CEL IV
GENETICA
1956: menselijk genoom heeft 46 chromosomen
1882: Walther Flemming – grondlegger vd cytogenetica
Belangrijke doorbraken
- Hypotone behandeling v cellen -> opzwellen -> chr spreiden beter
- Fytohemagglutinine (PHA): mitogene activiteit -> celdeling perifere T-lymfocyten
CYTOGENETICA: studie vd chromosomen, hun structuur en overerving
LOCUS: plaats ve gen op een chromosoom
Celcyclus (16-24u): mitose (1 tot 2u) + interfase
- Interfase: G1 + S-fase + G2
G1: voorbereiden op DNA-replicatie, groeifase
Volledig gedifferentieerde cellen (neuronen) verlaten celcyclus -> G0
Bv levercellen ook naar G0, maar kunnen terug in G1 komen
S-fase: DNA verdubbeling -> chr bestaat uit 2 identieke zusterchromatiden (2n -> 4n)
G2: celgroei, voorbereiden op mitose
Gereguleerd door checkpoints: controleren DNA-synthese en vorming spoeldraden
Onregelmatigheden? -> celdeling pauzeren
Te erge schade? -> apoptose (geprogrammeerde celdood)
G2 checkpoint: grootte en DNA replicatie gecontroleerd
Metafase checkpoint : spoelfiguur gecontroleerd
G1 checkpoint : voedingsstoffen, groeifactoen en DNA schade gecontroleerd
- Mitose:
1) Profase: chromatinedraden condenseren, spoelfiguur, centrosomen naar de polen
2) Prometafase: chr bewegen en hechten zich aan spoeldraden thv centromeer
(kinetochore = eiwitcomplex zorgt voor vasthechting), chr bewegen naar equatoriale
vlak
3) Metafase: chr maximaal gecondenseerd, in equatoriaal vlak, zusterchromatiden enkel
aan centromeer met elkaar verbonden
4) Anafase: zusterchromatiden uit elkaar
5) Telofase: decondensatie chromatine, herstel nucleaire membraan
Finaal: cytokinese -> cel deelt
Karyotypering
Bloed behandeld met fytohemagglutinine -> celdeling synchroniseren -> cellen in mitotische
fase -> colchicine toegevoegd (spoeldraadvorming geblokkeerd) -> hypotone behandeling:
witte bc zwellen + rode bc lyseren (worden weggewassen)
Karyotypering witte bloedcellen door kleuring (Giemsa kleuring)
,Giemsa kleuring: bindt AT-rijke gebieden
Synchroniseren: methotrexaat toevoegen (kan geen thymidine meer ingebouwd worden) ->
delende cellen geblokkeerd na 17u methotrexaat weg + thymidine toevoegen
Cellen starten gelijk de S-fase -> na 13u mitose
Alle menselijke lichaamscellen (somatische cellen): 22 paar autosomen + 1 paar gonosomen
Behalve gameten
Grootste chr = nr 1 kleinste = nr 22 (22 is eig groter dan 21)
CENTROMEER: insnoering waar vasthechting met microtubuli tijdens mitose en meiose
gebeurt
- Metacentrisch: centromeer in midden vh chr
- Submetacentrisch: iets boven het midden
- Acrocentrisch: bijna aan het uiteinde vh chr (13,14,15,21 en 22)
korte (p-arm) en lange (q-arm)
- Telocentrisch: volledig aan het uiteinde (niet bij mens)
DOWN-SYNDROOM: trisomie 21
-> grote fenotypische variabiliteit
- Veel genen zijn dosage insensitive: maakt niet uit hoeveel kopijen ve gen aanwezig,
eiwit wordt aangemaakt en het fenotype zal aanwezig zijn
- Sommigen wel dosage sensitive: meer kopijen, meer gen afgeschreven -> harder tot
uiting
Threshold overschreden? Fenotype komt tot uiting
In 95%: maternale afkomst door non-disjunctie in meiose I
