CEL IV: GENETICA
H1: CYTOGENETICA
FROM CHROMOSOME TO GENE
● cytogenetics = studie van chromosomen
● molecular genetics = studie van nucleotiden en DNA
○ werden later 1 discipline
1956: chromosome number of a man = 46
● vroeger dacht men 48 chromosomen te hebben
○ niemand vond de twee laatste terug
● idee kwam van een experiment
● eerst publicatie die dat tegen sprak ⇒ “voorzichtige
publicatie”
1882: Walther Flemming ⇒ grondlegger
cytogenetica
● ging delende cellen in kaart brengen
● nu nog veel betere technologie om structuren te zien
CELCYCLUS
1. G1: groei + preparatie voor DNA synthese
2. S: DNA replicatie 2n → 4n
3. G2: preparatie voor mitose + groei
4. M: mitose
○ profase: vorming chromosomen door condensatie chromatine
○ metafase: positionering van chromosomen in equatoriaal vlak
○ anafase: segregatie van zusterchromatiden naar
dochtercellen
○ telofase: celscheiding ⇒ 2 identieke dochtercellen
5. (G0)
welke cellen gebruiken om chromosomen bij mens te onderzoeken?
● stamcellen?
○ continu aan het delen
○ probleem:
■ embryonale
● differentieerbaar naar embryo
● onethisch
● moeilijk te “verkrijgen”
■ IPS stamcellen
● induced pluripotent stem cells
● nieuw proces
1
, ● heel duur
● andere sneldelende cellen zoeken
○ darmcellen of huidcellen?
■ moeilijk te “verkrijgen”
■ meeste cellen in lichaam in G0-fase
■ kunnen wel een stimulus geven om te gaan delen
● PDGF = platelet derived growth factor
● lymfocyten en spermacellen
○ wel goed
○ sneldelend
○ veel + continu aangemaakt
welke fase chromosomen bestuderen?
● tussen profase en metafase = prometafase
● hele mitose = 1 uur ⇒ condensatie chromosoom
● condensine en cohesine
○ = eiwitcomplexen
○ houden 2 chromatiden dicht bij elkaar
overzicht celcyclus
CELL CYCLE CONTROLLED BY CELL CYCLE CHECKPOINTS
● Cdk’s: cyclin dependent kinases
● G1 checkpoint
○ nutriënten
○ groeifactoren
○ DNA damage
○ via PDGF ⇒ geeft instructies voor groeifactoren
● G2 checkpoint
○ cell grootte
○ DNA replicatie
● methaphase checkpoint
○ chromosoom plindle attachment
● (G0 eigenlijk geen rustfase ⇒ wel een functie aan het uitoefenen)
2
,CHROMOSOMEN ONDERZOEK: KARYOTYPERING
proces:
● bloedafname
● PHA (antistollingsstof) toevoegen ⇒ artificiële groeifactor voor lymfocyten ⇒ mitose
aanvatten
● methotrexaat + thymidine colchicine + hypotonie fixatief toevoegen
○ MTX: dna replicatie blokkeren ⇒ celcycli gaan synchroniseren van alle cellen
○ thymidine MTX wegwassen
○ hypotonie: cellen laten opzwellen ⇒ veel plaats om chromosomen goed waar te
nemen
○ colchicine: blokkeert in prometafase
● giemsa kleuring ⇒ bindt aan AT-rijke gebieden
● karyotypering
van profase naar metafase
● aantal G bands verminderd naargelang meer
condensatie
○ van 800-400
● bij niet delende cel DNA in G0 fase
evolutie van de studie van chromosomen: karyotypering
● vroeger: microscoop filmen
○ van filmrolletje knippen en plakken
● nu: digitale fotos en video’s
● fout werd gemaakt
○ chromosomen op karyogram geordende volgens grootte
○ na enige tijd opgemerkt dat chromosoom 21 kleiner is dan chromosoom 22
■ minder nt aanwezig
● metasystems automated metaphase finder
○ robot die zelf beeld kan herkennen dmv software
○ zelf chromosomen opstellen in karyogram
STUDIE VAN CHROMOSOMEN: IDEOGRAM
● door merkstof banden zien
