1
Samenvatting: Genetica:
Humaan Genoom Project:
• Gestart in 1990, met gebruik van Sanger sequencing
• Duurde 13 jaar, om 1 genoom te verkrijgen
• In 2021:
o 1 genoom in enkele dagen
o Gebruik makende van next-generation sequencing
Humaan Genoom:
• Bestaat uit 4 nucleotiden:
o A, C, G, T
• 3*10^9 basenparen, ongeveer 2 meter lang
• DNA in elke celkern
o Ongeveer 20000 genen (2% van het genoom)
o > 50%; ‘repeats’ of herhalingen
o Niet-coderend DNA
Genetische variatie:
• Het genoom tussen 2 individuen, ongeveer 99,8% identiek
• Variatie door single nucleotide varianten (SNV) (1 om de 300)
• Ook structurele varianten (SV); 4000 per genoom
o Inclusief kopijveranderingen (CNV)
• Meestal zijn varianten benigne of neutraal
Functie van het genoom:
• Meer dan alleen centrale dogma (DNA naar RNA naar eiwit)
o Weerspiegelt eigenlijk maar kleine functie van het genoom
• Niet-coderend DNA heeft ook een functie
• Genoom bestaat uit regio’s voor transcriptie, transcriptiefactor associatie, chromatine
structuur en histone modificaties
• Dit komt door nieuwe inzichten in de organisatie en regulatie van het genoom
Structuur van het genoom:
• Bevat regulatorische elementen:
o Tal van cis- en trans- regulatorische elementen (voornamelijk niet-coderend)
o Ze zitten samen in topological associated domains (TAD)
Genoomprojecten:
• Cataloog van (normale) variaties in het humaan genoom
• Ter beschikking van de gemeenschap, begrijpen van ziekten bij de mens
Genetica Dylan De Neve
, 2
Genoom databases (gnomAD):
• Database let aggregatie van exoom- en genoomdata uit grootschalige sequencingprojecten
• Ze bevatten het volledige genoom
• Vrij beschikbaar voor de biomedische gemeenschap, zonder gebruiksbeperkingen
Kenmerken (traits):
• Bepalen hoe we er uitzien
• Zitten vervat in het genoom
Variaties kunnen ziekte veroorzaken:
• Zeldzame ziekten:
o Recessieve ziekten
o 2 mutaties nodig in 1 bepaald gen
o Vooral de genen zijn belangrijk
o Bv. Mucoviscidose en albinisme
• Polygenisch:
o Veroorzaakt door mutaties in meerdere genen
o Bv. Gespleten lip
• Frequente ziekten:
o Vooral omgevingsfactoren die interageren met genetische factoren
o Oorzaak is dus variaties in meerdere genen in combinatie met de omgeving
o Bv. Obesitas en ziekte van Crohn
Variantie in het genoom:
• Benigne variant:
o Niet geassocieerd met een fenotype
o Ze zijn onopgemerkt
o Polymorfisme
• Pathogene variant:
o Geassocieerd met een ziekte
o Iedereen heeft deze recessieve varianten
o Germinale of constitutionele mutaties kan doorgegeven worden naar de volgende
generatie (in alle lichaamscellen)
o Somatische mutaties, wordt niet doorgegeven naar volgende generatie (in
somatische cellen)
o De novo variant, niet aanwezig in de ouders van het individu
▪ Niet altijd ziekte veroorzakend
Genetica Dylan De Neve
, 3
Basisbegrippen:
• Genlocus:
o Locatie van gen op chromosoom
• Allelen:
o Verschillende DNA sequenties van een gen
• Genotype:
o Geheel van allelen aanwezig op een bepaalde genlocus
• Homozygoot:
o Zelfde allelen voor de 2 kopijen van bepaalde genlocus in individu
• Heterozygoot:
o 2 verschillende allelen voor bepaalde genlocus in het individu
• Samengesteld heterozygoot:
o 2 verschillende allelen voor bepaalde genlocus in individu
• Hemizygoot:
o Mannen zijn hemizygoot voor X-chromosoom
Classificaties van genetische defecten:
• Chromosomale afwijkingen:
o Afwijkingen die microscopisch zichtbaar zijn
• Genomische herschikkingen:
o Submicroscopisch
• Sequentievariaties:
o Moleculaire genetica
o De vroegere puntmutaties
Basepaarsubstituties:
