HC.6 - Het humane genoom en analsye van genexpressie met microarrays en NGS Flashcards
Welke twee typen DNA heeft de mens?
- Mitochondriaal DNA
- Kern DNA
Benoem vier eigenschappen van mitochondriaal DNA
- Lengte 16,5 kb
- max 1000 kopieën per cel
- omvat minder dan 1% van totale hoeveelheid DNA
- Circulair
Noem een voorbeeld van een cel die veel mitochondriaal DNA kopieën bevat
Levercel: is erg actief
Noem twee eigenschappen over de lengte van kern DNA
- lengte bij haploide cel 3 miljard bp
- 50-250 Mb per chromosoom (1,7-8,5 cm lang)
1 Mb = 1 miljoen bp
Noem de 6 stappen die nodig zijn voor de bepaling van de sequentie van het menselijk genoom
- Genomisch DNA isoleren en in stukjes hakken
- Kloneren van DNA mbv bacteriën
- Ordenen op de plek van het chromosoom
- (specifiek) in nog kleinere stukjes delen
- sequentie bepalen met Senger sequencing
- computer maakt stukjes aan elkaar in goede volgorde
Noem kenmerken van de samenstelling van het humane genoom
- Rond 20 000 eiwit-coderende genen
- 25 000 RNA-only genen
- 1,5% bestaat uit coderende sequenties (exonen)
- ten minste 1/3 wordt getranscribeerd omdat genen vaak grote intronen bevatten
- 50% bestaat uit hoog repetitief DNA afkomstig van transposable elementen (toevallig in het genoom terecht gekomen) . Hebben vaak transposon activiteit (van plaats verwisselen) geheel verloren (blijven op vaste plek nu).
Wat is het proteoom?
Volledige set eiwitten gecodeerd door het humane genoom
Waar of niet waar
Het proteoom is veel complexer dan dat van intervertebrale organismen
Waar
In welke mate verschilt het humane genoom van elkaar?
Per 1000 bp is er 1 anders (SNP) –> heeft niet altijd een consequentie = 0,1%
In welke mate verschilt het humane genoom van dat van andere verwanten?
Per 100 bp is er 1 anders = 1%
Wat zijn transposase DNA-elementen?
Een springend gen (jumping gene) of transposon is een stukje DNA op een chromosoom, dat in het genoom van plaats kan verwisselen. In het stukje DNA, dat aan beide kanten begrensd wordt door kleine, tegengestelde stukjes van nucleotiden, kunnen één of meer genen zitten. De stukjes van tegengestelde nucleotiden bevatten verder geen genetische informatie en worden ook wel insertie-sequentie, insertie-element, insertosoom of insertie-segment (IS) genoemd.
Door het verspringen kunnen er mutaties ontstaan en kan de hoeveelheid DNA toe- of afnemen.
Hoe werkt een springend gen?
Een springend gen heeft het enzym transposase nodig, dat vaak door het springende gen zelf gemaakt wordt. De einden van het springend gen bevatten dezelfde nucleotiden, maar in tegengestelde volgorde (TIR = Terminal Inverted Repeat). Het enzym transposase bindt zich aan beide einden van het springende gen en aan de plaats waar het gen naartoe moet gaan. Op deze plaats wordt het chromosoom geknipt. Op de knipplaats is het chromosoom “kleverig” geworden en hiertussen wordt het springende gen geplakt.
Waar zijn springende genen wel eens/vaak bij betrokken?
Translocaties
Noem verschillende toepassingen van de humane genoom sequentie
- Identificeren en kloneren van ziektegenen, inclusief genen die betrokken zijn bij ontstaan kanker
- Identificeren nieuwe genen die nauw verwant zijn aan bekende drug targets. Mogelijkheid nieuwe farmacologische stoffen ontwikkelen en oude verbeteren (voor minder bijwerkingen bv.)
- Vinden mutaties die overgevoeligheid medicijnen veroorzaken (dosis aangepast en risk bijwerkingen omlaag)
Waardoor kunnen als voorbeeld bijwerkingen ontstaan?