In 4%: Robertsoniaanse translocatie -> verhoogd risico
In 1%: mosaicisme: postzygotische non-disjuctie/anafase lag
Meiose: vorming gameten (primaire spermatocyten en ovocyten)
- Reductiedeling (meiose I): DNA verdubbeld, homologe chr uit elkaar -> aantal chr
gehalveerd (2n = 46 -> n = 23: diploid -> haploid)
Recombinatie (crossing-over) treedt op
- Tweede meiotische deling: mitose -> zusterchromatiden uit elkaar, geen DNA-
replicatie
Meiose I: profase I uit 5 fasen
1) Leptotene: condenserende chr zichtbaar
2) Zygotene: paring of synapsis v homologe chr (bivalenten), vorming synaptenomaal
complex (belangrijk voor latere recombinatie)
3) Pachyteen: verdere condensatie, synaps volledig, crossing-over treedt op
4) Diploteen: synaptenomaal complex verdwijnt, chiasmata worden zichtbaar
CHIASMATA: plaatsen waar recombinatie optrad, chr nog tijdelijk aan elkaar
, 5) Diakinesis: maximale condensatie
Metafase I: spoelfiguur gevormd, bivalenten naar equatoriaal vlak
Anafase I: bivalenten uit elkaar naar tegengestelde polen (disjunctie)
Maternale en paternale homologen willekeurig verdeeld over dochtercellen
Aantal mogelijke combinaties: 223 -> 8M
Grote genetische variatie door: willekeurige segregatie & crossing-over
Na meiose: 4 verschillende haploide gameten
Oogenese
Week 4 embryogenese: primordiale geslachtscellen (PGC): oogonia
Maand 3: primaire oocyten (blijven in profase I)
- 2,5 milj oocyten -> 400 matureren in puberteit
- Overigen degenereren of blijven in ruststadium (dictyoteen)
Ovulatie: 1e meiotische deling voltooid mvv poollichaampje en secundaire oocyt (ovum)
Blijft in meiose II -> bij fertilisatie: meiose II voltooid mvv 2e poollichaampje
Langdurige rustfase: kans op non-disjunctie bij oudere vrouwen groter
Spermatogenese
Primordiale geslachtscellen ->mitotische delingen tot spermatogonia
Puberteit: primaire spermatocyt gevormd door laatste mitotische deling -> ondergaat meiose
(22dagen) continu proces tot andropauze
2 haploide secundaire spermatocyten (resultaat meiose I)
Spermatiden door meiose II, rijpen tot spermatozoa
Zeer gevoelig voor schade, DNA-herstelvermogen is verloren -> na bevruchting enzymen
eicel om beschadiging te herstellen, maar aanleiding tot genetische aandoeningen
Triploidie: 3 chr van elk trisomie: 3 chr van een chr
Triploidie langer leefbaar (embryonaal) want meer in evenwicht (alles is er te veel)
1 eicel door 2 zaadcellen bevrucht
Trisomie 13, 18 en 21 mogelijk leefbaar
13: Patau syndroom 18: Edwards syndroom 21: downsyndroom
Triploidie/tetraploidie -> miskraam
Gonosomale aneuploidie: 45,X -> Turner 47,XXY/XXX/XYY -> Klinefelter
Prenatale diagnose via CVS of vruchtwaterpunctie
- Chorionic Vilius Sampling: chorionvili wegnemen met naald -> onderzoeken op chr
afwijkingen
Embryo 64 cellen: 2 ervan vormen baby, 62 voor placenta en vliezen
Nadelen: mgl miskraam, heel snel delende cellen dus mgl afwijkingen in cellen placenta
maar baby is normaal (vals positief)
, - Vruchtwaterpunctie: genoeg water nodig anders afwijkingen aan foetus mgl (16
weken + 10 dagen kweken)
Nadelen: duurt langer -> abortus?
