrykk?
Nei, kromatinstrukturen er dynamisk - så kun enkelte deler av DNA-sekvensen kan arves
Hvordan regulerer transkripsjonsfaktorer og positiv tilbakekobling genuttrykket?
Transkripsjonsfaktorer øker produksjonen av seg selv via en positiv tilbakekobling, som dersom den først er påskrudd alltid vil være det - hvilket gir cellen hukommelse. Hver gang cellen deles blir nemlig reguleringen fordelt til begge datterceller, der den fortsetter å stimulere den positive feedback loopen. Positiv feedback er på den denne måten nødvendig for å etablere den selvopprettholdende syklusen av genuttrykk, som tillater en celle å forbli til en bestemt forutsetning og så å transportere den bestemmelsen til dens avkom.
Nevn ulike kromatintilstander
Tettpakket kromatin som ikke er tilgjengelig for transkripsjon
Remodellert kromatin der histonene har blitt acetylert/deacetylert, for å gjøre promoteren mer/mindre tilgjengelig for RNA-polymerase II
Metylering av cytosin i DNA, som påvirker pakkingen av kromatinfiberet slik at DNAet ikke blir uttrykt
Hvilke nivå kan genuttrykket reguleres på?
Transkripsjon
RNA-splicing eller annen prosessering
Eksport fra nucleus til cytosol
Translasjon
Degradering av mRNA-molekyler
Proteinsyntese
Degradering av proteiner
Hvilket nivå er viktigst for regulering av genuttrykket?
Kontroll av transkripsjon
Hvordan velger en metode for molekylærgenetisk undersøkelse?
Valg av metode avhenger av det som skal undersøkes
Hva er grunnlaget for flere av de molekylærgenetiske metodene?
Hybridisering
Hvordan foregår FISH?
Hybridisering av cellekjerne-DNA med bruk av fluorisert probe
Antallet fargede signaler kan si noe om det er delesjoner/duplikasjoner til stede
Hvordan foregår PCR?
En må ha en primer og dermed må en ha kunnskap om DNA-sekvensen som grenser til det en ønsker å danne kopier av. Primeren bidrar med en 3’-ende, som syntese kan begynne fra. Så dannes det relativt korte fragmenter på <5000 basepar og kortere. Deretter igangsettes flere sykluser av dette.
PCR-metoden danner mengder av DNA som lar seg påvise og analysere
Hvordan foregår sekvensering?
Teknikken bruker DNA-polymerase sammen med spesielle kjedeterminerende nukleotider, for å danne kopier av DNA-fragmentet som skal sekvenseres. DNA-kopiene varierer i lengde med en nukleotide. Hver ende av kjedene vil så detekteres og en kan oversette informasjonen til en nukleotidsekvens.
Hvilken oppløsning har de ulike molekylærgenetiske metodene?
De er enten på gennivå eller på kromosomnivå avhengig av hva de er ute etter
Hvilke genfeil/kromosomfeil kan påvises med molekylærgenetiske metoder?
Kreft, arvelige sykdommer og kardiovaskulære sykdommer…
Monoploidi og polyploidi som vil si endret kopiantall av alle kromosomer, samt monosomi og trisomi som vil si endret kopiantall av ett kromosom
Delesjon/duplikasjon av et område på et kromosom, som fører til et syndrom
Døvhet, autisme og kortvoksthet…
Nevn enkelte kjente mutasjoner og hvordan de kan påvises
Trisom 18 eller Edwards syndrom, som kan avdekkes ved bruk av kromosomanalyser
Delesjon av et område på kromosom 22, som fører til diGeorge-syndrom - som kan avdekkes ved bruk av FISH
Hvordan kan kjente mutasjoner påvises?
Fordi nukleotidsekvensen for flere genomer er kjent og lagret i offentlige databaser er det enkelt å danne prober for å påvise en bestemt mutasjon. Sekvensering er ikke nødvendig for å detektere selve sekvensen først. Påvisning av kjente mutasjoner kan dermed utføres mer direkte.
