VL18 Molekulare Verhaltensgenetik der Intelligenz und Persönlichkeit

Question 1

Was versteht man unter dem Phänomen der „Missing Heritability“?

Answer 1

• Unter Missing Heritability wird das Phänomen verstanden, dass die bisherigen
  identifizierten Risikogene nur einen geringen Anteil der Erblichkeit für
  Persönlichkeitsmerkmale und Intelligenz erklären.
• Nutzen des genetischen Codes für die Erklärung der Erblichkeit von
  Persönlichkeitseigenschaften und psychischen Erkrankungen bisher ernüchternd gering
  Schlüssel: Komplexität und Flexibilität der Genregulation

Question 2

was bedeutet Verhaltensgenetik:

Answer 2

Disziplin, welche den Einfluss von
genetischen Faktoren auf Verhaltensdispositionen und Merkmale erforscht

Question 3

was ist die Quantitative Verhaltensgenetik:

Answer 3

Für welche Verhaltensweisen
spielen genetische Faktoren in
welchem Umfang eine Rolle?
 Bestimmung der Erblichkeit
(Heritabilität) von Verhaltensdispositionen oder Merkmalen

bereits gut erforscht

Question 4

was ist die Molekulare Verhaltensgenetik

Answer 4

Molekulare Verhaltensgenetik: * Welche Gene sind für die
Erblichkeit bestimmter
Verhaltensweisen und Merkmale
von Bedeutung?
 Lokalisation von spezifischen
Merkmalsrelevanten Genen

Question 5

Die postgenomische Ära

Answer 5

Das Humane Genom Projekt (HGP) * Juni 2000: erster Entwurf der humanen
Genomsequenz (90%) * April 2003: Ende des HGP

Question 6

Der humane genetische Code

Answer 6

• ca. 21.000 Gene
• nur 1.5% der Basen kodiert für Proteine

Question 7

was sind Gene

Answer 7

Kombination von DNA-Abschnitten, die zusammen die
Information für ein spezifisches Genprodukt kodieren
* bestehen aus DNA, die mit Proteinen (Histonen) verpackt ist
* Mischung aus DNA und Proteinen wird auch als Chromatin
bezeichnet

Question 8

was sind Histone

Answer 8

Proteine, die aufgrund ihres hohen Anteils positiv geladener
Aminosäuren fest an die negativ geladene DNA binden

Question 9

was ist der Genlocus ?

Answer 9

Ort, an dem das Gen auf dem Chromosom liegt

Question 10

was ist ein Allel

Answer 10

unterschiedliche Formen des Gens an einem Genlocus

Question 11

was ist die Gentranskription

Answer 11

Transkription: Überschreibung eines DNA Strangs in komplementäre messenger RNA (mRNA) durch
mRNA Polymerase

Question 12

was ist der Promotor

Answer 12

relevante Sequenz für die Transkriptionsinition

Question 13

Haben Umwelteinflüsse einfluss auch die Gentranskription ?

Answer 13

Stresshormone (z.B. Cortisol)
können maßgeblich die
Genexpression beeinflussen!

Genexpression hängt somit nicht nur
von der DNA-Sequenz, sondern auch
von Umwelteinflüssen ab

Question 14

was ist die Molekulare Grundlage für
Gen-Umwelt Interaktionen
in der Psychologie?

Answer 14

Stresshormone (z.B. Cortisol)
können maßgeblich die
Genexpression beeinflussen!

Genexpression hängt somit nicht nur
von der DNA-Sequenz, sondern auch
von Umwelteinflüssen ab

Question 15

Was charakterisiert einen Endophänotypen?

Answer 15

intermediäre, endogene Prozesse (z.B. neuronale Verarbeitungsprozesse), die vermutlich
entscheidende Zwischenschritte in der kausalen Kette zwischen dem Gen und dem
Persönlichkeitsmerkmal darstellen

Question 16

der genetische Code

Answer 16

3 Basen kodieren eine Aminosäure
(Triplett Codon) * Es existieren 43
= 64 verschiedene
Tripletts (für 20 Aminosäuren) * Start und Stop Codons  Definierte Sequenz von Aminosäuren
und bestimmte dreidimensionale
Struktur verleihen jedem Protein
charakteristische physikalischchemische Eigenschaf

Question 17

polymorphismen

Answer 17

Genvariationen (es existieren verschiedene Allele in der Bevölkerung) * tragen potentiell zu genetisch bedingten Unterschieden zwischen
Menschen bei

