samenvatting pathogene genetische variatie

Pathogene genetische variatie
1. Hoe genetische varianten ziektes veroorzaken
 Een grote meerderheid van de variaties in ons DNA gebeuren zonder consequenties
o Slechts een klein percentage van het menselijke genoom is functioneel belangrijk
o Genetische overtolligheid
 Sommige genen komen in meerdere, identieke kopies voor
→ inactiverende mutatie in een enkel ribosomaal RNA gen heeft geen effect,
want elk type van rRNA wordt gemaakt door 100den identieke genkopies
 Bepaalde gensequenties zijn gevoeliger voor puntmutaties dan andere
 Twee verschillende manieren waarop variatie een ziekte kan veroorzaken
o Sequentie van het genproduct kan verandert worden
 Op eiwit niveau: één of meerdere aminozuren verandert
 Op RNA niveau: één of meerdere basen verandert
o Hoeveelheid genproduct kan verandert worden
 Onstabiel mRNA gevormd of falen in maken normaal genproduct
 Verandering in kopienummer geeft dat er te veel/te weinig product wordt
gemaakt → gevaarlijk indien product dat sterk gecontroleerd wordt
 Sommige mutaties kunnen simultaan meerdere genen gaan beïnvloeden

2. Pathogene nucleotide substituties en kleine
inserties en deleties
Pathogene single nucleotide substituties binnen in coderende DNA
 Eén codon in het mRNA wordt verwisseld met een ander codon
o Door de overtolligheid binnen de genetische code zal een gemuteerd codon vaak
voor hetzelfde aminozuur coderen als het originele codon
= silent substitution
 Er zal geen veranderend fenotype waargenomen worden
 Eventueel toch mogelijk dat deze een ziekte veroorzaken
 Dit door een veranderde RNA splicing
o Soms zal het nieuwe codon echter een ander aminozuur coderen
= niet-synonieme mutatie (missens, nonsense of stoploss)
 Afhankelijk van welke base er verandert wordt in het codon zal de substitutie een grotere
kans hebben op missense mutatie
2 de
o Indien op de derde positie → van de substituties is silent
3
Indien op de tweede positie → 100 % van de substituties is missens
Indien op de eerste positie → 96 % van de substituties is niet-synoniem
 De kans dat een substitutie of deletie van een aminozuur aanleiding zal geven tot een
aandoening is veel groter indien het specifieke aminozuur sterk geconcerveerd werd tijdens
de evolutie

,  Nucleotidesubstituties dat aminozuren veranderen kunnen verschillende effecten kennen
o De belangrijkste factor is de gelijkheid van de aminozuren
 Polariteit, moleculair volume en chemische samenstelling
o Indien vervanging door aminozuur in dezelfde chemische klasse = conservatief
 Vaak minimale consequenties voor de proteïnefunctie
o Indien vervanging door aminozuur in andere chemische klasse = niet-conservatief
 Vaak significantere consequenties
 Sommige aminozuren worden niet getollereerd in bepaalde
structurele elementen (bv: proline in een α-helix)
 Sommige aminozuren kennen specifieke rollen
o Glycine en proline zijn belangrijk in de kromming van een
polypeptide ruggengraat, waardoor ze belangrijk zijn in de
opvouwing van proteïnen
o Cysteïne kan zwavelbruggen vormen
 Missense mutatie kan er ook voor zorgen dat er nieuwe proteïnen gevormd worden, die een
schadelijk effect kennen op cellen en weefsels

Mutaties die premature stopcodons en pathogene splicing
veroorzaken
 Een natuurlijk stopcodon in mRNA triggert de ribosomen om los te komen van het mRNA,
waardoor de gevormde polypeptide zal vrijkomen
 Nonsense mediated decay kan optreden wat het mRNA degradeerd
o Nonsense mutaties gaan direct een aminozuur specifiërende codon vervangen door
een stopcodon
o Frameshiftmutatie zal indirect een premature stopcodon genereren
 Deletie of insertie van sequenties van coderende nucleotiden, die niet drie
basenparen lang is, in het translatie reading frame
 Er zal een in-frame premature stopcodon veroorzaakt worden
 Er zijn verschillende ziekte-veroorzakende mutaties dat RNA-splicing kunnen beïnvloeden
o Voornamelijk mutaties in cis-acting regulatorische elementen dat de RNA splicing
controleren
 Puntmutaties in deze sequenties hebben een groot effect
 Voornamelijk indien ze sterk geconserveerde nucleotiden zoals GT
en AG dinucleotiden in het 5’ en 3’ uiteinde veranderen
→ resulteert in abnormale splicing patronen
o Exon skipping, intron retentie of het gebruik van cryptische splice site zal optreden
 Cryptische splice site kan resulteren in het verlies van een stuk exon of in
retentie van een stuk intron

, Frequentie van pathogene puntmutaties
 Sommige types van single nucleotide substituties komen frequenter voor dan anderen
o Bv: CG dinucleotiden zijn een hotspot voor mutaties
 Dienen als target voor cytosine methylatie → gemethyleerde cytosines
zullen deammineren en zo thymines geven
 Kleine inserties en deleties worden vaak geproduceerd door replication slippage
o Een enkele nucleotide of een korte enkelstrengige DNA/RNA-streng worden tandem
herhaald → de gevormde streng zal occasioneel misparen met het parentale DNA
 Germlijn nucleotide substitutie snelheid is 10 -8 per nucleotide per generatie
→ maakt dat er ongeveer 30 de novo mutaties in een kind voorkomen
o Frequentie is afhankelijk van chromosomen en genen
 Mitochondrionaal genoom is bijvoorbeeld veel kwetsbaarder
 Waarschijnlijk door de hoge hoeveelheid ROS, wat een veel
frequentere schade geeft aan het DNA
o Indien ouders een hogere leeftijd kennen zien we een hogere frequentie aan
genetische aandoeningen
 Vrouwelijke germcellen worden allen aangemaakt nog voor de geboorte,
mannelijke germcellen worden continu gevormd door celdeling na de
pubertijd → er zijn veel meer celdelingen bij mannen, zeker bij oudere
mannen en dus veel meer kans op mutaties

Puntmutaties in RNA genen en ander niet-coderende DNA
 Er zijn slechts enkele voorbeelden van mutaties in RNA genen die een monogene ziekte
veroorzaken
o Mutaties in RNA zijn echter wel belangrijk voor kanker en complexe ziektes
o Bv: mutaties in miRNA (MIR96 geeft autosomale doofheid)
Bv: mutaties in snRNA (RNU4ATAC geeft dwerggroei)
BV: mutaties in lncRNA (TERC geeft anaplastische anemie)
 Bij niet-coderend DNA zien we voornamelijk splice site mutaties