Zusammenfassung Humangenetik

MOLEKULARE
HUMANGENETIK
Masterstudiengang Zell- und Molekularbiologie

,1. Einführung

Allgemeines:
 Humangenetik = Teilgebiet der Genetik, die sich speziell mit dem Erbgut des Menschen
beschäftigt
 Genotyp (3 x 109 bp)  Genetik/Epigenetik  Phänotyp  medizinische Genetik
 Monogen vs. komplex

monogenes Merkmal/monogene Erkrankung komplexes Merkmal/komplexe Erkrankung
Ein Gendefekt  eine Erkrankung viele Gene  prädisponierende Allele

Sequenzierung des Humangenoms:
 Genetische Karte:
 Vielfalt an Kombination von Genloci durch Rekombination in der Meiose
 Mikrosatelliten als Marker
 Physikalische Karte:
 Unvollständiges Schreddern der DNA mit Restriktionsenzymen
 Überlappende Fragmente
 Bibliotheken genomischer DNA-Klone (YACs, BYCs, PACs)
 Klone mit unterschiedlichen Markern  Überlappung ermöglicht Sequenzierung

Organisation des Humangenoms:
 Kerngenom: ca. 3,1 Gbp
 2% Protein-codierend
 3% DNA-Transposons + 3% einfache Sequenzwiederholungen
 5% segmentale Duplikationen
 8% LTR Retrotransposons
 13% Short interspersed nuclear elements (SINEs)
 20% Long interspersed nuclear elements (LINEs)
 CpG-Islands:
 DNA-Methylierung
 CpGs unterrepräsentiert (5mC  U  T: C>T)
 CpG-Islands: ca. 30.000 (unmethylierte C´s), v.a. in Promotorbereichen
 Ca. 20.000 Protein-codierende Gene (19.955 bzw. 20.070)
 Genfamilien:
 Gencluster (Globin-Gene)
 Pseudogene
 U.v.m.
 RNA-Gene: ca. 20.000
 rRNA: 700 – 800, „tandem-repeat“-Anordnung
 nicht-ribosomale RNA:
- snRNA: RNA-Splicing, heterogene Gruppe, geclustert & interspergiert
- snoRNA: Reifung der rRNA, häufig intronisch, geclustert & interspergiert
- scaRNA: Reifung der snRNA
- tRNA: Proteinsynthese, interspergiert, geclustert
- miRNA: Transkriptionsregulation: 6.000, ca. 22 ntd, Antisenseregulation andere
Gene, 70 ntd PRecursor, inverted repeats (Hairpins), Schnitt durch RNase III (Dicer)
- piRNA/siRNA: Hemmung von Transposons in der Keimbahn



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, - lncRNAs:
 mittlere bis große nicht-
codierende mRNAs:
7SK RNA  negativer
Regulator von RNA-Pol II-
Elongation
SR1-RNA  Coaktivator
von verschiedenen
Steroidrezeptoren
XIST  X-Chromosomeninaktivierung
 antisense-RNAs:
z.B. TSIX  reguliert XIST
offenbar häufiger als angenommen (16 auf Chr. 22)
ca. 1.500 im Genom
 Pseudogene:
 Nicht-prozessierte Pseudogene:

Genduplikation ungleiches Crossing-Over




 Prozessierte Pseudogene (Retropseudogene): Einbau cDNA (reverse Transkr. & Integr.)
 Tandem-repetitive nicht-codierende DNA:
 Satelliten-DNA ums Centromer: ca. 171 bp
 Minisatelliten: 9 – 64 bp
 Microsatelliten: 1 – 4 bp
 Interspergierte, repetitive nicht-codierende DNA
 Transponierbare Elemente (Transposons)
 45% des Genoms
 Nur wenige sind noch in der Lage zu transponieren
 Zwei Gruppen:
- Retrotransposons (= Retropons,
replikative Transposition)
- DNA-Transposons (konservative
Transposition)
- [Retroviren]



 LINEs: 20% des Genoms
 Nur ca. 5.000 Elemente mit voller Länge
 Die meisten übrigen Elemente sind trunkiert
 6 – 8 kb, Springen im Genom
 Transkription  ORF1/PRF2-Protein-synthese  Binden an mRNA  Komplex bindet
Zielsequenz  DNA-Schnitt und cDNA-Synthese  RNA-Degradation  DNA-Ligation
und Reparatur
 SINE:
 Springen nicht im Genom
 Alu-Elemente (100 – 300 bp)
- Z.T. primatenspezifisch
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