Samenvatting moleculaire epidemiologie

Epidemiologie hoorcollege 1: Moleculaire evolutie

De genetische variatie bij levende organismen uitleggen

De genetische variatie binnen een soort vormt het uitgangsmateriaal voor evolutie via natuurlijke
selectie.

Snelheid waarmee de variatie toeneemt wordt bepaald door de mutatiesnelheid.
- Is afhankelijk van proofreading mechanismen
- Accumulatie van mutaties varieert tussen typen DNA.

Evolutie patronen: De evolutie binnen het dierenrijk is meer het gevolg van mutaties dan van nieuwe
genen.
- Er zijn maar weinig soort specifieke genen.

Het ontstaan van genetische variatie in populaties uitleggen

Kan op twee manieren: verticale gen overdracht of via geslachtelijke voortplanting.

Parallelle evolutie: is evolutie van dezelfde functie die onafhankelijk van elkaar plaatsvindt bij
verwante taxonomische groepen.

Convergente evolutie: evolutie waarbij dezelfde functie ontstaat bij niet verwante groepen. Dit kan
ontstaan wanneer de groepen een vergelijkbare selectiedruk ondervinden.

Evolutie van het genoom:
- De basis van evolutie en dus van biodiversiteit, ligt in het DNA van organismen.
- Veranderingen in het genoom kunnen plaatsvinden door:
o Mutaties, recombinatie en deleties
o Verwerven van nieuwe genen door duplicatie
o Verwerven van nieuwe genen van andere species
o Reorganisatie van bestaande genen

DNA mutaties:
- Substituties
o Geen effect, missense, nonsense (stop)
- Inserties/ deleties
o Leesraam-verschuiving
o Amplificatie

Uitwisselen van genetisch materiaal: (verwerven van nieuwe genen van andere species.
- Geslachtelijke voortplanting of verticale gen overdracht
- Horizontale gen overdracht: vindt plaats tussen organismen die niet verwant zijn. Hierdoor
kan de genetische variatie sterk verhogen.
o Alleen prokaryoten kunnen dit.

De verschillende methoden van classificatie benoemen

Verschillende manieren van classificeren:
- Hiërarchisch classificatiesysteem:
o Soort en geslacht

1

, o Familie en orde
o Klasse; rijk
- Op basis van onderlinge verwantschap
- Systematiek, taxonomie
o Taxonomie: het indelen van individuen of objecten in groepen

Het proces van evolutie en Darwins evolutietheorie uitleggen

Evolutie werkt op een populatie en niet op een individu.

De basis van evolutie, en dus de diversiteit, ligt in het genoom van organismen.
- Veranderingen, mutaties, zijn een voorwaarde voor evolutie.

Darwins evolutietheorie:
- Evolutie is in de levende natuur een proces, dat resulteert in veranderingen in de erfelijke
kenmerken van een populatie tussen verschillende generaties.
- Evolutie ontstaat doormiddel van natuurlijke selectie. Organismen die beter zijn aangepast
aan de omgeving hebben een selectievoordeel.

De invloed van natuurlijke selectie op de evolutie uitleggen

Natuurlijke selectie wordt gezien als het mechanisme waarbij populaties zich aanpassen aan nieuwe
omstandigheden.
- Survival of the fittest.

Organismen met een erfelijke eigenschap, die voor een grotere overlevingskans zorgt, zullen meet
nakomelingen krijgen.
- De allelen die bij zo’n eigenschap horen zullen zich dan door de populatie verspreiden. Op
deze manier worden voordelige erfelijke eigenschappen door de natuur geselecteerd.

Natuurlijke selectie zit in het DNA. Alleen de mutaties die voordeel hadden voor het individu konden
langer leven en dus meer nakomelingen produceren.

Voorwaarden voor natuurlijke selectie:
- Het moet overerf baar zijn
- Het moet een eigenschap zijn die gunstig is en voor meer nakomelingen zorgt

Het milieu bepaalt de richting van de evolutie.




2

, Het concept van “the tree of life” en het begrip “molecular clock” uitleggen

Tree of life: de fylogenetische stamboom.
- Helemaal onderin/ aan het begin staat de voorouderlijke groep. Hoe
verder het organisme van de gemeenschappelijke voorouder af staat
hoe verder het in de tijd is ontstaan.
- Elke afsplitsing is een nieuwe soort, er is dan ook geen kruising meer
mogelijk tussen deze soort en een andere soort.

Moleculaire klok: vergelijking van de genetische verschillen tussen twee soorten vertelt ons
hoe lang geleden er een gemeenschappelijke voorouder was.
- Genen muteren onafhankelijk van elkaar in twee lijnen

Het epidemiologisch effect van veranderingen in het genoom bij bacteriën benoemen

Wanneer in het genoom een mutatie plaats vindt door bijvoorbeeld antibiotica druk, kan
het zo zijn dat er een genoom ontstaat welke resistent is voor dat soort antibiotica. De
bacteriën die nog wel gevoelig zijn voor de antibiotica gaan dood waardoor het lijkt alsof
de infectie is verdwenen. Wat echter zo is, is dat er een bacterie met het andere genoom
over gebleven is welke weer gaat delen en voor een nieuwe infectie zorgt die dit keer
resistent is voor de antibiotica.

De toepassingen van moleculaire technieken bij de bestudering van de verspreiding van
infectieziekten benoemen

Moleculaire evolutie:
- Onderzoeksgebieden:
o Evolutie van macromoleculen
o Reconstructie van de geschiedenis van het leven (genen en organismen)
- Pre-DNA-tijdperk: fossielen, morfologie van het bouwplan van organismen
- Nieuwe genetische technieken  revolutionaire ontwikkelingen

Moleculaire fylogenetica:
- Genetisch onderzoek op basis van reconstructie van stambomen. Werd gedaan op basis van
veranderingen in het DNA.

Oplossen van transmissie routes.
- Bijvoorbeeld het begin van een uitbraak onderzoeken.
- Het maken van een genotypering

Reconstructie van stambomen: wordt gebruikt bij onderzoek bij bijvoorbeeld een uitbraak van MRSA
of VRE o.i.d. Zo kan de samenhang tussen de verschillende besmette personen worden onderzocht
en zo de bron van de infectie worden gevonden.

RAPD= Random amplified polymorphic DNA
RFLP= Restriction Fragment Length Polymorphism
- PFGE= Pulse Field Gel Electrophoresis
- AFLP= amplified Fragment Length polymorphism
MLVA= Multiple locus Variable Number tandem repeat analysis
MLST= multi locus sequence typing


3