• Vervanging van een base door een andere base:
o Transities, van purines naar purines en van pyrimidines naar pyrimidines
o Transversie, van purines naar pyrimidines en omgekeerd
• Transities zijn frequenter dan transversies
o Kom door chemie om van C naar T te gaan
▪ Komt door methylatie van cytosine, zorgt voor
makkelijke stap naar T
• Gevolgen:
o Silentieus
o Missense
o Nonsense
o Splicing
Silentieuse variant:
• Wijziging van nucleotide zorgt er voor dat er geen verandering is van AZ
Missense variant:
• Wijziging van nucleotide zorgt voor verandering van 1 AZ
Genetica Dylan De Neve
, 4
Nonsense variant:
• Wijziging van nucleotide zorgt er voor dat een coderend codon veranderd naar dat van een
STOP-codon (UAA, UAG of UGA)
Prematuur stopcodon en nonsense-mediated decay:
• Normale situatie:
o Na splicing zijn exon junctie complex (EJC) eiwitten aangehecht aan elke splice site
o Deze worden verwijderd door het eerste ribosoom tot aan het stopcodon
• Prematuur stopcodon (PTC):
o Ribosoom zal vroegtijdig stopcodon bereiken en verwijderd worden
o Verschillende EJC blijven ter plaatse
• PTC in rode zone:
o Nonsense-mediated
decay
o Afbraak van mRNA
o Geen eiwit-productie
• PTC in groene zone:
o Nonsense-mediated
decay escape
o Productie getrunceerd eiwit
Splice site variant:
• Donor splice site (donor loss) (eerste kruis):
o Deel van intron of volledige intron blijft in matuur mRNA
• Acceptor splice site (acceptor loss) (tweede kruis):
o Verlies kan leiden tot exon skipping
• Donor splice site (donor gain) (eerste vink):
o Er ontstaat een nieuwe exonische DSS, zorgt voor verlies deel van exon
• Acceptor splice site (acceptor gain) (tweede vink):
o Er ontstaat een nieuwe exonische ASS, zorgt voor verlies deel van exon
Genetica Dylan De Neve
Samenvatting: Genetica:
Humaan Genoom Project:
• Gestart in 1990, met gebruik van Sanger sequencing
• Duurde 13 jaar, om 1 genoom te verkrijgen
• In 2021:
o 1 genoom in enkele dagen
o Gebruik makende van next-generation sequencing
Humaan Genoom:
• Bestaat uit 4 nucleotiden:
o A, C, G, T
• 3*10^9 basenparen, ongeveer 2 meter lang
• DNA in elke celkern
o Ongeveer 20000 genen (2% van het genoom)
o > 50%; ‘repeats’ of herhalingen
o Niet-coderend DNA
Genetische variatie:
• Het genoom tussen 2 individuen, ongeveer 99,8% identiek
• Variatie door single nucleotide varianten (SNV) (1 om de 300)
• Ook structurele varianten (SV); 4000 per genoom
o Inclusief kopijveranderingen (CNV)
• Meestal zijn varianten benigne of neutraal
Functie van het genoom:
• Meer dan alleen centrale dogma (DNA naar RNA naar eiwit)
o Weerspiegelt eigenlijk maar kleine functie van het genoom
• Niet-coderend DNA heeft ook een functie
• Genoom bestaat uit regio’s voor transcriptie, transcriptiefactor associatie, chromatine
structuur en histone modificaties
• Dit komt door nieuwe inzichten in de organisatie en regulatie van het genoom
Structuur van het genoom:
• Bevat regulatorische elementen:
o Tal van cis- en trans- regulatorische elementen (voornamelijk niet-coderend)
o Ze zitten samen in topological associated domains (TAD)
Genoomprojecten:
• Cataloog van (normale) variaties in het humaan genoom
• Ter beschikking van de gemeenschap, begrijpen van ziekten bij de mens
Genetica Dylan De Neve
, 2
Genoom databases (gnomAD):
• Database let aggregatie van exoom- en genoomdata uit grootschalige sequencingprojecten
• Ze bevatten het volledige genoom
• Vrij beschikbaar voor de biomedische gemeenschap, zonder gebruiksbeperkingen
Kenmerken (traits):
• Bepalen hoe we er uitzien
