HC.6 - Het humane genoom en analsye van genexpressie met microarrays en NGS

Question 1

Welke twee typen DNA heeft de mens?

Answer 1

1. Mitochondriaal DNA
2. Kern DNA

Question 2

Benoem vier eigenschappen van mitochondriaal DNA

Answer 2

1. Lengte 16,5 kb
2. max 1000 kopieën per cel
3. omvat minder dan 1% van totale hoeveelheid DNA
4. Circulair

Question 3

Noem een voorbeeld van een cel die veel mitochondriaal DNA kopieën bevat

Answer 3

Levercel: is erg actief

Question 4

Noem twee eigenschappen over de lengte van kern DNA

Answer 4

1. lengte bij haploide cel 3 miljard bp
2. 50-250 Mb per chromosoom (1,7-8,5 cm lang)
   1 Mb = 1 miljoen bp

Question 5

Noem de 6 stappen die nodig zijn voor de bepaling van de sequentie van het menselijk genoom

Answer 5

1. Genomisch DNA isoleren en in stukjes hakken
2. Kloneren van DNA mbv bacteriën
3. Ordenen op de plek van het chromosoom
4. (specifiek) in nog kleinere stukjes delen
5. sequentie bepalen met Senger sequencing
6. computer maakt stukjes aan elkaar in goede volgorde

Question 6

Noem kenmerken van de samenstelling van het humane genoom

Answer 6

1. Rond 20 000 eiwit-coderende genen
2. 25 000 RNA-only genen
3. 1,5% bestaat uit coderende sequenties (exonen)
4. ten minste 1/3 wordt getranscribeerd omdat genen vaak grote intronen bevatten
5. 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).

Question 7

Wat is het proteoom?

Answer 7

Volledige set eiwitten gecodeerd door het humane genoom

Question 8

Waar of niet waar
Het proteoom is veel complexer dan dat van intervertebrale organismen

Answer 8

Waar

Question 9

In welke mate verschilt het humane genoom van elkaar?

Answer 9

Per 1000 bp is er 1 anders (SNP) –> heeft niet altijd een consequentie = 0,1%

Question 10

In welke mate verschilt het humane genoom van dat van andere verwanten?

Answer 10

Per 100 bp is er 1 anders = 1%

Question 11

Wat zijn transposase DNA-elementen?

Answer 11

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.

Question 12

Hoe werkt een springend gen?

Answer 12

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.

Question 13

Waar zijn springende genen wel eens/vaak bij betrokken?

Answer 13

Translocaties

Question 14

Noem verschillende toepassingen van de humane genoom sequentie

Answer 14

1. Identificeren en kloneren van ziektegenen, inclusief genen die betrokken zijn bij ontstaan kanker
2. Identificeren nieuwe genen die nauw verwant zijn aan bekende drug targets. Mogelijkheid nieuwe farmacologische stoffen ontwikkelen en oude verbeteren (voor minder bijwerkingen bv.)
3. Vinden mutaties die overgevoeligheid medicijnen veroorzaken (dosis aangepast en risk bijwerkingen omlaag)

Question 15

Waardoor kunnen als voorbeeld bijwerkingen ontstaan?

Answer 15

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

Question 16

In welk opzicht kan gist gebruikt worden bij onderzoek?

Answer 16

Van alle humane DNA-reparatiegenen bestaan er homologe DNA-reparatiegenen in gist

Question 17

Wat kan er onderzocht worden bij gist met betrekking tot de reparatiegenen?

Answer 17

Fenotype en wat de functie is

Question 18

Op welke manier onderscheiden cellen zich van elkaar? Hoeveel celtypes hebben wij?

Answer 18

Door de expressie van verschillende genen. Door het maken van combinaties van bepaalde regulatie-eiwitten met cellen.
Ongeveer 400

Question 19

Hoeveel genen brengt een cel gemiddeld tot expressie?

Answer 19

5000 - 10 000 genen

Question 20

Wat wordt er gedaan bij microarray analyse?

Answer 20

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

Question 21

Wat is een DNA-microarray?

Answer 21

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.

Question 22

Waarmee kan validering van een een DNA-microarray plaatsvinden?

Answer 22

Mbv western blot of PCR

Question 23

Wat is het doel van DNA-microarrays?

Answer 23

1. Verbeteren prognose, diagnose en individuele behandeling
2. Analyse van genen op functionele wijze
3. Snelle manier om expressie van genen te bepalen

Question 24

Hoe wordt de DNA-microarray weergegeven?

Answer 24

Allemaal vakjes die een kleur krijgen adhv het gen expressie niveau (links verticaal) in het monster (Boven horizontaal)

Question 25

Wat doet een computer bij de analyse van een DNA-microarray?

Answer 25

Samples die op elkaar lijken bij elkaar clusteren

Question 26

Op welke manier kan onderscheid gemaakt worden bij een DNA-microarray?

Answer 26

Alleen maken op basis van hele profiel (individueel altijd wel uitzonderingen)

Question 27

Wat is een voorbeeld waarbij cDNA-microarray toegepast kan worden?

Answer 27

DLBCL = diffuse large B-cel lymphoma

Question 28

Hoe kan cDNA-microarray bijdragen bij DLBCL?

Answer 28

Onderscheid maken tussen twee vormen
GC B-like DLBCL
Activated B-like DLBCL

Question 29

Wat kunnen we het het onderscheid in de twee vormen van DLBCL?

Answer 29

1. Het gen vinden dat cellen nodig hebben en een slechte prognose geeft
2. Ze hebben een verschillende prognose –> vaststellen
3. Andere behandeling geven

Question 30

Wat kan in kaart worden gebracht bij het vergelijken van het genoom van een individu met dat van het referentie genoom?

Answer 30

• Varianten in eiwit coderende exonen
• Varianten die genexpressie beinvloeden
• Genduplicaties
• Kleine deletes en inversies
• voorspellen van eigenschappen

Question 31

Hoeveel procent van de genen zijn heterozygoot voor een of meer varianten? Waar zorgt dit voor?

Answer 31

40%
Voor een enorme variabiliteit
Een variant kan invloed hebben op het eiwit waar het voor codeert

Question 32

Waarvoor kan NGS in de praktijk worden toegepast?

Answer 32

1. Bepaalde mutaties opsporen (diagnostiek)
2. sequencen van RNA –> genexpressie profielen bepalen

Question 33

Wat is het voordeel van microarrays?

Answer 33

Je hoeft vooraf niks te bepalen

Question 34

Noem 6 voordelen van RNA-sequencing

Answer 34

1. Enorm dynamisch bereik (moleculen tellen)
2. Gebruik van alternatieve promotoren
3. Alternatieve splicing: andere exonen aan elkaar
4. Allal-specifieke gen expressie: welke van twee wordt gebruikt
5. mutatie detectie
6. Ontdekking nieuwe exonen, niet-coderende RNAs (micro RNAs)