Als gen heel erg op ander lijkt, op ander chromosoom, kan wel in andere cel tot expressie komen waardoor een medicijn op deze cel ook werkt
In welk opzicht kan gist gebruikt worden bij onderzoek?
Van alle humane DNA-reparatiegenen bestaan er homologe DNA-reparatiegenen in gist
Wat kan er onderzocht worden bij gist met betrekking tot de reparatiegenen?
Fenotype en wat de functie is
Op welke manier onderscheiden cellen zich van elkaar? Hoeveel celtypes hebben wij?
Door de expressie van verschillende genen. Door het maken van combinaties van bepaalde regulatie-eiwitten met cellen.
Ongeveer 400
Hoeveel genen brengt een cel gemiddeld tot expressie?
5000 - 10 000 genen
Wat wordt er gedaan bij microarray analyse?
Er wordt RNA uit de tumor en uit gezond weefsel geïsoleerd en hieraan worden labels gehangen
- geen oplichting: genen komen niet tot expressie
- Gele uitslag: genen komen even hard tot expressie in beide weefsels
- Rode of groene uitslag: genen komen in ene weefsel meer tot expressie dan in andere weefsel
Wat is een DNA-microarray?
Een microfluïdische chip met daarop een grote hoeveelheid spots met in elke spot een ander gen dat vastgehecht is aan de bodem van de plaat.
Waarmee kan validering van een een DNA-microarray plaatsvinden?
Mbv western blot of PCR
Wat is het doel van DNA-microarrays?
- Verbeteren prognose, diagnose en individuele behandeling
- Analyse van genen op functionele wijze
- Snelle manier om expressie van genen te bepalen
Hoe wordt de DNA-microarray weergegeven?
Allemaal vakjes die een kleur krijgen adhv het gen expressie niveau (links verticaal) in het monster (Boven horizontaal)
Wat doet een computer bij de analyse van een DNA-microarray?
Samples die op elkaar lijken bij elkaar clusteren
Op welke manier kan onderscheid gemaakt worden bij een DNA-microarray?
Alleen maken op basis van hele profiel (individueel altijd wel uitzonderingen)
Wat is een voorbeeld waarbij cDNA-microarray toegepast kan worden?
DLBCL = diffuse large B-cel lymphoma
Hoe kan cDNA-microarray bijdragen bij DLBCL?
Onderscheid maken tussen twee vormen
GC B-like DLBCL
Activated B-like DLBCL
Wat kunnen we het het onderscheid in de twee vormen van DLBCL?
- Het gen vinden dat cellen nodig hebben en een slechte prognose geeft
- Ze hebben een verschillende prognose –> vaststellen
- Andere behandeling geven
Wat kan in kaart worden gebracht bij het vergelijken van het genoom van een individu met dat van het referentie genoom?
- Varianten in eiwit coderende exonen
- Varianten die genexpressie beinvloeden
- Genduplicaties
- Kleine deletes en inversies
- voorspellen van eigenschappen
Hoeveel procent van de genen zijn heterozygoot voor een of meer varianten? Waar zorgt dit voor?
40%
Voor een enorme variabiliteit
Een variant kan invloed hebben op het eiwit waar het voor codeert
Waarvoor kan NGS in de praktijk worden toegepast?
- Bepaalde mutaties opsporen (diagnostiek)
- sequencen van RNA –> genexpressie profielen bepalen
Wat is het voordeel van microarrays?
Je hoeft vooraf niks te bepalen
Noem 6 voordelen van RNA-sequencing
- Enorm dynamisch bereik (moleculen tellen)
- Gebruik van alternatieve promotoren
- Alternatieve splicing: andere exonen aan elkaar
- Allal-specifieke gen expressie: welke van twee wordt gebruikt
- mutatie detectie
- Ontdekking nieuwe exonen, niet-coderende RNAs (micro RNAs)