Hva må til for å kunne påvise en ukjent mutasjon?
DNA-sekvensering
Hvorfor utvikles det stadig flere metoder innen molekylærgenetisk analyse?
For å automatisere og kunne analysere i større skala
Hva viser fysiske genkart?
Fysiske genkart viser hvor gener er plassert i genomet. De viser posisjonen og sekvensen til de omtrent 20 000 proteinkodende genene, samt et tilsvarende antall RNA-kodende gener i genomet.
Hva er genetiske kart?
Genetiske kart viser hvor gener er plassert i forhold til hverandre ved å anvende kobling/linkage mellom genetiske markører.
Avstanden mellom genene kan fremstå feil
Hva kan info fra genetiske kart brukes til?
Kartene kan vise at en sykdom overført fra foreldre til barn er koblet til et spesielt gen. Slike genetiske kart har vært viktige for å isolere mutasjoner, som er ansvarlige for genetiske sykdommer.
Slik info fra genetiske kart kan brukes til å utvikle diagnostisk utstyr og mulig behandling
Hvordan kan en finne den molekylære basisen for monogene sykdommer?
En identifiserer markørene som alltid ko-segregerer med sykdommen, dvs ingen rekombinasjon mellom sykdomsgenet og markøren. Dersom det er tilfellet må sykdomsgenet være lokalisert nær markøren. Posisjonen til markøren er kjent. Da vet en indirekte posisjonen til sykdomsgenet. En detaljert analyse for DNAet i den regionen - for å se etter delesjoner, insersjoner og andre funksjonelle abnormaliteter i DNA-sekvensen for affiserte individer kan deretter lede til en presis identifisering for genet.
Nevn noen sykdommer som kan forårsakes av misregulert genuttrykk
"Cornelia de lange"-syndrom Arvelig diabetes Autoimmunitet Hjerte/karsykdommer Kreft
Hvilke faktorer er involvert i regulering av genuttrykk?
Transkripsjonsfaktorer
Cohesin
Faktorer som regulerer kromatinstrukturen
Pauseoppheving-faktorer og elongeringsfaktorer
MikroRNA og “long noncoding RNA”
Hva gir opphav til misregulert transkripsjon?
Tapt/endret funksjon av transkripsjonsfaktorer som aktivatorer, koaktivatorer, pause-release og elongeringsfaktorer eller proteiner som regulerer interaksjoner mellom enhancer - promoter som fx cohesin gir opphav til misregulert genuttrykk
Hva er MODY eller monogen diabetes forårsaket av?
“Loss of function”-mutasjon i DNA-bindende aktivator
Varianten arves autosomalt dominant. Denne arvelige formen for diabetes er assosiert med redusert glukoseopptak og redusert insulinsekresjon.
Hva er AIRE viktig for?
Regulering i epitelceller i thymus, som stimulerer elongering av transkripter i gener med en pauset RNA-polymerase II. AIRE sørger dermed for at epitelcellene i thymus uttrykker proteiner og presenterer disse for umodne T-celler.
“Loss of function”-mutasjoner i AIRE er ansvarlig for APS1. Når AIRE er mutert blir nemlig en rekke proteiner ikke presentert og disse vil fremtå som fremmed for T-celler i perifert vev.
Hva regulerer mikroRNA?
MikroRNA kan regulere stabilitet og translasjon av mRNA. Misregulert uttrykk av mikroRNA vil derfor påvirke mengden protein som produseres.
Hva er misregulert uttrykk av mikroRNA assosiert med?
Kardiovaskulær sykdom
Hva er lncRNA?
Ikke-kodende RNA-molekyler
Spiller en viktig rolle i normal cellemetabolisme og i embryonal utvikling gjennom å påvirke genuttrykk. Misregulert uttrykk er forbundet med en rekke utviklingsdefekter og med ervervet sykdom inkludert koronarsykdom, autoimmune sykdommer, nevrologiske sykdommer og kreft.
