Genomet, evolusjon og livets opprinnelse Flashcards
Mutasjoner blir utsatt for negativ seleksjon dersom de gjør at individer med disse ikke kan få barn eller får færre barn enn normalt. Hvor sterkt seleksjonen virker, er blant annet avhengig av arvegangen til den aktuelle sykdommen. Vil seleksjonen vanligvis være sterkest ved autosomal recessiv eller ved autosomal dominant arvegang? Begrunn svaret.
Seleksjonen vil være sterkest ved autosomal dominant arvegang. Seleksjonen vil her vanligvis virke på alle individer med mutasjonen. Ved autosomal recessiv sykdom vil seleksjonen kun virke på homozygote syke, mens de friske bærerne (heterozygote) ikke vil bli selektert mot. Siden flertallet av personene som har mutasjonen vil være friske bærere, betyr det at flertallet av mutasjonene ikke vil bli selektert mot, i tillegg til arvegang vil fitness, seleksjonskoeffsient og penetrans påvirke grad av seleksjon.
Allelfrekvensen av en glukokinasemutasjon er 0,1% i en befolkning på 1000000 mennesker. Hvordan beregnes antallet som vil være heterozygote og homozygot for mutasjonen dersom befolkningen er i Hardy Weinberg likevekt?
Forutsetter bruk av Hardy Weinbergs lov om fordeling av genotyper i en populasjon i likevekt, ved to alleler kan loven skrives som p^2 +2pq + q^2 der p i dette tilfellet er allelfrekvensen av normalallelet og q er allelfrekvensen av mutasjonen. q^2 angir andelen som er homozygote for mutasjonen. I dette tilfellet er q^2 = (0,1%)^2 =(1/1000)^2 = 1/1000000. Antallet som er homozygot er derfor 1/10000001000000= 1. Andelen heterozygote er gitt ved 2pq der p=1-q= 1-(1/1000) = 0,999. Andelen bærere blir derfor 20,999*0,001= 0,2%. Andelen som er heterozygote for mutasjonen vil være 0,2% av 1000000 = 2000.
Omtrent halvparten av den humane genomskevensen består av repeterte elementer. Et av de mest utbredte er Alu-elementet. Gi en kort beskrivelse av dette.
Finnes flere millioner kopier av det i det humane genom. Sekvenslikheten mellom hver Alu element er svært høy (>85%) elementene er spredt ut nesten over hele genomet og er ikke samlet enkelte områder
SDHB genet er lokalisert i et område med høy tetthet av Alu elementer hos noen pasienter er det funnet delesjon av SDHB genet. Gi en kort forklaring på disse delesjonene kan ha oppstått.
De kan ha oppstått ved rekombinasjon mellom to Alu elementer som er lokalisert på hver side av SDHB genet.
Hva menes med uttrykket genfamilie? Og angi mulige mekanismer for dannelse av nye genfamilier.
En gruppe nær beslektede gener utgjør en genfamilie. I praksis må likhetene mellom DNA sekvensene overstige 25% (som representerer tilfeldig fordeling av de fore nukleotidene i ubeslektete sekvenser). For å kunne utvikle nye gener med nye funksjoner på basis av eksisterende gener er det nødvendig ned nye kopier som kan mutere mens “orginalen” fortsetter å ivareta funksjonene den er utviklet/selektert for å ivareta, det er fire hovedmekanismer for å danne kopier av gener:
- genduplisering ved ulik overkrysning
- replikativ transponering
- polyploidi
- dupliaksjoner av kromosomasegmenter
Hva menes med uttrykkene homologe, ortologe og parologe gener, og hva menes med uttrykket konvergens evolusjon?
Ortologe gener er gener som er blitt ulike pga artsdannelse
Parologe gener er gener som er blitt ulike som resultat av genduplikasjon innen et enkelt genom. Begge typer inkluderes i begrepet homologe gener. Strukturer gjennom evolusjonen kan utvikle fellestrekk fra utgangspunkt kalles det konvergent evolusjon.
Forklar hva som menes med begrepet polymorfisme
Vanlig genetisk variasjon. Et lotus med minst to varianter (alleler) hvor der mest sjeldne alleler har en allelfrekvens på over 1%
Beskriv minst tre typer polymorfismer som er utbredt i det humane genomet.
