HC 1 – Genetica
Interactie psychobiologische processen
Treatment
Genetica mechanismen
Fenotype vs. genotype
Fenotype – waarneembaar uiterlijk van een cel of organisme (bijv. uiterlijk, orgaanstructuren,
bloedgroep, persoonlijkheidskenmerken of gedrag)
Genotype – de genetische samenstelling van een cel of organisme
Nature vs. nurture
Nature (erfelijk) – de overdracht van kenmerken van een persoon is gebaseerd op genetisch materiaal
Nurture (omgeving) – de omgeving van een persoon heeft invloed op de ontwikkeling en
eigenschappen
Nature en nurture onscheidbaar genen die bijdragen aan bepaalde pathologie leiden niet altijd tot
die ziekte. ‘gevoeligheidsgenen’ zorgen voor een bepaalde drempel voor omgevingsfactoren om dan
overheen te gaan.
Genoom
,Chromosomen
Het volledige menselijke DNA wordt ook wel het genoom genoemd. Dit bestaat uit 22 paar
autosomen en één paar geslachtschromosomen. Bij elkaar heeft ieder mens (met uitzonderingen
daargelaten) dus 23 paar chromosomen.
Chromosomen bestaan uit DNA. Het DNA is om histonen heen
gewikkeld om zo in de cel nucleus te kunnen passen. Als dit niet gebeurt,
is het simpelweg gewoon onmogelijk om in de celkern te passen
DNA
DNA bestaat uit:
- Een sugar-fosfaat groep
Vormt als het ware de ‘ruggengraat’
- Bases (in paren)
Vormt als het ware de ‘traptreden’
Adenine (A)
Thymine (T)
Guanine (G)
Cytosine (C)
A – T en C – G
Genen
Een gen is een stukje DNA, wat voor één eiwit codeert. Het is dus een specifieke basepaarvolgorde,
wat dan een template is voor een eiwit. Eiwitten zijn de bouwstenen van het lichaam. Zo’n stukje
DNA begint altijd met een promotorregio en eindigt altijd met een terminatorregio. Hierdoor wordt
herkent waar een eiwit start en eindigt.
Om vervolgens van gen eiwit te gaan, zijn er 2 stappen:
1. Transcriptie – DNA mRNA
a. In de nucleus
2. Translatie – mRNA eiwit
a. Buiten de nucleus, in het ribosoom
Genotype fenotype
Genetische variatie
Het genotype is dus de individuele genetische samenstelling, overall of op een specifiek gen:
- 99% van het DNA is voor alle mensen gelijk
De genen liggen ‘vast’
- < 1% verschilt tussen individuen, door:
Mutaties
Polymorfisme
Mutaties
Mutaties zorgen voor een permanente verandering in het DNA. En het kan meerdere vormen
aannemen: baseverandering, deletie van base-segmenten, duplicatie van base-segmenten, deleties of
duplicaties van een DNA streng (>1000 nucleotiden). Wanneer het DNA na een mutatie niet (goed)
hersteld wordt, kan het leiden tot veranderingen in eiwitten
,Polymorfisme
Voor genen zijn vaak ook meerdere variaties te vinden in de populatie, dit zijn de polymorfisme. Deze
worden doorgegeven aan opvolgende generaties, zonder echt grote tekorten in biologisch functioneren.
Dit kan in de vorm van VNTRs (Variable number of tandem repeats) of SNPs (Single Nucleotide
Polymorfisme). Bij de eerste zijn er meerdere herhalingen van stukjes, bij de SNPs is er maar één
enkele basepaar anders.
Mendeliaanse overerving
- Dominante vs. recessieve allelen
- Homozygote vs. heterozygote
Het is niet zo dat voor iedere cel álle eiwitten nodig zijn die in het DNA staan
gecodeerd. De eiwitproductie is dan ook dynamisch en continu beïnvloed door verschillende factoren,
waaronder epistase en epigenetica
Epistase – interactie van genen
Epistase is het effect dat een allel op de ene locus het allel op een
andere locus maskeert of belemmert.
