Genetische Variatie

Inleiding

  • Genetische variatie

Diversiteit in Dieren

  • Verschillende groepen van dieren en hun classificatie:

    • Reptielen

    • Vogels

    • Zoogdieren

    • Insecten

    • Landplanten

    • Amfibieën

    • Spinachtigen

    • Vissen

    • Mollusken

    • Brachiopoden

    • Krabben

    • Zeewier

    • Wormen

    • Bryozoën

    • Gewervelden

    • Echinodermen

    • Sponsen

    • Coelenteraten

    • Protozoa

    • Protisten

    • Protophyten

Genetische Variatie en Soorten

  • Genetische variatie beschermt de soort.

  • Illustratie van een normal en sickle cell mutantatie van het DNA

    • Normale het bloedvat functioneert zoals verwacht

    • Sickle cell mutatie leidt tot een andere eiwitstructuur

  • Het verschil tussen normaal eiwit en mutant eiwit

Genetische Variatie bij Prokaryoten

  • Kenmerken van prokaryoten:

    • Snelle deling (1, 2, 4, 8, 16, …)

    • Kleine foutenmarge bij DNA replicatie (1/10^9 )

    • Elke prokaryote kolonie bestaat uit gemuteerde individuen

    • Colonies zichtbaar op negatieve controleplaat van de Ames test

Mechanismen van Genetische Variatie

1. Transformatie

  • Opname van DNA door bacteriën

    • Voorbeeld: (II-R)
      ightarrow (III-S)

    • Dodelijke stammen en niet-dodelijke stammen vergeleken

    • Experiment toont aan dat een muis leeft of sterft afhankelijk van de stam

  • Het proces van expressie van eiwitten in E.coli

    • Bacterial DNA en plasmiden, met selectable markers zoals antibiotic resistentie genen

2. Conjugatie

  • Proces van genetische overdracht via een pilus tussen donor en ontvanger cellen

    1. Donorcel hecht aan ontvanger cellen met pilus dat hen samenbrengt.

    2. Cellen komen in contact met elkaar.

    3. Een streng van plasmide DNA wordt overgedragen naar de ontvanger.

    4. Ontvanger syntheseert een complementaire streng om een F+ cel te worden; donor herstelt compleet plasmide

  • Dit proces verspreidt resistentie tegen een antibioticum snel onder prokaryoten.

3. Transductie

  • Proces waarbij bacteriofagen donor DNA overdragen aan gastheer bacteriën

    1. Fage injecteert zijn DNA

    2. Gastheer DNA wordt afgebroken

    3. Nieuwe fagen worden gesynthetiseerd met donor DNA geïntegreerd in hun genome

4. Transpositie

  • Verplaatsing van genen binnen het DNA via transposons

    • Voorbeeld van het IS3 transposon met resistentie genen voor ampicilline en tetracycline

Resistentiegeschiedenis van Neisseria gonorrhoeae

  • Evolutie van resistentie tegen verschillende antibiotica door de jaren heen

    • Van sulfonamiden (1938) tot fluoroquinolonen en cefixime (2000+)

  • WHO alarm over stijgende resistentie: 1 op de 6 infecties wereldwijd resistent tegen antibiotica

Genetische Variatie bij Eukaryoten

Diploïd een mens heeft 2n = 3,3.10^9 bapenbaren. maar 1,5 à 2% exonen tussen ‘junk DNA’ 

in junk dnas zijn veel herhalingen.

  • Soorten van genetische variatie in eukaryoten:

    1. VNTRs (variabele nucleotide tandem herhalingen) door het slippen van dna polymerase, 10%

    2. LINEs (lange verspreide nucleaire elementen), 20%

    3. SINEs (korte verspreide nucleaire elementen), 13%

    4. Pseudogenen: onstaan door mrna

Voorbeeld van een eukaryoot gen zoals het chymotrypsine-gen en zijn structuur

retrotranspososns: reverse transcirptase herkent zijn eigen rna dat dan doet en dan ergens anders instaat

Gen duplicatie

  • Belang van gen duplicatie voor evolutie, zoals bij globines en hun specifieke functies

  • Hebben plaatsgevonden via ongelijk crossover tussen homologe chromosomen

Genetische variatie en kanker

  • Mechanismen van hoe retrovirussen dienen als bronnen van genetische variatie en bijdragen aan kanker

    • Integratie van DNA in het gastchromosoom

  • Voorbeeld: Rous sarcoma virus als een kankerverwekkende retrovirus

Toepassing en Vooruitgang

  • Transgene dieren als voorbeeld van toepassing van het centrale dogma en genetische variatie

    • Ubi-fRed-GFP expressie

    • Fluorescente dieren door genetische modificaties