Question 18

Wie suchen wir nach merkmalsrelevanten Polymorphismen?
Kandidatengenstudien

Answer 18

Hypothesengeleitet: theoriegeleitete Auswahl eines untersuchten Genorts
* z.B. Polymorphismen, die zu funktionalen Veränderungen innerhalb biologischer Systeme führen,
welche mit dem Merkmal selbst in Verbindung gebracht werden * Beispiel: Gene, die serotonerge Neurotransmission beeinflussen, als Kandidatengene für
angstassoziierte Persönlichkeitsmerkmale

Question 19

Fazit Kandidatengenstudien

Answer 19

Probleme bisheriger Kandidatengenstudien * Zahlreiche Kandidatengenstudien zur
Persönlichkeit und Intelligenz, z.B. zu
Polymorphismen in Persönlichkeits-relevanten
Neurotransmittersystemen wie Dopamin und
Serotonin * Replikationskrise: häufig mangelnde
Replizierbarkeit initialer Befunde (Review: Flint & Kendler,
2014) * geringe Effekte einzelner Genvarianten
(Relevanz?)
Missing Heritability:  bisher identifizierte Risikogenvarianten erklären nur
einen geringen Anteil der Erblichkeit für
Persönlichkeitsmerkmale und Intelligenz

Question 20

was sind Endophänotypen ?

Answer 20

intermediäre, endogene Prozesse (z.B. neuronale
Verarbeitungsprozesse), die vermutlich
entscheidende Zwischenschritte in der kausalen
Kette zwischen dem Gen und dem
Persönlichkeitsmerkmal darstellen

Question 21

was ist die Gen Umwelt Interaktion ?

Answer 21

Effekte einer spezifischen Genvarianten treten
unter Umständen ausschließlich (oder stärker)
unter bestimmten Umweltbedingungen auf
 Gene als Moderatoren von Umwelteinflüssen

Question 22

Wie suchen wir nach merkmalsrelevante Polymorphismen?
Genomweite Assoziationsstudien (GWAS)

Answer 22

genomweite Suche nach merkmalsrelevanten Polymorphismen

• Mit Microarrays können kostengünstig Millionen SNPs auf
  einem briefmarkengroßen Chip analysiert und mit dem
  Merkmal assoziiert werden
• erlaubt eine hypothesenfreie Suche nach Merkmalsrelevanten
  Polymorphismen

Question 23

Genomweite Assoziationsstudien (GWAS) chancen

Answer 23

• Hypothesenfreie Suche: kann Aufschluss
  über bisher unbekannte Grundlagen
  eines Phänotypen geben (z.B. psychische
  Erkrankungen, Intelligenz, Persönlichkeit)
• Geben Aufschluss über genetische
  Überlappung von Merkmalen &
  Erkrankungen (z.B. gemeinsame
  genetische Grundlage von psychischen
  Erkrankungen)
• Entwicklung neuer Medikamente
  basierend auf genetischer Information
• Personalisierte Medizin

Question 24

Genomweite Assoziationsstudien (GWAS) Herausforderungen

Answer 24

Herausforderungen
* extrem große Stichproben notwendig
* Kausale SNPs nicht exakt lokalisierbar * Liefern wenig Aufschluss über
Mechanismen
 Ein Großteil der bisher identifizierten
SNPs in GWAS befindet sich in nichtkodierenden DNA Regionen
 Funktionale Charakterisierung der
SNPs daher notwendig
* Bisher identifizierte SNPs erklären oft nur
einen kleinen Teil der Heritabilität

Question 25

Wie funktionieren Polygenic Score Analysen?

Answer 25

• GWAS und große Stichproben geben Aufschluss über die
  Stärke des Zusammenhangs zwischen einzelnen SNPs und
  dem untersuchten Merkmal
• In einer unabhängigen Stichprobe wird dann für jede Person
  die Anzahl der Risikoallele in einem SNP bestimmt und mit
  der in GWAS ermittelten Effektstärke der Variante
  gewichtet.
• Anschließend werden die Werte über alle relevanten SNPs
  zu einem polygenen Score aufsummiert (alternativ werden
  nur SNPs mit einbezogen, deren Assoziation mit dem
  Merkmal ein bestimmtes Signifikanzniveau unterschreitet,
  oder man bestimmt empirisch den optimalen
  Schwellenwert)
• Polygene Scores integrieren also kleine Effekte einzelner
  SNPs

Question 26

CRISPR/Cas-Methode (Clustered Regularly Interspaced Short
Palindromic Repeats)

Answer 26

• Biotechnisches Verfahren, um DNA gezielt zu schneiden
  und zu verändern (Genome Editing)
• Genabschnitten können eingefügt, entfernt oder
  ausgeschaltet werden
• August 2017: Forscher reparieren erstmals Gendefekt mit
  Crispr-Cas9 an menschlichen, lebensfähigen Embryonen
  im Einzellstadium