Humangenetik - Cheatsheet

Struktur und Funktion der DNA

Definition:

Doppelhelix; speichert genetische Information; besteht aus Nukleotiden (Phosphat, Desoxyribose, Base)

Details:

• Struktur: Doppelsträngig, antiparallel, rechtsdrehende Helix
• Nukleotide: Adenin (A), Thymin (T), Cytosin (C), Guanin (G)
• Basenpaarung: A-T (2 H-Brücken), C-G (3 H-Brücken)
• Genetische Code: Codons (Drei-Basen-Sequenzen)
• Replikation: Semikonservativ, DNA-Polymerase
• Transkription und Translation: mRNA-Synthese und Proteinbiosynthese
• Epigenetik: Methylierung, Histonmodifikation

Transkription und Translation

Definition:

Transkription und Translation sind Prozesse zur Umsetzung genetischer Information aus der DNA in Proteine.

Details:

• Transkription: Synthese von mRNA aus der DNA im Zellkern durch RNA-Polymerase.
• Initiation: RNA-Polymerase bindet an Promotorregion.
• Elongation: RNA-Strang wird verlängert.
• Termination: RNA-Polymerase löst sich nach Transkriptionsende.
• Translation: Synthese von Proteinen an Ribosomen durch mRNA.
• Initiation: Ribosom bindet an mRNA und erkennt Startcodon.
• Elongation: tRNA bringt Aminosäuren passend zu Codons der mRNA.
• Termination: Stopcodon wird erkannt und Translation endet.

Mutationen und DNA-Reparaturmechanismen

Definition:

Veränderungen der DNA-Sequenz. Reparaturmechanismen korrigieren Schäden zur Erhaltung der genetischen Stabilität.

Details:

• Mutationen: Punktmutationen, Insertionen, Deletionen, Substitutionen
• Ursachen: Umweltfaktoren, DNA-Replikationsfehler, spontan
• Reparaturmechanismen: Basenexzisionsreparatur (BER), Nukleotidexzisionsreparatur (NER), nicht-homologe End-Verknüpfung (NHEJ), homologe Rekombinationsreparatur (HR)
• BER: Entfernung beschädigter Basen, Auffüllen durch DNA-Polymerase, Versiegelung durch DNA-Ligase
• NER: Erkennung von Verformungen der DNA, Entfernung eines Oligonukleotids, Auffüllen und Versiegeln
• NHEJ: Verknüpfung gebrochener DNA-Enden ohne Vorlage, fehleranfällig
• HR: Nutzt Schwesterchromatid als Vorlage, hohe Genauigkeit
• Fehlerhafte Reparatur -> Mutagenese, Tumorentstehung

Methoden der genetischen Diagnostik (z.B. PCR, Sequenzierung)

Definition:

Methoden zur Erkennung und Analyse genetischer Variationen und Mutationen.

Details:

• PCR (Polymerase-Kettenreaktion): Vervielfältigung spezifischer DNA-Sequenzen. Formel: \text{Amplifizierungszyklus} = 2^n.
• Sequenzierung: Bestimmung der Nukleotid-Abfolge in DNA. Methode: Sanger-Sequenzierung oder NGS (Next Generation Sequencing).

Ethik der genetischen Modifikation

Definition:

Bewertung genetischer Veränderungen im menschlichen Erbgut unter Berücksichtigung moralischer und gesellschaftlicher Fragen.

Details:

• Grundsatz: Ausgleich zwischen Fortschrittsgewinn und ethischen Grenzen.
• Keimbahntherapie vs. somatische Gentherapie.
• Risiken: Unvorhersehbare Folgen, genetische Diskriminierung.
• Ethische Prinzipien: Autonomie, Nicht-Schaden, Wohltun, Gerechtigkeit.
• Gesetzliche Regelungen: Embryonenschutzgesetz, GenDG.
• Gesellschaftliche Debatte: Informed Consent, Rechte zukünftiger Generationen.

Genetische Prädisposition und Risikofaktoren

Definition:

Genetische Prädisposition: Veranlagung für bestimmte Krankheiten oder Merkmale aufgrund genetischer Faktoren. Risikofaktoren: Eigenschaften/Umstände, die Wahrscheinlichkeit für Entwicklung einer Krankheit erhöhen.

Details:

• Genetische Prädisposition durch spezifische Gene oder Mutationen bedingt.
• Polymorphismen können Einfluss auf Krankheitsrisiko haben.
• Epigenetische Faktoren wichtig für die Vererbung von Prädispositionen.
• Risikofaktoren: genetisch (z.B. BRCA1 für Brustkrebs), umweltbedingt, Lebensstil (z.B. Rauchen).
• Interaktion von genetischen und Umweltfaktoren entscheidend.
• Heritabilität: Maß für den Anteil der genetischen Variabilität an der phänotypischen Ausprägung.
• Prävalenz von komplexen Erkrankungen durch multiple Gene und deren Interaktion bestimmt.

Genetische und Umweltfaktoren bei komplexen Krankheiten

Definition:

Bei komplexen Krankheiten wirken genetische und Umweltfaktoren zusammen, beeinflussen Krankheitsausbruch und -verlauf.

Details:

• Komplexe Krankheiten: polygenetisch, keine einfache Mendelsche Vererbung
• Genetische Faktoren: Variationen in mehreren Genen (z.B. SNPs)
• Umweltfaktoren: Lebensstil, Ernährung, Exposition gegenüber Schadstoffen
• GxE-Interaktion: Gene-Umwelt-Interaktion, beeinflusst Krankheitshäufigkeit und -schwere
• Modellierung: Additivität, Epistase, Multifactoriell
• Studien: GWAS zur Identifikation genetischer Risikofaktoren, Epidemiologische Untersuchungen für Umweltfaktoren

Personalisierte Medizin und Pharmakogenetik

Definition:

Individuelle Anpassung medizinischer Behandlungen an die genetischen Profile von Patienten

Details:

• Personalisierte Medizin: Identifikation von genetischen, proteomischen und metabolomischen Markern
• Pharmakogenetik: Untersuchung der genetischen Variabilität in Arzneimittelwirkung und -metabolisierung
• Ziel: Optimierung der Therapieeffizienz und Minimierung von Nebenwirkungen
• Analyse-Tools: Genomsequenzierung, SNP-Analysen, Pharmakokinetik-Studien
• Relevanz: Onkologie, Kardiologie, Psychiatrie
• Beispiele: HER2-Status bei Brustkrebs, CYP2C19-Metabolisierung bei Clopidogrel
• Herausforderungen: Datenschutz, hohe Kosten, ethische Aspekte