NIPT: niet invasieve prenatale test
Placenta onderzoeken, niet baby
Mozaicisme -> vals-positieve en vals-negatieve resultaten
Trisomie 13 vaak in placenta, niet in baby
Trisomie 7 nooit in baby -> altijd lethaal
HOOFDSTUK 3: KLINISCHE CYTOGENOMICA
Chromosomale afwijkingen
- Numeriek: afwijking in aantal chromosomen
- Structureel: afwijking in structuur v één of meerdere chromosomen
Kwantitatief effect op genexpressie zorgt voor genetische aandoening
Gebalanceerd: alle DNA is aanwezig na translocatie -> geen afwijking
Ongebalanceerd: wel afwijking als translocatie in regulatorisch gen of breuk in gen
Deletie/duplicatie -> te veel/ te weinig info
Normaal aantal chr = euploid afwijkend aantal = aneuploid
Polyploidie = meer dan 2 volledige haploide chromosomensets
- Triploidie meestal door gelijktijdige bevruchting v 2 spermatozoa
- Tetraploidie door uitblijven celdeling na kerndeling
Aneuploidie bij individuele chr is gevolg v non-disjuctie of anafase-lagging tijdens meiose I
MOZAICISME: 2 of meer genetisch verschillende cellijnen aanwezig binnen 1 individu
Door non-disjucntie in mitotische deling -> normale cellijn + cellijn met numerieke
chromosoomafwijking aanwezig
Uiteinden X- en Y-chromsoom vertonen homologie
Bivalent vorming tijdens meiose -> crossing-over mogelijk
= pseudo-autosomale regio’s
X-inactivatie bij vrouwelijke foetussen: methylering v CpG-dinucleotiden ->
chromatineveranderingen -> conderseert tot Barr-lichaampje
Structurele afwijkingen
2 versch breuken in 1 chr -> inversie (para- en pericentrisch)/ interstitiele deleties/
ringchromosomen
ISOCHROMOSOOM: chr tijdens anafase dwars doorgesplitst in centromeer -> korte en
lange arm gescheiden -> na DNA-replicatie: isochromosoom met 2x korte of 2x lange arm
Zowel winst als verlies v genetisch materiaal
GENETICA
1956: menselijk genoom heeft 46 chromosomen
1882: Walther Flemming – grondlegger vd cytogenetica
Belangrijke doorbraken
- Hypotone behandeling v cellen -> opzwellen -> chr spreiden beter
- Fytohemagglutinine (PHA): mitogene activiteit -> celdeling perifere T-lymfocyten
CYTOGENETICA: studie vd chromosomen, hun structuur en overerving
LOCUS: plaats ve gen op een chromosoom
Celcyclus (16-24u): mitose (1 tot 2u) + interfase
- Interfase: G1 + S-fase + G2
G1: voorbereiden op DNA-replicatie, groeifase
Volledig gedifferentieerde cellen (neuronen) verlaten celcyclus -> G0
Bv levercellen ook naar G0, maar kunnen terug in G1 komen
S-fase: DNA verdubbeling -> chr bestaat uit 2 identieke zusterchromatiden (2n -> 4n)
G2: celgroei, voorbereiden op mitose
Gereguleerd door checkpoints: controleren DNA-synthese en vorming spoeldraden
Onregelmatigheden? -> celdeling pauzeren
Te erge schade? -> apoptose (geprogrammeerde celdood)
G2 checkpoint: grootte en DNA replicatie gecontroleerd
Metafase checkpoint : spoelfiguur gecontroleerd
G1 checkpoint : voedingsstoffen, groeifactoen en DNA schade gecontroleerd
- Mitose:
1) Profase: chromatinedraden condenseren, spoelfiguur, centrosomen naar de polen
2) Prometafase: chr bewegen en hechten zich aan spoeldraden thv centromeer
(kinetochore = eiwitcomplex zorgt voor vasthechting), chr bewegen naar equatoriale
vlak
3) Metafase: chr maximaal gecondenseerd, in equatoriaal vlak, zusterchromatiden enkel
