Pathogenetica
Hoofdstuk 1: Oorzaken
Definities
• genetic counselling
o proces waarbij er eigenaars en fokkers geholpen w om de genetische aspecten
van ziekten te bekijken
o interpretatie van stambomen en medische geschiedenis
▪ a.d.h.v. dit de kans inschatten van ziekte
• welke tools heb je nodig?
o informatie verzamelen via bv. stambomen
o DNA-testen indien beschikbaar
1.1 DNA
Terminologie
• genoom
o al het erfelijke materiaal in een cel
o zowel
▪ DNA op chromosomen
▪ mitochondriaal DNA
o link tss aantal genen en complexiteit v/h organisme?
▪ nee
▪ bv. druiven hebben meer genen dan mensen
• locus
o plaats op het genoom
• variant
o = verschil t.o.v. een referentie
▪ mutatie = zeldzame variant
• minder dan 1% in de populatie
• w het meest geassocieerd met ‘ziekte’
▪ polymorfisme = frequenter voorkomende variant
o wat is de populatie?
▪ iets kan in ene ras veel voorkomen mr in andere veel minder
▪ link met populatie en frequentie van voorkomen niet meer optimaal
▪ bv. ziekte veroorzakende mutaties kunnen >1% voorkomen
• w dan eigenlijk al niet meer beschouwd als ‘mutatie’
o allel = verschillende ‘versies’ v/e locus
▪ normaal/wildtype
▪ abnormaal/mutant
• genotype
o versie v/e DNA sequentie dat een individu heeft op een specifieke plaats
o bv. op een locus kunnen allelen A en C voorkomen
▪ genoom is diploïd
▪ genotypes: AA, AC of CC
1
,Hoe beschrijven we nu een variant
• onderdelen v/e variant descriptie
o referentie
▪ DNA
• genomisch: volledig DNA
o kijken nr lineaire genoomsequentie
o kan per chromosoom heel groot zijn
• coderend: eiwitniveau
o vertrekken vanuit de coderende sequenties
o al hetgeen dat ultiem in een matuur mRNA komt te zitten
▪ transcript
• T w vervangen door een U
• omdat het RNA is
▪ eiwit
• de aminozuren
→ op basis van referentietype ga je andere zaken verwachten
o versie
o ‘type referentie’
o locatie
o allelen
• wat kan er nu vr zorgen dat dezelfde variant er anders uit ziet?
o nieuwe referentie
▪ bv. nieuwe genoomversie
▪ waar bepaalde genen zitten kan ook gaan evolueren
• bv. initieel een foute locatie gehad
o andere referentie
▪ gen vs. transcript vs. proteïne
o forward vs. reverse strand
▪ afhankelijk in welke richting je kijkt
Hoe gaan we varianten classificeren?
• grootte
o kleinste: 1 basepaar
o groot: volledige chromosomen of genomen
▪ volledige genomen zijn niet levensvatbaar (wel vr planten)
• eigenlijke DNA-verandering
o deletie: verwijdering van 1 tot meer aantallen nucleotiden
o insertie: additie van 1 tot meer aantallen nucleotiden
o substitutie: vervanging van 1 tot enkele nucleotiden
o puntmutatie: deletie, insertie of substitutie van 1 nucleotide
o single nucleotide variant/(polymorfisme): substitutie van 1 nucleotide
o verplaatsingen
▪ inversie: stukje DNA w omgedraaid
▪ duplicatie: stukje DNA w herhaald
▪ translocatie: stukje DNA w verplaatst
2
, • effect op niveau eiwit
o silent/synonymous variant
▪ geen effect op aminozuursamenstelling
• verschillende codons kunnen aanleiding geven tot 1 aminozuur
▪ w als minder pathogeen beschouwd
• op eerste zicht niks mis mee
▪ wel evt. effect op hoeveel er van bepaalde delen v/h DNA w afgeschreven
o missense
▪ aminozuur vervangen door een ander aminozuur
▪ nieuwe aminozuur kan totaal andere eigenschappen geven
o nonsense
▪ aminozuur vervangen door een stopcodon
o frameshift
▪ deletie of insertie gepaard met een lengte niet gelijk aan 3
▪ ultiem leidt het tot allemaal andere aminozuren
o …
• pathogeniciteit
o speelt elke variant een rol in ziektes/erfelijke kenmerken?
▪ nee
▪ bv. andere kleur ogen
o waarom is dit zo belangrijk?
▪ vr beslissingen op basis van DNA-testen
▪ enkel DNA-testen aanbieden vr gevalideerde varianten
• mr is niet gemakkelijk
• veel varianten binnen 1 individu
o welke zijn fenotype-geassocieerd?
• initiële associatie is niet altijd gevalideerd
Hoe ontstaan varianten?
