VL18 Molekulare Verhaltensgenetik der Intelligenz und Persönlichkeit Flashcards
Was versteht man unter dem Phänomen der „Missing Heritability“?
- 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
was bedeutet Verhaltensgenetik:
Disziplin, welche den Einfluss von
genetischen Faktoren auf Verhaltensdispositionen und Merkmale erforscht
was ist die Quantitative Verhaltensgenetik:
Für welche Verhaltensweisen
spielen genetische Faktoren in
welchem Umfang eine Rolle?
Bestimmung der Erblichkeit
(Heritabilität) von Verhaltensdispositionen oder Merkmalen
bereits gut erforscht
was ist die Molekulare Verhaltensgenetik
Molekulare Verhaltensgenetik: * Welche Gene sind für die
Erblichkeit bestimmter
Verhaltensweisen und Merkmale
von Bedeutung?
Lokalisation von spezifischen
Merkmalsrelevanten Genen
Die postgenomische Ära
Das Humane Genom Projekt (HGP) * Juni 2000: erster Entwurf der humanen
Genomsequenz (90%) * April 2003: Ende des HGP
Der humane genetische Code
- ca. 21.000 Gene
- nur 1.5% der Basen kodiert für Proteine
was sind Gene
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
was sind Histone
Proteine, die aufgrund ihres hohen Anteils positiv geladener
Aminosäuren fest an die negativ geladene DNA binden
was ist der Genlocus ?
Ort, an dem das Gen auf dem Chromosom liegt
was ist ein Allel
unterschiedliche Formen des Gens an einem Genlocus
was ist die Gentranskription
Transkription: Überschreibung eines DNA Strangs in komplementäre messenger RNA (mRNA) durch
mRNA Polymerase
was ist der Promotor
relevante Sequenz für die Transkriptionsinition
Haben Umwelteinflüsse einfluss auch die Gentranskription ?
Stresshormone (z.B. Cortisol)
können maßgeblich die
Genexpression beeinflussen!
Genexpression hängt somit nicht nur
von der DNA-Sequenz, sondern auch
von Umwelteinflüssen ab
was ist die Molekulare Grundlage für
Gen-Umwelt Interaktionen
in der Psychologie?
Stresshormone (z.B. Cortisol)
können maßgeblich die
Genexpression beeinflussen!
Genexpression hängt somit nicht nur
von der DNA-Sequenz, sondern auch
von Umwelteinflüssen ab
Was charakterisiert einen Endophänotypen?
intermediäre, endogene Prozesse (z.B. neuronale Verarbeitungsprozesse), die vermutlich
entscheidende Zwischenschritte in der kausalen Kette zwischen dem Gen und dem
Persönlichkeitsmerkmal darstellen
der genetische Code
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
polymorphismen
Genvariationen (es existieren verschiedene Allele in der Bevölkerung) * tragen potentiell zu genetisch bedingten Unterschieden zwischen
Menschen bei
Wie suchen wir nach merkmalsrelevanten Polymorphismen?
Kandidatengenstudien
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
Fazit Kandidatengenstudien
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
was sind Endophänotypen ?
intermediäre, endogene Prozesse (z.B. neuronale
Verarbeitungsprozesse), die vermutlich
entscheidende Zwischenschritte in der kausalen
Kette zwischen dem Gen und dem
Persönlichkeitsmerkmal darstellen
was ist die Gen Umwelt Interaktion ?
Effekte einer spezifischen Genvarianten treten
unter Umständen ausschließlich (oder stärker)
unter bestimmten Umweltbedingungen auf
Gene als Moderatoren von Umwelteinflüssen
Wie suchen wir nach merkmalsrelevante Polymorphismen?
Genomweite Assoziationsstudien (GWAS)
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
Genomweite Assoziationsstudien (GWAS) chancen
- 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
Genomweite Assoziationsstudien (GWAS) Herausforderungen
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
Wie funktionieren Polygenic Score Analysen?
- 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
CRISPR/Cas-Methode (Clustered Regularly Interspaced Short
Palindromic Repeats)
- 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