aan centromeer met elkaar verbonden
4) Anafase: zusterchromatiden uit elkaar
5) Telofase: decondensatie chromatine, herstel nucleaire membraan
Finaal: cytokinese -> cel deelt
Karyotypering
Bloed behandeld met fytohemagglutinine -> celdeling synchroniseren -> cellen in mitotische
fase -> colchicine toegevoegd (spoeldraadvorming geblokkeerd) -> hypotone behandeling:
witte bc zwellen + rode bc lyseren (worden weggewassen)
Karyotypering witte bloedcellen door kleuring (Giemsa kleuring)
,Giemsa kleuring: bindt AT-rijke gebieden
Synchroniseren: methotrexaat toevoegen (kan geen thymidine meer ingebouwd worden) ->
delende cellen geblokkeerd na 17u methotrexaat weg + thymidine toevoegen
Cellen starten gelijk de S-fase -> na 13u mitose
Alle menselijke lichaamscellen (somatische cellen): 22 paar autosomen + 1 paar gonosomen
Behalve gameten
Grootste chr = nr 1 kleinste = nr 22 (22 is eig groter dan 21)
CENTROMEER: insnoering waar vasthechting met microtubuli tijdens mitose en meiose
gebeurt
- Metacentrisch: centromeer in midden vh chr
- Submetacentrisch: iets boven het midden
- Acrocentrisch: bijna aan het uiteinde vh chr (13,14,15,21 en 22)
korte (p-arm) en lange (q-arm)
- Telocentrisch: volledig aan het uiteinde (niet bij mens)
DOWN-SYNDROOM: trisomie 21
-> grote fenotypische variabiliteit
- Veel genen zijn dosage insensitive: maakt niet uit hoeveel kopijen ve gen aanwezig,
eiwit wordt aangemaakt en het fenotype zal aanwezig zijn
- Sommigen wel dosage sensitive: meer kopijen, meer gen afgeschreven -> harder tot
uiting
Threshold overschreden? Fenotype komt tot uiting
In 95%: maternale afkomst door non-disjunctie in meiose I
In 4%: Robertsoniaanse translocatie -> verhoogd risico
In 1%: mosaicisme: postzygotische non-disjuctie/anafase lag
Meiose: vorming gameten (primaire spermatocyten en ovocyten)
- Reductiedeling (meiose I): DNA verdubbeld, homologe chr uit elkaar -> aantal chr
gehalveerd (2n = 46 -> n = 23: diploid -> haploid)
Recombinatie (crossing-over) treedt op
- Tweede meiotische deling: mitose -> zusterchromatiden uit elkaar, geen DNA-
replicatie
Meiose I: profase I uit 5 fasen
1) Leptotene: condenserende chr zichtbaar
2) Zygotene: paring of synapsis v homologe chr (bivalenten), vorming synaptenomaal
complex (belangrijk voor latere recombinatie)
3) Pachyteen: verdere condensatie, synaps volledig, crossing-over treedt op
4) Diploteen: synaptenomaal complex verdwijnt, chiasmata worden zichtbaar
CHIASMATA: plaatsen waar recombinatie optrad, chr nog tijdelijk aan elkaar
, 5) Diakinesis: maximale condensatie
Metafase I: spoelfiguur gevormd, bivalenten naar equatoriaal vlak
Anafase I: bivalenten uit elkaar naar tegengestelde polen (disjunctie)
Maternale en paternale homologen willekeurig verdeeld over dochtercellen
Aantal mogelijke combinaties: 223 -> 8M
Grote genetische variatie door: willekeurige segregatie & crossing-over
Na meiose: 4 verschillende haploide gameten
Oogenese
Week 4 embryogenese: primordiale geslachtscellen (PGC): oogonia
Maand 3: primaire oocyten (blijven in profase I)
- 2,5 milj oocyten -> 400 matureren in puberteit
- Overigen degenereren of blijven in ruststadium (dictyoteen)
Ovulatie: 1e meiotische deling voltooid mvv poollichaampje en secundaire oocyt (ovum)
