HC 3.6 Het humane genoom en analyse van genexpressie met microarrays en NGS Flashcards
Waaruit bestaat het humane genoom?
Het humane genoom bestaat uit mitochondriaal DNA (circulair DNA) en kern DNA. Op mitochondriaal DNA liggen enzymen die nodig zijn voor het functioneren van de mitochondriën. En stukken die coderen voor ribosomen.
Welke ziektes zijn met name gebonden aan fouten in het mitochondriaal DNA?
Spierziektes
Wat zijn de kenmerken van het mitochondriaal DNA?
Het mitochondriale DNA bestaat uit 16,5 kb. Maximaal 1000 kopieën per cel, dit omdat de cel wel tot aan 1000 mitochondriën kan bevatten (bijv. in een levercel of een spiercel). Mitochondriaal DNA maakt minder dan 1% uit van de totale hoeveelheid DNA.
Uit hoeveel baseparen bestaat het kern DNA en hoeveel bp heeft een chromosoom ongeveer?
Kern DNA (haploid (één kopie)): bevat 3.000.000.000 bp. De chromosomen zijn tussen de 50-250 Mb groot.
Hoe bepaal je de sequentie van het DNA?
Het bepalen van de sequentie van het menselijk genoom bestaat uit verschillende stappen:
- Isoleren van het DNA
- Kloneren van het DNA (met behulp van bacteriën): gekloneerd in wat kleinere stukken 100 kb
- Delen van het DNA ordenen op de plek van het chromosoom
- Een specifieke deel van het DNA in kleine stukjes knippen
- Sequencen van de kleine stukjes DNA (1kb), waarna deze weer in de goede volgorde gezet worden (door een overlap op de strengen).
Op deze manier wordt de hele sequentie van het DNA bekend.
Hoeveel eiwit-coderende genen hebben we en hoeveel RNA-only genen hebben we?
We hebben 19.831 eiwit-coderende genen. We hebben 25.959 ‘RNA-only’ genen.
Wat is het proteoom en waarom is die complexer dan dat van invertebrate organismen?
Het proteoom is de volledige set eiwitten gecodeerd door het humane genoom. Dit proteoom is vele complexer dan dat van invertebrate organismen (zoals het fruitvliegje en het bakkersgist). Dit komt omdat we introns en exons hebben, door verschillende exons aan elkaar vast te zetten hebben we een veel ingewikkelder proteoom.
Hoeveel procent van het genoom bestaat uit exonen? Hoeveel procent van het genoom wordt getranscribeerd?
De exons maken maar 1,5% van het humane genoom uit. Omdat de meeste genen veel en vaak grote intronen bevatten, wordt ten minste 1/3e deel van het genoom getranscribeerd.
Wat zijn de kenmerken van transposabele elementen?
Ongeveer de helft van het humane genoom bestaat uit hoog repetitief DNA afkomstig uit transposabele elementen = elementen die toevallig in het genoom terecht zijn gekomen. Deze hebben hun transposon activiteit bijna helemaal verloren, waardoor ze nu op een vaste plek blijven zitten. De repeterende elementen zijn vaak betrokken bij translocaties van chromosomen.
Komt het genoom van mens en muis overeen?
Een heel groot deel van het genoom van de muis is terug te vinden in het genoom van de mens. Met name het X-chromosoom komt goed overeen. Dit komt door de functie van het X-chromosoom om te bepalen of je een mannetje of vrouwtje bent. Tijdens de meiose (vorming van geslachtscellen) is het X-chromosoom minder onderhevig aan de meiotische recombinatie. Bij de andere chromosomen heeft er nogal wat menging plaatsgevonden.
Hoe gelijk zijn we aan elkaar?
Per duizend basen is er 1 verschillend. Dit noemen we een Single Nucleotide Polymorfism.
Hoe gelijk zijn wij aan onze naaste verwanten, de chimpansees?
Per 100 basen is er maar 1 verschillend. Het gaat er met name om hoe je de genen gebruikt, hoe je ze tot expressie brengt.
Hoe kunnen we de humane genoomsequentie toepassen?
- Identificeren en kloneren van ziektegenen, inclusief genen die betrokken zijn bij het ontstaan van kanker.
- Identificeren van nieuwe genen die nauw verwant zijn aan bekende drug target. Dit biedt de mogelijkheid nieuwe farmacologische stoffen te ontwikkelen, en oude te verbeteren.
- Het vinden van mutaties die overgevoeligheid voor medicijnen veroorzaken. Hierdoor kan de dosis worden aangepast en het risico van bijwerkingen aanzienlijk worden teruggebracht.
Hoeveel verschillende celtypen hebben we in ons lichaam en hoe kunnen deze worden onderscheiden?
In het lichaam zijn ongeveer 400 verschillende celtypen geïdentificeerd. De verschillende celtypen zijn te onderscheiden door te kijken naar de genexpressie in de verschillende cellen.
Hoe werkt cDNA microarrays?
Hierbij wordt zowel RNA uit de tumor als uit gezond weefsel geïsoleerd, het RNA wordt gelabeld, bijv. de tumorcel rood en de gewone cellen groen. De stukjes RNA worden vermengd en worden gehybridizeerd. Elk puntje bevat de informatie voor 1 gen, als het gen tot expressie komt dan kunnen de gehybridizeerde stukjes binden aan dat puntje. Als beiden even hoog tot expressie komen dan krijg je een geel puntje. Rode of groene uitslag: de genen komen in het ene weefsel meer tot expressie dan in het andere weefsel. Om deze informatie te analyseren hebben we bioinformatica nodig. Validering van de microarray analyse kan plaatsvinden met behulp van een western blot (je kijkt dan naar eiwitexpressie) of RT-qPCR (RNA expressie).
Hoe kunnen we cDNA microarrays toepassen?
We kunnen cDNA microarrays toepassen op DLBCL (diffuse large B cell lymphoma), een ernstige vorm van leukemie. Door cDNA microarrays kan onderscheid gemaakt worden tussen twee vormen: GC B-like DLBCL en activated B-like DLBCL. Deze vormen geven een hele verschillende prognose, waardoor de behandeling ook anders kan worden ingesteld.