• Zitten vervat in het genoom
Variaties kunnen ziekte veroorzaken:
• Zeldzame ziekten:
o Recessieve ziekten
o 2 mutaties nodig in 1 bepaald gen
o Vooral de genen zijn belangrijk
o Bv. Mucoviscidose en albinisme
• Polygenisch:
o Veroorzaakt door mutaties in meerdere genen
o Bv. Gespleten lip
• Frequente ziekten:
o Vooral omgevingsfactoren die interageren met genetische factoren
o Oorzaak is dus variaties in meerdere genen in combinatie met de omgeving
o Bv. Obesitas en ziekte van Crohn
Variantie in het genoom:
• Benigne variant:
o Niet geassocieerd met een fenotype
o Ze zijn onopgemerkt
o Polymorfisme
• Pathogene variant:
o Geassocieerd met een ziekte
o Iedereen heeft deze recessieve varianten
o Germinale of constitutionele mutaties kan doorgegeven worden naar de volgende
generatie (in alle lichaamscellen)
o Somatische mutaties, wordt niet doorgegeven naar volgende generatie (in
somatische cellen)
o De novo variant, niet aanwezig in de ouders van het individu
▪ Niet altijd ziekte veroorzakend
Genetica Dylan De Neve
, 3
Basisbegrippen:
• Genlocus:
o Locatie van gen op chromosoom
• Allelen:
o Verschillende DNA sequenties van een gen
• Genotype:
o Geheel van allelen aanwezig op een bepaalde genlocus
• Homozygoot:
o Zelfde allelen voor de 2 kopijen van bepaalde genlocus in individu
• Heterozygoot:
o 2 verschillende allelen voor bepaalde genlocus in het individu
• Samengesteld heterozygoot:
o 2 verschillende allelen voor bepaalde genlocus in individu
• Hemizygoot:
o Mannen zijn hemizygoot voor X-chromosoom
Classificaties van genetische defecten:
• Chromosomale afwijkingen:
o Afwijkingen die microscopisch zichtbaar zijn
• Genomische herschikkingen:
o Submicroscopisch
• Sequentievariaties:
o Moleculaire genetica
o De vroegere puntmutaties
Basepaarsubstituties:
• Vervanging van een base door een andere base:
o Transities, van purines naar purines en van pyrimidines naar pyrimidines
o Transversie, van purines naar pyrimidines en omgekeerd
• Transities zijn frequenter dan transversies
o Kom door chemie om van C naar T te gaan
▪ Komt door methylatie van cytosine, zorgt voor
makkelijke stap naar T
• Gevolgen:
o Silentieus
o Missense
o Nonsense
o Splicing
Silentieuse variant:
• Wijziging van nucleotide zorgt er voor dat er geen verandering is van AZ
Missense variant:
• Wijziging van nucleotide zorgt voor verandering van 1 AZ
Genetica Dylan De Neve
, 4
Nonsense variant:
• Wijziging van nucleotide zorgt er voor dat een coderend codon veranderd naar dat van een
STOP-codon (UAA, UAG of UGA)
Prematuur stopcodon en nonsense-mediated decay:
• Normale situatie:
o Na splicing zijn exon junctie complex (EJC) eiwitten aangehecht aan elke splice site
o Deze worden verwijderd door het eerste ribosoom tot aan het stopcodon
• Prematuur stopcodon (PTC):
o Ribosoom zal vroegtijdig stopcodon bereiken en verwijderd worden
o Verschillende EJC blijven ter plaatse
• PTC in rode zone:
o Nonsense-mediated
decay
o Afbraak van mRNA
o Geen eiwit-productie
• PTC in groene zone:
o Nonsense-mediated
decay escape
o Productie getrunceerd eiwit
Splice site variant:
• Donor splice site (donor loss) (eerste kruis):
o Deel van intron of volledige intron blijft in matuur mRNA
• Acceptor splice site (acceptor loss) (tweede kruis):
o Verlies kan leiden tot exon skipping
• Donor splice site (donor gain) (eerste vink):
o Er ontstaat een nieuwe exonische DSS, zorgt voor verlies deel van exon
• Acceptor splice site (acceptor gain) (tweede vink):
o Er ontstaat een nieuwe exonische ASS, zorgt voor verlies deel van exon
Genetica Dylan De Neve