Hvordan er lncRNA bygget opp?
RNA-molekyler som er mer enn 200 nukleotider i lengde. Long noncoding RNA har strukturelle domener; som kan sanse og binde andre RNA-molekyler, proteiner og muligens også DNA.
Hvordan kan lncRNA påvirke genuttrykk?
LncRNA kan lede andre proteiner til promotere/gener, som igjen påvirker genuttrykket. Fx kan ANRIL rekruttere repressorkompleksene PRC1 og PRC2, som danner tett kromatinstruktur og hemming av tumorsupressorlokuset INK4b-ARF-INK4a.
Hva er Hardy-Weinbergs prinsipp og hva kan det brukes til?
Under visse forutsetninger kan en beregne genotype-frekvenser fra allelfrekvenser og motsatt i populasjoner. I en ideell populasjon der to alleler har frekvensene p og q vil genotype-frekvensene kunne beregnes ut fra prinsippet:
p2 + 2pq + q2 = 1
Uansett hvilken allelfrekvens som er tilstede i populasjonen vil det resultere i genotypefrekvenser tilsvarende p2 + 2pq + q2 og disse genotypefrekvensene vil forbli konstante mellom generasjoner så lenge allelfrekvensene forblir konstante, samt at andre forhold blir opprettholdt
Hvilke faktorer kan forstyrre Hardy-Weinbergs likevekt?
Genetisk drift
Seleksjon
Ikke-tilfeldig formering
Hvordan kan en vise at gener og miljø predisponerer for komplekse sykdommer?
Familiestudier
Tvillingstudier
Genome wide assosiation studies
Hvordan kan en måle bidragene fra gener og miljø for komplekse sykdommer?
Tvillingstudier kan brukes fordi de åpner for å kunne studere betydningen av gener og miljø for utviklingen av en sykdom når 2 individer er 100% genetisk identiske, samt 50% genetisk identiske
Hvilke metoder brukes for å identifisere gener som er involvert i komplekse sykdommer?
Kort avstand mellom markører og sykdomsgenet tilsier mindre sannsynlighet for rekombinasjon og at markøren er koblet til sykdomsgenet
Nevn et eksempel på en sykdom, der den genetiske basisen er delvis forstått
Alzheimer
Hva behandler de fleste medisiner i dag til forskjell fra ny teknologi innen genetikk?
Symptomene
Hva er viktig for å gi rett behandling?
Rett diagnose
Hvilken behandling kan man gi ved enzymdefekt?
Fjerning av opphopende skadelige stoffer
Diettrestriksjon
Enzymerstatning-terapi
Proteinerstatning-terapi
Nevn en type målrettet behandling tilpasset genotype
Behandling tilpasset ulike cystisk fibrose-mutasjoner
Hva er målet med genterapi?
Behandle og eliminere årsaken til sykdom
Hva er den største begrensningen til genterapi?
Sikker og effektiv overføring
Nevn genterapi-metodene
ex vivo, in vivo og in situ
Hva er genredigering?
Gjør det mulig å legge til, fjerne eller endre genetisk materiale på spesifikke områder i genomet
Hva er molekylærgentisk utredning eller gentesting?
Analyser av menneskets arvestoff både på nukleinsyre- og kromosomnivå av genprodukter, samt deres funksjon og organundersøkelser - som har til hensikt å gi info om menneskets arveegeneskaper
Hva er nytteverdien ved molekylærgenetisk utredning?
Å identifisere årsaken gjør at en kan følge opp pasienten/familien
Det gjør også at det tilføres kunnskap, slik at en kan identifisere pasienter
Hva gir arvelig økt risiko for kreft?
