3. GENOOMORGANISATIE EN EVOLUTIE

3 BASISVEREISTEN

  • doorgeven van kenmerken aan het nageslacht

  • expressie en controle van erfelijke kenmerken

  • aanpassing aan het milieu

C-VALUE PARADOX

  • C-value = hoeveelheid DNA in haploïde celkern (gewicht of #basen)

  • grootte genoom lijkt niet overeen te komen met complexiteit organisme

WAT IS EEN GEN?

  • deel v/h DNA dat codeert voor “functionele eenheid”;

    • eiwit

    • ncRNA = non-coding RNA

KLASSES REPETITIEF DNA

  • Tandem repeats; DNA-sequenties die direct achter elkaar herhaald worden

    • Satellite DNA

      • grote blokken herhalingen

      • vaak bij centromeren en telomeren

    • Mini-satellites (VNTRs)

      • herhalingen van 10–100 bp

      • gebruikt bij DNA-fingerprinting

    • Micro-satellites (STRs)

      • korte herhalingen van 1–6 bp

      • verspreid door het genoom

  • Interspersed repeats (transposable elements); herhalingen verspreid over het genoom, meestal afkomstig van transposons of retrotransposons

    • SINEs (Short Interspersed Nuclear Elements)

      • bv. Alu-elementen (~300 bp, >1 miljoen kopieën)

    • LINEs (Long Interspersed Nuclear Elements)

      • bv. LINE-1, ~6 kb, autonome retrotransposons

    • LTR retrotransposons

      • bevatten lange terminale herhalingen

      • minder actief in mens

HORIZONTALE GENTRANSFER

CONJUGATIE

  • directe overdracht van DNA tussen twee bacteriën die fysiek contact maken

  • mechanisme

    1. donorcel (F+) vormt een hol buisje, een (sex-)pilus, naar de ontvanger (F-)

    2. via deze brug wordt een kopie van een plasmide (klein stukje cirkelvormig DNA) naar de andere cel gestuurd

TRANSFORMATIE

  • bacterie neemt "naakt" DNA op uit zijn omgeving

  • mechanisme

    1. wanneer bacterie sterft en openbreekt (lyse), komt zijn DNA vrij i/d omgeving

    2. levende bacterie herkent dit DNA en transporteert het door zijn celwand naar binnen, ontvanger moet hiervoor “competent” zijn

    3. nieuwe DNA wordt ingebouwd in het eigen chromosoom

TRANSDUCTIE

  • overdracht van DNA via een bacteriofaag (virus dat bacteriën infecteert)

  • mechanisme

    1. virus infecteert een bacterie en dwingt de cel om nieuwe virussen te maken

    2. tijdens het inpakken van nieuwe virussen wordt er per ongeluk een stukje bacterie-DNA in het viruskapsel gestopt in plaats van virus-DNA

    3. dit virus infecteert een nieuwe bacterie en injecteert daar het stukje DNA van de vorige bacterie

DNA-FINGERPRINTING

1. Knippen (Digestie)

Restrictie-enzymen knippen het DNA in fragmenten. Ze knippen net buiten de VNTR-gebieden. Omdat het aantal herhalingen per persoon verschilt, verschilt ook de lengte van de uitgeknipte fragmenten.

2. Scheiden (Elektroforese)

De DNA-fragmenten worden op een gel gelegd.

  • Korte fragmenten (weinig herhalingen) bewegen snel/ver naar beneden.

  • Lange fragmenten (veel herhalingen) blijven bovenaan hangen.

3. Overzetten (Southern Blot)

Het DNA in de gel wordt enkelstrengs gemaakt en "gestempeld" op een stevig membraan (het blotten). Dit maakt het DNA toegankelijk voor de probe.

4. Zichtbaar maken (Probe & Detectie)

  • De Probe: Een radioactief of fluorescerend stukje DNA dat complementair is aan de VNTR-sequentie.

  • Binding: De probe plakt alleen op de plekken waar de VNTRs zitten.

  • Resultaat: Op een röntgenfoto verschijnen zwarte streepjes (bandjes) op de posities waar de fragmenten zijn gestopt.

De kern: Omdat je van elk chromosoom een paar hebt (homoloog), zie je per VNTR-locatie meestal twee bandjes (één van vader, één van moeder). De combinatie van al die bandjes vormt de unieke barcode.

CONDENSATIE GENOOM

  • DNA = 2m lang, moet in één cel passen

  • nood aan condensatie;

    • DNA + histonen → nucleosoom

      • histon = basisch eiwit

      • bevat veel lysines (K) en arginines (R)

      • DNA zit rond octameer, dus 8 histonen, gewikkeld

    • meerdere nucleosomen → “beads on a string”

    • “beads on a string” → solenoïde