Blijft in meiose II -> bij fertilisatie: meiose II voltooid mvv 2e poollichaampje
Langdurige rustfase: kans op non-disjunctie bij oudere vrouwen groter
Spermatogenese
Primordiale geslachtscellen ->mitotische delingen tot spermatogonia
Puberteit: primaire spermatocyt gevormd door laatste mitotische deling -> ondergaat meiose
(22dagen) continu proces tot andropauze
2 haploide secundaire spermatocyten (resultaat meiose I)
Spermatiden door meiose II, rijpen tot spermatozoa
Zeer gevoelig voor schade, DNA-herstelvermogen is verloren -> na bevruchting enzymen
eicel om beschadiging te herstellen, maar aanleiding tot genetische aandoeningen
Triploidie: 3 chr van elk trisomie: 3 chr van een chr
Triploidie langer leefbaar (embryonaal) want meer in evenwicht (alles is er te veel)
1 eicel door 2 zaadcellen bevrucht
Trisomie 13, 18 en 21 mogelijk leefbaar
13: Patau syndroom 18: Edwards syndroom 21: downsyndroom
Triploidie/tetraploidie -> miskraam
Gonosomale aneuploidie: 45,X -> Turner 47,XXY/XXX/XYY -> Klinefelter
Prenatale diagnose via CVS of vruchtwaterpunctie
- Chorionic Vilius Sampling: chorionvili wegnemen met naald -> onderzoeken op chr
afwijkingen
Embryo 64 cellen: 2 ervan vormen baby, 62 voor placenta en vliezen
Nadelen: mgl miskraam, heel snel delende cellen dus mgl afwijkingen in cellen placenta
maar baby is normaal (vals positief)
, - Vruchtwaterpunctie: genoeg water nodig anders afwijkingen aan foetus mgl (16
weken + 10 dagen kweken)
Nadelen: duurt langer -> abortus?
NIPT: niet invasieve prenatale test
Placenta onderzoeken, niet baby
Mozaicisme -> vals-positieve en vals-negatieve resultaten
Trisomie 13 vaak in placenta, niet in baby
Trisomie 7 nooit in baby -> altijd lethaal
HOOFDSTUK 3: KLINISCHE CYTOGENOMICA
Chromosomale afwijkingen
- Numeriek: afwijking in aantal chromosomen
- Structureel: afwijking in structuur v één of meerdere chromosomen
Kwantitatief effect op genexpressie zorgt voor genetische aandoening
Gebalanceerd: alle DNA is aanwezig na translocatie -> geen afwijking
Ongebalanceerd: wel afwijking als translocatie in regulatorisch gen of breuk in gen
Deletie/duplicatie -> te veel/ te weinig info
Normaal aantal chr = euploid afwijkend aantal = aneuploid
Polyploidie = meer dan 2 volledige haploide chromosomensets
- Triploidie meestal door gelijktijdige bevruchting v 2 spermatozoa
- Tetraploidie door uitblijven celdeling na kerndeling
Aneuploidie bij individuele chr is gevolg v non-disjuctie of anafase-lagging tijdens meiose I
MOZAICISME: 2 of meer genetisch verschillende cellijnen aanwezig binnen 1 individu
Door non-disjucntie in mitotische deling -> normale cellijn + cellijn met numerieke
chromosoomafwijking aanwezig
Uiteinden X- en Y-chromsoom vertonen homologie
Bivalent vorming tijdens meiose -> crossing-over mogelijk
= pseudo-autosomale regio’s
X-inactivatie bij vrouwelijke foetussen: methylering v CpG-dinucleotiden ->
chromatineveranderingen -> conderseert tot Barr-lichaampje
Structurele afwijkingen
2 versch breuken in 1 chr -> inversie (para- en pericentrisch)/ interstitiele deleties/
ringchromosomen
ISOCHROMOSOOM: chr tijdens anafase dwars doorgesplitst in centromeer -> korte en
lange arm gescheiden -> na DNA-replicatie: isochromosoom met 2x korte of 2x lange arm
Zowel winst als verlies v genetisch materiaal