En arvelig form for kreft initieres når en celle i en pasient som er heterozygot for en mutasjon i “tumor supressor”-genet gjennomgår en hendelse som inaktiverer det andre allelet
Hvorfor utføres prenatal diagnostikk?
Pga funn ved ultralyd eller non-invasiv prenatal test, dvs NIPT eller kjent genetisk sykdom i familien
Dette er for å avdekke alvorlige kromosomavvik/genfeil. Slik kan en tilrettelegge videre svangerskap og etter fødselen.
Hvordan utredes syndromer?
Metoden for utredning avhenger av hvilket syndrom som mistenkes
En autosomal recessiv sykdom forekommer i en populasjon med en frekvens på 1 av 40 000. Hvor mange er bærere for denne sykdommen?
En kan her anta at frekvensen av det normale allelet er tilnærmet lik 1, dvs p
q x q = 1 av 40 000
Dvs at q er kvadratroten av dette, som er 1/200
Antallet bærere for denne sykdommen er lik 2pq, som i dette tilfellet vil være tilnærmet lik 2q - dvs 1/100
Hvordan kan en unngå irreversible skader ved Føllings sykdom?
Føllings sykdom behandles med fenylalanin-fattig diett. Kosten må inneholde svært lite protein og i tillegg må en ta en proteinerstatning, der fenylalanin er fjernet og tyrosin er tilsatt i større mengder.
Dietten må tilpasses den enkelte ut fra blodprøver, som tas jevnlig. Så lenge verdiene følges nøye og ikke blir for høye mener en i dag at dette er uskadelig for personer som har vært godt behandlet fra spedbarn-alder og som er jevnlig i kontakt med behandlere, samt tar blodprøver regelmessig.
En sykdom har full penetrans. Hvilken av følgende observasjoner peker kraftigst mot autosomal dominant arv?
Syk mor/far har en frisk datter/sønn
Når sykdommen er dominant X-bundet vil alle døtre bli syke dersom far er syk. Syk far og frisk datter utelukker X-bundet arv.
Hvilken egenskap ved adenovirus-vektoren er en av fordelene med å benytte den?
Lav risiko for at vektoren skaper mutasjoner i vertens genom. Vektoren integreres nemlig ikke i vertens genom.
Vektoren er modifisert for å minimalisere immunologisk respons, men dette er vanskelig å unngå
En kvinne har en bror med cystisk fibrose. Deres foreldre er friske. Hva er sannsynligheten for at hun er bærer for sykdomsallelet for cystisk fibrose?
50%
En gutt har fått påvist en relativt normal genetiske tilstand, som også hans farmor hadde. Ingen andre i familien er kjent for å ha samme tilstand.
Hvilken arvegang er mest sannsynlig?
Autosomal recessiv der foreldrene er bærere for tilstanden
En multifaktoriell sykdom i en populasjon viser følgende konkordansrater når den studeres i eneggede/MZ og toeggede/DZ tvillinger:
MZ: 0,8
DZ: 0,7
Hva forteller disse tallene om sykdommen?
Lik konkordans mellom MZ og DZ indikerer at sykdommen i hovedsak er forårsaket av miljø og lite av genetikk. Det er fordi ulikheten i genetikk mellom DZ-tvillinger ikke spiller en rolle.
Hvilken funksjon har AIRE i transkripsjon?
Stimulerer elongering
En gutt er til genetisk utredning pga et avvikende utseende og sen psykisk utvikling
Hvilken molekylærgenetiske analyse vil du benytte for å finne årsaken til hans sykdomsbilde?
Array CGH som brukes til deteksjon og karakterisering av mikrodelesjon-syndromer
Om 75% av individer med en gitt genotype konsekvent ikke får barn med personer som har lik genotype som dem selv, hvilken effekt vil det ha på genotype-fordelingen i populasjonen over tid?
Negativ seleksjon som vil si økt andel heterozygote på bekostning av homozygote
Hvilken analyse er det best å bruke for å få bekreftet/avkreftet diagnosen Downs syndrom?