• replicatiefouten
o replicatie gebeurt niet altijd foutloos
▪ vaak w dit wel gecorrigeerd
▪ mr natuurlijk ook niet altijd
o zeker kijkend nr de grootte v/h genoom
▪ fouten komen altijd wel vr
• strand slippage t.h.v. repeats
o repeat = stukje DNA van 2 of meer baseparen lang
▪ w steeds na elkaar herhaald
▪ liggen vlak naast elkaar
o wrm is dit zo gevoelig aan variatie?
▪ bij replicatie
• strand w afgelezen
• nieuwe complementaire streng w gemaakt
▪ probleem
• streng kan even loskomen
• normaal door complementariteit komt het terug juist samen
• mr gebeurt niet altijd
3
, ▪ soms na loskomen
• complementaire streng bindt te vroeg terug
• soort vorming v/e ‘loop’
o iets wat op plaats 4 moest, komt op plaats 3
• complementaire streng w 1 langer
▪ mr kan ook omgekeerd
• dan is er een verkorting v/d DNA-streng
o mutatiefrequentie via slippage is vaker voorkomend, wrm is dit relevant?
▪ bv.: Merle vachkleur
• afhankelijk hoe lang het mutante allel is
o bepaald of vacht meer of minder zichtbaar is
o er zijn verschillende lengtes van 1 allel
o dubbel mutant allel zorgt vr blind- en doofheid
• speciaal: op basis v/d ouderlijke genen kan je geen accurate
voorspelling maken wat er bij de nakomelingen gebeurt
o door de strand slippage
→ onvoorspelbaar genotype v/d nakomelingen
▪ gevolgen vr DNA-test?
• geeft een slecht voorspellende waarde
▪ op het niveau v/h dier zelf?
• niet elke DNA-test dat je doet geeft hetzelfde resultaat
• op verschillende plaatsen zitten de ‘errors’
• in verschillende weefsels kunnen verschillende allelen zitten
o mozaïeken
▪ verschillende genomen in verschillende cellen
▪ geeft variërende resultaten
▪ over nadenken waar je het staal neemt
1.2 Link met fenotypes
Algemeen
• 1 verandering kan veel verschil geven
o mendeliaanse of monogenetische aandoeningen
• polygenetische, multifactoriële aandoeningen
o samenspel van genetische veranderingen en omgevingsfactoren
• soms heb je wel een aantal zaken die tussen deze beide uiterste vallen
4
Hoofdstuk 1: Oorzaken
Definities
• genetic counselling
o proces waarbij er eigenaars en fokkers geholpen w om de genetische aspecten
van ziekten te bekijken
o interpretatie van stambomen en medische geschiedenis
▪ a.d.h.v. dit de kans inschatten van ziekte
• welke tools heb je nodig?
o informatie verzamelen via bv. stambomen
o DNA-testen indien beschikbaar
1.1 DNA
Terminologie
• genoom
o al het erfelijke materiaal in een cel
o zowel
▪ DNA op chromosomen
▪ mitochondriaal DNA
o link tss aantal genen en complexiteit v/h organisme?
▪ nee
▪ bv. druiven hebben meer genen dan mensen
• locus
o plaats op het genoom
• variant
o = verschil t.o.v. een referentie
▪ mutatie = zeldzame variant
• minder dan 1% in de populatie
• w het meest geassocieerd met ‘ziekte’
▪ polymorfisme = frequenter voorkomende variant
o wat is de populatie?
▪ iets kan in ene ras veel voorkomen mr in andere veel minder
▪ link met populatie en frequentie van voorkomen niet meer optimaal
▪ bv. ziekte veroorzakende mutaties kunnen >1% voorkomen
• w dan eigenlijk al niet meer beschouwd als ‘mutatie’
o allel = verschillende ‘versies’ v/e locus
▪ normaal/wildtype
▪ abnormaal/mutant
• genotype
o versie v/e DNA sequentie dat een individu heeft op een specifieke plaats
o bv. op een locus kunnen allelen A en C voorkomen
▪ genoom is diploïd
▪ genotypes: AA, AC of CC
1
,Hoe beschrijven we nu een variant
• onderdelen v/e variant descriptie
o referentie
▪ DNA
• genomisch: volledig DNA
o kijken nr lineaire genoomsequentie
o kan per chromosoom heel groot zijn
• coderend: eiwitniveau
o vertrekken vanuit de coderende sequenties
o al hetgeen dat ultiem in een matuur mRNA komt te zitten
▪ transcript
• T w vervangen door een U
• omdat het RNA is
▪ eiwit
• de aminozuren
→ op basis van referentietype ga je andere zaken verwachten
o versie
o ‘type referentie’
o locatie
o allelen
• wat kan er nu vr zorgen dat dezelfde variant er anders uit ziet?
o nieuwe referentie
▪ bv. nieuwe genoomversie
▪ waar bepaalde genen zitten kan ook gaan evolueren
• bv. initieel een foute locatie gehad
o andere referentie
▪ gen vs. transcript vs. proteïne
o forward vs. reverse strand
▪ afhankelijk in welke richting je kijkt
Hoe gaan we varianten classificeren?