- Enkeltbase polymorfier (SNP)
- Mikrosatelitter (short tandem repeats, STR) feks. (CA) repetisjonsenheten er 1-6 bp og n varierer fra allel til allel.
3’ minisatelitter (VNTR) hvor repetisjonsenheten er 10-100bp og n varierer fra allel til allel.
4 kopitallspolymorfi (CNV) er områder på opptil flere hundre kB, kopiert to eller flere ganger på samme sted i genomet. - Strukturelle variasjoner hvor feks områder på opptil flere megabaser kan være invertert når en sammenligner to homologe kromosomer fra en person.
Forklar begrepet multifaktoriell arv
Ved multifaktoriell arv bidrar flere gener og miljøfaktorer sammen til fenotypen. Multifaktorielle egenskaper er ofte kvantitative egenskaper som feks blodtrykk, høyde og vekt. Ved multifaktoriell arv/sykdom kan man observere økt sykdomsforekomst i familier uten at det foreligger mendelsk arvegang. Ved slike sykdommer vil flere gener være viktige for risikoen for å utvikle sykdommen. Samspill med miljøfaktorer vil være avgjørende for om man utvikler sykdom.
Hva er segmentduplikasjoner, SINE og LINE elementer?
Segmentduplikasjoner defineres som DNA segmenter på en til flere hundre kilobaser som finnes i opptil flere dusin kopier på ulike steder i det humane genomet, og hvor kopiene er mer enn 90% like i sekvens. De ulike kopiene kan enten befinne seg på ett kromosom, eller på forskjellige kromosomer. SINE- og LINE- elementer (short/kong interspersed nuclear elements) er høyt repeterte sekvenselementer, de finnes spredt i det humane genomet og utgjør til sammen en tredjedel av genomsekvensen. SINE-elementene er 100-300 bp i utstrekning og det finnes over en mill SINE -elementer i det humane genomet. Et full lengde LINE element er 6-8 kb i utstrekning og DF finnes nesten en mill LINE elementer i det humane genomet.
Beskriv hvordan ikke-allelisk overkrysning kan gi opphav til genfamilier.
Ikke-allelisk overkrysning vil kunne gi opphav til duplisert områder i genomet hvis to områder med svært lik sekvens parres i meiosen og overkrysning mellom disse to homologe kromosomene så skjer innenforduplikasjonen. Da dannes en gamet hvor området mellom de to segmentduplikasjonene er duplisert, og en gamet med en delesjon. Gamletreneren med det duplisert området vil gi opphav til et individ hvor genene innenfor duplikasjonen finnes i en ekstra kopi. Hvis ikke dupliseringen av disse genene har negativ innvirkning på individets overlevelse og forplantningsevne, vil duplikasjonen kunne etablere seg i populasjonen. Over tid vil mutasjonene i de dupliserte genene kunne føre til at de blir noe forskjellige.
Fettceller friserer proteinhormonet leptin. Leptin har effekter på pubertetsutvikling via hjerneceller som uttrykker leptinreseptorer. Figuren under viser en familie hvor sykelig fedme og manglende pubertetsutvikling nedarves. Molekylærgenetisk undersøkelse viser mutasjon i genet for leptinreseptoren.
Figuren viser et familietre der søskenbarn har fått ni barn, hvorav to jenter og en gutt har får sykelig fedme.
Hvilken arvegang er sannsynlig?
Mest sannsynlig autosomal recessiv arvegang. Alle affiserte er i samme generasjon og foreldrene er i nær slekt, siden et x bundet allel ikke nedarves fra far til sønn er arvegangen i denne familien sannsynligvis autosomal.
Hva er sannsynligheten for at et barn der begge foreldrene er bærere for en autosomal recessiv sykdom får sykdom?
25%
Hva menes med forkortelsen SNP og forklar hva begrepet innebærer.
Single nucleotide polymorphism, en enkelt DNA posisjon som viser variasjon i en populasjon. Den sjeldneste forekommende varianten skal finnes i mer enn 1% av populasjonen. SNP vil dermed høre et lotus som har to eller flere alleler som kan identifiseres slik at den kan brukes som en genetisk markør.
Hva er en mikrosatelittmarkør
Et polymorft lotus som består av et varierende antall Tandemrepeterte bi-, tro- eller tetranuklotidenheter. De forskjellige allelene har ulikt antall repetisjoner av den tandemrepeterte enheten