Karyotyping
4/5 barn i familien, herunder 2 gutter og 2 jenter er syke - men med varierende alvorlighetsgrad. Ingen av foreldrene er syke.
Derimot hadde barnas mormor sykdommen og det samme gjelder morens bror
Hvilken arvegang er mest sannsynlig?
Mitokondriell arv med heteroplasmi. Mor må være symptomfri.
I en familie med 3 jenter og 3 gutter viser 2 gutter, samt 1 jente lik sykdom som sin mor. Hvilken arvegang er minst sannsynlig?
X-bundet recessiv
Ved en MLPA-analyse ble det funnet en delesjon av ekson 50 i dystrofingenet i en ung gutt med muskelsykdom
Hvilken behandling er det sannsynlig at han fikk tilbud om?
En ekson-skipping protokoll der ekson 51 hemmes. Det fører til at leserammen beholdes.
En får dannet et protein som mangler enkelte eksoner, som forventes å gi fenotype som ved Beckers muskeldystrofi
Hva er økt risiko for autoimmunitet assosiert med?
Redusert presentasjon av egne antigener i thymus
Hvilken type gen er oftest årsak til arvelig kreft?
“Tumor supressor”-gener
Hva viser frekvensen ved X-bundet recessiv arv?
Frekvensen av syke guttebarn vil være lik frekvensen av sykdomsallelet
En gutt har en søster med en X-bundet dominant tilstand med full penetrans
Deres mor er frisk
Hva er sannsynligheten for at også gutten er syk?
Frisk mor vil si at hun ikke har mutasjonen. Guttens søster må ha arvet det muterte X-kromosomet fra sin far. Gutter arver sitt X-kromosom fra mor.
0% sannsynlighet
En gutt har en søster med en X-bundet recessiv sykdom. Deres far har også sykdommen. Hva er sannsynligheten for at også gutten har sykdommen?
50%
Datteren må ha arvet et mutert X-kromosom både fra far og fra mor
Hvordan initieres replikasjon?
Langs DNA-molekylet er det lokalisert flere replikasjonsorigo, som har en struktur som gjenkjennes. Her festes MCM og helicaseaktiviteten aktiveres.
Replikasjonen begynner med en RNA-primer.
Hvordan dannes primere på Okazaki-fragment?
DNA-primasekomplekset danner først en 8-12 nukleotider lang primer. Når denne er fullført tenker en seg at DNA-polymerase alfa sender et elektron gjennom DNA-kjeden til p58-subenheten, som så løsner. DNA-polymerase alfa forlenger så primeren med omtrent 20 DNA-trinn før polymerase delta tar over og fortsetter forlengelsen av okazaki-fragmentet.
Hvordan koordineres DNA-syntesen i leading og lagging strand?
Flere primere dannes på lagging strand. Lagging strand syntetiseres nemlig i mindre fragmenter fra hver sin primer og i motsatt retning av replikasjonsgaffelen. Leading strand syntetiseres kontinuerlig fra en primer og i lik retning som replikasjonsgaffelen. Syntesen av begge kjedene er dog nøyaktig koordinert.
Hvordan fjernes eldre primere i lagging strand?
Polymerase delta kjører over primeren i det forrige fragmentet
Endonukleaser rekrutteres og kutter av deler av primeren
DNA-ligase danner en fosfodiesterbinding mellom det eldre og nye fragmentet
Hva foregår dersom replikasjonskomplekset møter en DNA-skade?
Flere typer DNA-skader fører til at polymerasene blir blokkert og replikasjonen stanser. En slik stans gjør cellen i stand til å reparere DNA-skaden. Dersom større skader oppstår kan cellen velge å gå inn i programmert celledød, for å unngå å introdusere mutasjoner. En del celler kan ikke ofres på denne måten og det finnes derfor en gruppe polymeraser som kan polymerisere over skadene.