• grootte
o kleinste: 1 basepaar
o groot: volledige chromosomen of genomen
▪ volledige genomen zijn niet levensvatbaar (wel vr planten)
• eigenlijke DNA-verandering
o deletie: verwijdering van 1 tot meer aantallen nucleotiden
o insertie: additie van 1 tot meer aantallen nucleotiden
o substitutie: vervanging van 1 tot enkele nucleotiden
o puntmutatie: deletie, insertie of substitutie van 1 nucleotide
o single nucleotide variant/(polymorfisme): substitutie van 1 nucleotide
o verplaatsingen
▪ inversie: stukje DNA w omgedraaid
▪ duplicatie: stukje DNA w herhaald
▪ translocatie: stukje DNA w verplaatst
2
, • effect op niveau eiwit
o silent/synonymous variant
▪ geen effect op aminozuursamenstelling
• verschillende codons kunnen aanleiding geven tot 1 aminozuur
▪ w als minder pathogeen beschouwd
• op eerste zicht niks mis mee
▪ wel evt. effect op hoeveel er van bepaalde delen v/h DNA w afgeschreven
o missense
▪ aminozuur vervangen door een ander aminozuur
▪ nieuwe aminozuur kan totaal andere eigenschappen geven
o nonsense
▪ aminozuur vervangen door een stopcodon
o frameshift
▪ deletie of insertie gepaard met een lengte niet gelijk aan 3
▪ ultiem leidt het tot allemaal andere aminozuren
o …
• pathogeniciteit
o speelt elke variant een rol in ziektes/erfelijke kenmerken?
▪ nee
▪ bv. andere kleur ogen
o waarom is dit zo belangrijk?
▪ vr beslissingen op basis van DNA-testen
▪ enkel DNA-testen aanbieden vr gevalideerde varianten
• mr is niet gemakkelijk
• veel varianten binnen 1 individu
o welke zijn fenotype-geassocieerd?
• initiële associatie is niet altijd gevalideerd
Hoe ontstaan varianten?
• replicatiefouten
o replicatie gebeurt niet altijd foutloos
▪ vaak w dit wel gecorrigeerd
▪ mr natuurlijk ook niet altijd
o zeker kijkend nr de grootte v/h genoom
▪ fouten komen altijd wel vr
• strand slippage t.h.v. repeats
o repeat = stukje DNA van 2 of meer baseparen lang
▪ w steeds na elkaar herhaald
▪ liggen vlak naast elkaar
o wrm is dit zo gevoelig aan variatie?
▪ bij replicatie
• strand w afgelezen
• nieuwe complementaire streng w gemaakt
▪ probleem
• streng kan even loskomen
• normaal door complementariteit komt het terug juist samen
• mr gebeurt niet altijd
3
, ▪ soms na loskomen
• complementaire streng bindt te vroeg terug
• soort vorming v/e ‘loop’
o iets wat op plaats 4 moest, komt op plaats 3
• complementaire streng w 1 langer
▪ mr kan ook omgekeerd
• dan is er een verkorting v/d DNA-streng
o mutatiefrequentie via slippage is vaker voorkomend, wrm is dit relevant?
▪ bv.: Merle vachkleur
• afhankelijk hoe lang het mutante allel is
o bepaald of vacht meer of minder zichtbaar is
o er zijn verschillende lengtes van 1 allel
o dubbel mutant allel zorgt vr blind- en doofheid
• speciaal: op basis v/d ouderlijke genen kan je geen accurate
voorspelling maken wat er bij de nakomelingen gebeurt
o door de strand slippage
→ onvoorspelbaar genotype v/d nakomelingen
▪ gevolgen vr DNA-test?
• geeft een slecht voorspellende waarde
▪ op het niveau v/h dier zelf?
• niet elke DNA-test dat je doet geeft hetzelfde resultaat
• op verschillende plaatsen zitten de ‘errors’
• in verschillende weefsels kunnen verschillende allelen zitten
o mozaïeken
▪ verschillende genomen in verschillende cellen
▪ geeft variërende resultaten
▪ over nadenken waar je het staal neemt
1.2 Link met fenotypes
Algemeen
• 1 verandering kan veel verschil geven
o mendeliaanse of monogenetische aandoeningen
• polygenetische, multifactoriële aandoeningen
o samenspel van genetische veranderingen en omgevingsfactoren
• soms heb je wel een aantal zaken die tussen deze beide uiterste vallen
4