● kan men deleties, translocaties en duplicaties duidelijk
waarnemen
HET CHROMOSOOM
● centromeer
○ verschillende plaatsen:
■ metacentrisch
■ submetacetrisch
■ acrocentrisch
3
, ■ telecentrisch (enkel q arm ⇒ niet humane cellen)
● telomeer
● 2 zusterchromatiden
○ met telkens een lange (q) arm en korte (p) arm
DOWNSYNDROOM
● vroeger officiële naam: “ethnic classification of idiots”
○ heel erg racistisch ⇒ zei dat ze ethnic characteristics hadden
○ paper geschreven door John Langdon Down
○ chromosomic racism ⇒ attacks patient instead of fighting disease
klinisch
● typisch gelaat
● simian hand creese ⇒ 1 continue lijn op handpalm ipv twee aparte
● vaak verstandelijke achterstand
● gen voor alzheimers ligt op chromosoom 21 ⇒ extra C21
● fenotypische variabiliteit
○ zal nooit elke keer exact hetzelfde zijn
from genotype to phenotype
● liability-threshold model
○ enkel als threshold wordt overschreden is een een fenotypisch kenmerk
aanwezig
● gen dosage effect
● non-sensitive gene
○ als er hier extra kopieën van zijn ⇒ geen probleem WANT feedback loops voor
de regulatie van eiwitten
● sensitive gene
○ wel problematisch als er overmaat is aan het gen ⇒ te veel afgeschreven leidt
ook tot overmaat aan eiwit
● gen dosage effect
○ is de hoeveelheid van 1 specifiek gen dat aanwezig is op een genoom
● HSA21-nonHSA21 gene interactions
○ geen enkele gen oefent zijn functie helemaal alleen uit
○ eiwitten door complexe pathways en variaties gemaakt
numerieke chromosomale defecten: trisomie 21
● 95% “losse” trisomie 21
○ maternele afkomst
○ non-disjunctie in meiose I
○ ouders normaal karyo
○ herhalingsrisico heel klein <1%
● 4% robertsoniaanse translocatie
○ ouders drager zijn ⇒ verhoogt herhalingsrisico
● 1% mosaïcisme
○ postzygotische ,on-disjunctie
4
H1: CYTOGENETICA
FROM CHROMOSOME TO GENE
● cytogenetics = studie van chromosomen
● molecular genetics = studie van nucleotiden en DNA
○ werden later 1 discipline
1956: chromosome number of a man = 46
● vroeger dacht men 48 chromosomen te hebben
○ niemand vond de twee laatste terug
● idee kwam van een experiment
● eerst publicatie die dat tegen sprak ⇒ “voorzichtige
publicatie”
1882: Walther Flemming ⇒ grondlegger
cytogenetica
● ging delende cellen in kaart brengen
● nu nog veel betere technologie om structuren te zien
CELCYCLUS
1. G1: groei + preparatie voor DNA synthese
2. S: DNA replicatie 2n → 4n
3. G2: preparatie voor mitose + groei
4. M: mitose
○ profase: vorming chromosomen door condensatie chromatine
○ metafase: positionering van chromosomen in equatoriaal vlak
○ anafase: segregatie van zusterchromatiden naar
dochtercellen
○ telofase: celscheiding ⇒ 2 identieke dochtercellen
5. (G0)
welke cellen gebruiken om chromosomen bij mens te onderzoeken?
● stamcellen?
○ continu aan het delen
○ probleem:
■ embryonale
● differentieerbaar naar embryo
● onethisch
● moeilijk te “verkrijgen”
■ IPS stamcellen
● induced pluripotent stem cells
● nieuw proces
1
, ● heel duur
● andere sneldelende cellen zoeken
○ darmcellen of huidcellen?
■ moeilijk te “verkrijgen”
■ meeste cellen in lichaam in G0-fase
■ kunnen wel een stimulus geven om te gaan delen
● PDGF = platelet derived growth factor
● lymfocyten en spermacellen
○ wel goed
○ sneldelend
○ veel + continu aangemaakt
welke fase chromosomen bestuderen?
