Humangenetik - Cheatsheet

Strukturelle Komponenten des Genoms

Definition:

Einteilung des Genoms in strukturelle Komponenten mit spezifischen Funktionen und Eigenschaften

Details:

• Introns: nicht-kodierende Sequenzen innerhalb von Genen
• Exons: kodierende Sequenzen, die Proteine produzieren
• Promotoren: Regionen vor Genen zur Transkriptionskontrolle
• Enhancer: DNA-Abschnitte, die Transkriptionsrate erhöhen
• Repetitive Elemente: wiederholte DNA-Sequenzen (z.B. Satelliten-DNA, Minisatelliten)
• Telomere: Enden der Chromosomen, Schutz vor Abbau
• Zentromere: zentrale Bereiche für Chromosomentransport
• Non-coding RNA (ncRNA): RNA-Moleküle ohne Proteinproduktion, z.B. tRNA, rRNA

Numerische und strukturelle Chromosomenaberrationen

Definition:

Chromosomenaberrationen betreffen Anzahl (numerisch) oder Struktur (strukturell) der Chromosomen.

Details:

• Numerisch: Anomalien der Chromosomenanzahl, z.B. Trisomie 21.
• Strukturell: Veränderungen der Chromosomenstruktur, z.B. Deletionen, Duplikationen, Inversionen, Translokationen.
• Ursachen: Fehler in der Meiose oder Mitose, DNA-Schäden durch Umweltfaktoren.
• Diagnose: Karyotypisierung, FISH, Array-CGH.
• Folgen: Angeborene Fehlbildungen, Entwicklungsstörungen, erhöhter Krebsrisiko.

FISH (Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung)

Definition:

Methode zur Visualisierung spezifischer DNA-Sequenzen auf Chromosomen mittels fluoreszierender Sonden.

Details:

• Sonden binden spezifisch an komplementäre DNA-Sequenzen.
• Chromosomenpräparation notwendig.
• Visualisierung mittels Fluoreszenzmikroskopie.
• Anwendung: Diagnostik genetischer Anomalien (z.B. Deletionen, Duplikationen).
• Ermöglicht Identifikation und Lokalisierung spezifischer Gene.
• Wird in der pränatalen Diagnostik und Tumorzytogenetik verwendet.

Next-Generation Sequencing (NGS)

Definition:

Hochdurchsatzsequenzierungstechnologie zur schnellen Bestimmung der Nukleotidsequenz eines ganzen Genoms oder spezifischer DNA-Abschnitte.

Details:

• Ermöglicht paralleles Sequenzieren von Millionen DNA-Strängen
• Genauigkeit und Geschwindigkeit im Vergleich zu Sanger-Sequenzierung massiv verbessert
• Anwendung in Diagnostik, Forschung und personalisierter Medizin
• Protokolle umfassen Bibliotheksvorbereitung, Sequenzierung selbst und Datenanalyse
• Ergebnisse in Form von Rohdaten (z.B. FASTQ-Dateien) -> bioinformatische Auswertung

Epigenetische Modifikationen (DNA-Methylierung, Histonmodifikationen)

Definition:

Epigenetische Modifikationen beeinflussen die Genexpression ohne Änderung der DNA-Sequenz.

Details:

• DNA-Methylierung: Methylgruppen (CH₃) an Cytosinbasen -> meist Gen-Silencing
• Histonmodifikationen: z.B. Acetylierung, Methylierung, Phosphorylierung an Histonproteinen -> beeinflusst Chromatinstruktur
• Reguliert zugänglich, ob Gene aktiv oder inaktiv sind
• Wichtig für Zellidentität, Differenzierung, X-Chromosom-Inaktivierung
• Reversibel und steuerbar durch Umwelteinflüsse

Genomisches Imprinting und Krankheitsveranlagungen

Definition:

Genomisches Imprinting: phänomen, bei dem die Expression eines Gens davon abhängt, ob es vom Vater oder von der Mutter vererbt wurde.

Details:

• Imprinting meist durch DNA-Methylierung
• Prader-Willi-Syndrom: Deletion auf Chromosom 15q11-q13 (väterlich)
• Angelman-Syndrom: Deletion auf Chromosom 15q11-q13 (mütterlich)
• Expressionsunterschiede führen zu unterschiedlichen Krankheitsbildern
• Pathogenese: Verlust der Genfunktion durch fehlerhafte elterliche Allele
• Beispiele: Beckwith-Wiedemann-Syndrom, Silver-Russell-Syndrom

Mechanismen der Chromosomenmutationen

Definition:

Änderungen in der Struktur oder Anzahl von Chromosomen, die zu genetischen Störungen führen können.

Details:

• Strukturelle Mutationen: Deletion, Duplikation, Inversion, Translokation
• Numerische Mutationen: Aneuploidie (z. B. Trisomie 21)
• Ursachen: Fehler in der Meiose, DNA-Reparaturdefekte, Exposition gegenüber mutagenen Substanzen
• Diagnose: Karyotypanalyse, FISH, Array-CGH
• Beispiele: Cri-du-Chat-Syndrom (Deletion), Burkitt-Lymphom (Translokation)

Regulation der Genexpression und ihre klinische Bedeutung

Definition:

Regulierung der Genexpression: Kontrolle, wie Gene ein- und ausgeschaltet werden; entscheidend für Zellfunktion und -differenzierung. Klinische Bedeutung: Zusammenhang mit Krankheiten wie Krebs und genetischen Störungen.

Details:

• Epigenetik: DNA-Methylierung und Histonmodifikationen
• Transkriptionsfaktoren: Aktivator- und Repressorproteine
• Posttranskriptionelle Regulation: miRNA und siRNA
• Beispiele klinischer Bedeutung: Krebs (z.B. p53-Mutation), Neurodegenerative Erkrankungen (z.B. Huntington-Krankheit)