In het voorbeeldje hiernaast is het dus zo dat je een gen kan hebben
voor blond haar of voor rood haar. Maar als jij óók het gen voor
kaalheid hebt, dan wordt je hoe dan ook kaal. Dus hierbij overruled
het kaalheid-gen het haarkleur-gen.
Epigenetica – regulatie van genexpressie
Epigenetica is een serie van biochemische processen wardoor veranderingen in genexpressie worden
bereikt tijdens het leven van een organisme, zonder echt een verandering in de DNA sequentie te
veroorzaken. Dit kan dus bijv. zijn dat genen aan/uit worden gezet door omgevingsfactoren.
De epigenetische signalen kunnen zowel van binnen uit de cel komen, door naastgelegen cellen, of
van buitenaf. Voorbeelden van omgevingsfactoren zijn o.a. dieet, seizoen, drugs, beweging, sociale
steun. Hierbij werken bepaalde signalen dan als risicofactoren, maar andere signalen werken eerder als
beschermende factor.
De genetische regulatie ontstaat dus door meerdere stappen
1. Invloed omgeving
2. Leidt tot chemische modificaties (epigenetische factoren) aan histonen of DNA
3. Dit leidt tot verandering in toegankelijkheid tot DNA-transcriptie mechanismen
a. Genetische modificatie: bijv. ‘tags’ op de promotorregio
b. Histone modificatie: invloed op een hele streng DNA
G x E interactie
Het is dus wel te zeggen dat het fenotype afhankelijk is van zowel de genetische samenstelling als de
uiting van genen. Dus het is een interactie tussen het genoom en de omgeving (G x E)
De GxE-interactie kun je op meerdere manieren onderzoeken:
- Stamboomonderzoek (familieonderzoek)
Met name goed voor een zeldzame ziekte die wordt veroorzaakt door een zeldzame
mutatie
- Tweelingonderzoek
Vergelijkbare genen (vooral bij monozygotische tweelingen)
, Verschillende epigenomen door de verschillende omgevingen
Eeneiige tweelingen hebben wel dezelfde genen, maar de omgeving kan verschillen
- Populatieonderzoek
Genetische associatieonderzoek kan ook op meerdere manieren uitgevoerd worden:
1. Kandidaat-gen associatie onderzoek
a. Vooraf is er al een hypothese gesteld dat er specifieke genen (met een lage
allelfrequentie) worden geassocieerd met een ziekte. Dus dan focussen ze enkel op die
specifieke genen
2. Genome-wide association study (GWAS)
a. Hierbij worden >1 biljoen genetische varianten getest, die frequent zijn in de
populatie (de SNPs)
b. Hierbij is echter wel een erg grote sample grootte nodig om een kleine bijdrage van
frequente allelen te indiceren
Toepassingen genetica en psychobiologie
G x E interactie
Medische ziektes
Het belang van de genen en omgeving varieert tussen verschillende lichamelijke ziektes. Bij de ene
ziekte kan het zo zijn dat de invloed van genen belangrijker is, bij andere is weer de omgeving
belangrijker.
Bij bijv. Down Syndroom is de genetische bijdrage 100%. Dit wordt namelijk veroorzaakt door
trisomie 21. Maar in de meeste gevallen is het zo dat er meerdere genen én omgevingsfactoren
interacteren en hun uiting dus ook varieert.