● tussen profase en metafase = prometafase
● hele mitose = 1 uur ⇒ condensatie chromosoom
● condensine en cohesine
○ = eiwitcomplexen
○ houden 2 chromatiden dicht bij elkaar
overzicht celcyclus
CELL CYCLE CONTROLLED BY CELL CYCLE CHECKPOINTS
● Cdk’s: cyclin dependent kinases
● G1 checkpoint
○ nutriënten
○ groeifactoren
○ DNA damage
○ via PDGF ⇒ geeft instructies voor groeifactoren
● G2 checkpoint
○ cell grootte
○ DNA replicatie
● methaphase checkpoint
○ chromosoom plindle attachment
● (G0 eigenlijk geen rustfase ⇒ wel een functie aan het uitoefenen)
2
,CHROMOSOMEN ONDERZOEK: KARYOTYPERING
proces:
● bloedafname
● PHA (antistollingsstof) toevoegen ⇒ artificiële groeifactor voor lymfocyten ⇒ mitose
aanvatten
● methotrexaat + thymidine colchicine + hypotonie fixatief toevoegen
○ MTX: dna replicatie blokkeren ⇒ celcycli gaan synchroniseren van alle cellen
○ thymidine MTX wegwassen
○ hypotonie: cellen laten opzwellen ⇒ veel plaats om chromosomen goed waar te
nemen
○ colchicine: blokkeert in prometafase
● giemsa kleuring ⇒ bindt aan AT-rijke gebieden
● karyotypering
van profase naar metafase
● aantal G bands verminderd naargelang meer
condensatie
○ van 800-400
● bij niet delende cel DNA in G0 fase
evolutie van de studie van chromosomen: karyotypering
● vroeger: microscoop filmen
○ van filmrolletje knippen en plakken
● nu: digitale fotos en video’s
● fout werd gemaakt
○ chromosomen op karyogram geordende volgens grootte
○ na enige tijd opgemerkt dat chromosoom 21 kleiner is dan chromosoom 22
■ minder nt aanwezig
● metasystems automated metaphase finder
○ robot die zelf beeld kan herkennen dmv software
○ zelf chromosomen opstellen in karyogram
STUDIE VAN CHROMOSOMEN: IDEOGRAM
● door merkstof banden zien
● kan men deleties, translocaties en duplicaties duidelijk
waarnemen
HET CHROMOSOOM
● centromeer
○ verschillende plaatsen:
■ metacentrisch
■ submetacetrisch
■ acrocentrisch
3
, ■ telecentrisch (enkel q arm ⇒ niet humane cellen)
● telomeer
● 2 zusterchromatiden
○ met telkens een lange (q) arm en korte (p) arm
DOWNSYNDROOM
● vroeger officiële naam: “ethnic classification of idiots”
○ heel erg racistisch ⇒ zei dat ze ethnic characteristics hadden
○ paper geschreven door John Langdon Down
○ chromosomic racism ⇒ attacks patient instead of fighting disease
klinisch
● typisch gelaat
● simian hand creese ⇒ 1 continue lijn op handpalm ipv twee aparte
● vaak verstandelijke achterstand
● gen voor alzheimers ligt op chromosoom 21 ⇒ extra C21
● fenotypische variabiliteit
○ zal nooit elke keer exact hetzelfde zijn
from genotype to phenotype
● liability-threshold model
○ enkel als threshold wordt overschreden is een een fenotypisch kenmerk
aanwezig
● gen dosage effect
● non-sensitive gene
○ als er hier extra kopieën van zijn ⇒ geen probleem WANT feedback loops voor
de regulatie van eiwitten
● sensitive gene
○ wel problematisch als er overmaat is aan het gen ⇒ te veel afgeschreven leidt
ook tot overmaat aan eiwit
● gen dosage effect
○ is de hoeveelheid van 1 specifiek gen dat aanwezig is op een genoom
● HSA21-nonHSA21 gene interactions
○ geen enkele gen oefent zijn functie helemaal alleen uit
○ eiwitten door complexe pathways en variaties gemaakt
numerieke chromosomale defecten: trisomie 21
● 95% “losse” trisomie 21
○ maternele afkomst
○ non-disjunctie in meiose I
○ ouders normaal karyo
○ herhalingsrisico heel klein <1%
● 4% robertsoniaanse translocatie
○ ouders drager zijn ⇒ verhoogt herhalingsrisico
● 1% mosaïcisme
○ postzygotische ,on-disjunctie
4