De interactie kan op meerdere manieren plaatsvinden:
1. Genotype versterkt het effect van risicofactor, maar er is geen effect van het genotype bij
mensen die niet blootgesteld worden
2. Blootstelling versterkt het effect van genotype, maar er is geen effect van blootstelling met
mensen met een laagrisico genotype
3. Zowel genotype als blootstelling zijn nodig voor toename risico
4. Blootstelling en genotype hebben beiden effect op het ziekterisico en als ze samen voorkomen
is het risico nog hoger dan wanneer ze apart zijn
Interactie psychobiologische processen
Treatment
Genetica mechanismen
Fenotype vs. genotype
Fenotype – waarneembaar uiterlijk van een cel of organisme (bijv. uiterlijk, orgaanstructuren,
bloedgroep, persoonlijkheidskenmerken of gedrag)
Genotype – de genetische samenstelling van een cel of organisme
Nature vs. nurture
Nature (erfelijk) – de overdracht van kenmerken van een persoon is gebaseerd op genetisch materiaal
Nurture (omgeving) – de omgeving van een persoon heeft invloed op de ontwikkeling en
eigenschappen
Nature en nurture onscheidbaar genen die bijdragen aan bepaalde pathologie leiden niet altijd tot
die ziekte. ‘gevoeligheidsgenen’ zorgen voor een bepaalde drempel voor omgevingsfactoren om dan
overheen te gaan.
Genoom
,Chromosomen
Het volledige menselijke DNA wordt ook wel het genoom genoemd. Dit bestaat uit 22 paar
autosomen en één paar geslachtschromosomen. Bij elkaar heeft ieder mens (met uitzonderingen
daargelaten) dus 23 paar chromosomen.
Chromosomen bestaan uit DNA. Het DNA is om histonen heen
gewikkeld om zo in de cel nucleus te kunnen passen. Als dit niet gebeurt,
is het simpelweg gewoon onmogelijk om in de celkern te passen
DNA
DNA bestaat uit:
- Een sugar-fosfaat groep
Vormt als het ware de ‘ruggengraat’
- Bases (in paren)
Vormt als het ware de ‘traptreden’
Adenine (A)
Thymine (T)
Guanine (G)
Cytosine (C)
A – T en C – G
Genen
Een gen is een stukje DNA, wat voor één eiwit codeert. Het is dus een specifieke basepaarvolgorde,
wat dan een template is voor een eiwit. Eiwitten zijn de bouwstenen van het lichaam. Zo’n stukje
DNA begint altijd met een promotorregio en eindigt altijd met een terminatorregio. Hierdoor wordt
herkent waar een eiwit start en eindigt.
Om vervolgens van gen eiwit te gaan, zijn er 2 stappen:
1. Transcriptie – DNA mRNA
a. In de nucleus
2. Translatie – mRNA eiwit
a. Buiten de nucleus, in het ribosoom
Genotype fenotype
Genetische variatie
Het genotype is dus de individuele genetische samenstelling, overall of op een specifiek gen:
- 99% van het DNA is voor alle mensen gelijk
De genen liggen ‘vast’
- < 1% verschilt tussen individuen, door:
Mutaties
Polymorfisme
Mutaties
Mutaties zorgen voor een permanente verandering in het DNA. En het kan meerdere vormen
aannemen: baseverandering, deletie van base-segmenten, duplicatie van base-segmenten, deleties of
duplicaties van een DNA streng (>1000 nucleotiden). Wanneer het DNA na een mutatie niet (goed)
hersteld wordt, kan het leiden tot veranderingen in eiwitten
,Polymorfisme
Voor genen zijn vaak ook meerdere variaties te vinden in de populatie, dit zijn de polymorfisme. Deze
worden doorgegeven aan opvolgende generaties, zonder echt grote tekorten in biologisch functioneren.
Dit kan in de vorm van VNTRs (Variable number of tandem repeats) of SNPs (Single Nucleotide
Polymorfisme). Bij de eerste zijn er meerdere herhalingen van stukjes, bij de SNPs is er maar één
enkele basepaar anders.
Mendeliaanse overerving
- Dominante vs. recessieve allelen
- Homozygote vs. heterozygote
Het is niet zo dat voor iedere cel álle eiwitten nodig zijn die in het DNA staan
gecodeerd. De eiwitproductie is dan ook dynamisch en continu beïnvloed door verschillende factoren,
waaronder epistase en epigenetica
Epistase – interactie van genen
Epistase is het effect dat een allel op de ene locus het allel op een
andere locus maskeert of belemmert.
In het voorbeeldje hiernaast is het dus zo dat je een gen kan hebben
voor blond haar of voor rood haar. Maar als jij óók het gen voor
kaalheid hebt, dan wordt je hoe dan ook kaal. Dus hierbij overruled
het kaalheid-gen het haarkleur-gen.
Epigenetica – regulatie van genexpressie
Epigenetica is een serie van biochemische processen wardoor veranderingen in genexpressie worden
bereikt tijdens het leven van een organisme, zonder echt een verandering in de DNA sequentie te
veroorzaken. Dit kan dus bijv. zijn dat genen aan/uit worden gezet door omgevingsfactoren.
De epigenetische signalen kunnen zowel van binnen uit de cel komen, door naastgelegen cellen, of
van buitenaf. Voorbeelden van omgevingsfactoren zijn o.a. dieet, seizoen, drugs, beweging, sociale
steun. Hierbij werken bepaalde signalen dan als risicofactoren, maar andere signalen werken eerder als
beschermende factor.
De genetische regulatie ontstaat dus door meerdere stappen
1. Invloed omgeving
2. Leidt tot chemische modificaties (epigenetische factoren) aan histonen of DNA
3. Dit leidt tot verandering in toegankelijkheid tot DNA-transcriptie mechanismen
a. Genetische modificatie: bijv. ‘tags’ op de promotorregio
b. Histone modificatie: invloed op een hele streng DNA
G x E interactie
Het is dus wel te zeggen dat het fenotype afhankelijk is van zowel de genetische samenstelling als de
uiting van genen. Dus het is een interactie tussen het genoom en de omgeving (G x E)
De GxE-interactie kun je op meerdere manieren onderzoeken:
- Stamboomonderzoek (familieonderzoek)
Met name goed voor een zeldzame ziekte die wordt veroorzaakt door een zeldzame
mutatie
- Tweelingonderzoek
Vergelijkbare genen (vooral bij monozygotische tweelingen)
, Verschillende epigenomen door de verschillende omgevingen
Eeneiige tweelingen hebben wel dezelfde genen, maar de omgeving kan verschillen
- Populatieonderzoek
Genetische associatieonderzoek kan ook op meerdere manieren uitgevoerd worden:
1. Kandidaat-gen associatie onderzoek
a. Vooraf is er al een hypothese gesteld dat er specifieke genen (met een lage
allelfrequentie) worden geassocieerd met een ziekte. Dus dan focussen ze enkel op die
specifieke genen
2. Genome-wide association study (GWAS)
a. Hierbij worden >1 biljoen genetische varianten getest, die frequent zijn in de
populatie (de SNPs)
b. Hierbij is echter wel een erg grote sample grootte nodig om een kleine bijdrage van
frequente allelen te indiceren
Toepassingen genetica en psychobiologie
G x E interactie
Medische ziektes
Het belang van de genen en omgeving varieert tussen verschillende lichamelijke ziektes. Bij de ene
ziekte kan het zo zijn dat de invloed van genen belangrijker is, bij andere is weer de omgeving
belangrijker.
Bij bijv. Down Syndroom is de genetische bijdrage 100%. Dit wordt namelijk veroorzaakt door
trisomie 21. Maar in de meeste gevallen is het zo dat er meerdere genen én omgevingsfactoren
interacteren en hun uiting dus ook varieert.
De interactie kan op meerdere manieren plaatsvinden:
1. Genotype versterkt het effect van risicofactor, maar er is geen effect van het genotype bij
mensen die niet blootgesteld worden
2. Blootstelling versterkt het effect van genotype, maar er is geen effect van blootstelling met
mensen met een laagrisico genotype
3. Zowel genotype als blootstelling zijn nodig voor toename risico
4. Blootstelling en genotype hebben beiden effect op het ziekterisico en als ze samen voorkomen
is het risico nog hoger dan wanneer ze apart zijn
