Genetik II. Jessica Abbott

Transkript

1 Genetik II Jessica Abbott

2 Nukleosid Sockergrupp + kvävebas Kvävebaser: Puriner (adenin, guanin) Pyrimidiner (cytosin, thymin i DNA, uracil i RNA)

3 Basparning A=T G C

4 Packning av DNA i eukaryot cellkärna Nukleosom Histoner Solenoid Domän Heterokromatin och eukromatin Kromosom, kromatid

5 Replikation Origin of replication Initieringsprotein Helikas Topoisomeras SSB Primas RNA-primer

6 Transkription 1. RNA-polymeras Promotor 2. Initiering 3. Elongering 4. Terminering

7 Translation

8 Cellcykeln INTERFAS G1 förberedelser inför S-fas S-fas DNA-syntes G2 förberedelser inför mitos G0

9 M-fas Mitos Profas Metafas Anafas Telofas Cytokines

10 Meios DNA replikation Meios I Delas homologerna från varandra Meios II Delas systerkromatiderna från varandra

11 Meios contra Mitos Föregås av DNA replikation 2n, 4c Meios Könsceller Kromosomer parvis Rekombination Resultat: 4 haploida celler Mitos Kromosomer självständigt Resultat: 2 diploida celler

12 Allel och lokus Allel = variant av samma gen Lokus = platsen på kromosomen där informationen för en viss gen lagras MHC, många varianter Örsnibb, två varianter

13 Heterozygositet och homozygositet Homozygot = två kopior av samma allel (Homo = lika) eller Heterozygot = två olika alleler (Hetero = olika)

14 Fenotyp Genotyp = den genetiska koden Fenotyp = den fysiska skepnaden Genotyp Utveckling och miljöpåverkan Fenotyp

15 Fenotyp Alltid ett resultat av gener i samspel med miljön! Samma genotyp Bra förhållanden Dåliga förhållanden

16 Mutationer Mutationsfrekvens Mutationsvarians Mutational bias mutationer oftare skadliga än fördelaktiga Evolution av mutationsfrekvens Fitness landscape

17 Selektion Fixering av fördelaktiga alleler Mutationselection balance

18 Genetisk drift Viktig: i små populationer för sällsynta alleler för neutrala alleler Flaskhalsar Flaskhals

19 Effekten av en mutation? En bit saknas Felaktig veckning Aktiviteten försämras

20 Punktmutation Mutationer

21 Mutationer Punktmutation: sickle cell anemi

22 Frameshift Mutationer

23 Mutationer Frameshift: Huntingtons sjukdom

24 Mutationer Invertering Duplicering

25 Mutationer Invertering: In(3R)Payne mel sub

26 Duplicering Mutationer

27 Rekombination Leder till snabbare evolution

28 Rekombination Utnyttjar den stående genetiska variansen

29 Dominans När heterozygoten har samma fenotyp som ena homozygot

30 Gröna ögon då? Dominans

31 Dominans Egentligen flera olika faktorer

32 Dominanta markörer Ögonfärg kan användas som en dominant markör hos bananflugor X

33 Dominanta markörer Ögonfärg kan användas som en dominant markör hos bananflugor

34 Egenskap Typer av genetisk variation 2 Dominant Ingen skillnad mellan heterozygot och dominant homozygot Additativ Heterozygot mittemellan Epistatisk Icke-linjär interaktion mellen flera loci aa Aa AA Genotyp

35 Hur många loci? Ju fler loci desto närmare normalfördelning Polygenisk egenskap = många gener

36 Polygeniska egenskaper

37 Pleiotropi När samma gen har effekter på flera olika egenskaper Gen 1 Egenskap 1 1 to 1 mapping Egenskap 2 Gen 2 Egenskap 3 Pleiotropi Egenskap 4

38 Kvantitativ genetik Beskriver karaktärer vars uttryck är kvantitativt snarare än kvalitativt Använder statisktiska metoder för att dra slutsatser om genetisk variation Kvalitativ variation Kvantitativ variation

39 Mendeliansk vs. kvantitativ genetik Mendeliansk genetik: Få loci och få alleler, oftast kända Kvalitativa egenskaper (blå eller röd, ja eller nej) Dominans Kvantitativ genetik: Många loci och alleler, oftast okända Kvantitativa egenskaper (storlek, längd) Additativ genetisk varians

40 Kvantitativ genetik Man kan dela upp den fenotypiska och genetiska variation i olika källor Fenotyp = gener + miljö V P = V G + V E Miljöbetingad varians V P = V A + V D + V I +V E Fenotypisk varians Additativ genetisk varians Dominans varians Epistatisk varians

41 Heritabilitet Mått på hur mycket av variansen i en egenskap styrs av generna

42 Heritabilitet Mått på hur mycket av variansen i en egenskap styrs av generna Heritabilitet ( Narrow-sense heritability ) h 2 = V A V P Additative genetisk varians Fenotypisk variation = gener + miljön

43 Parent-offspring regression Heritabilitet

44 Stamtavlor Heritabilitet och andra parametrar kan estimeras från informationen in en stamtavla

45 Stamtavlor Genetisk släktskap halveras för varje generation 50% 50% 25%

46 Stamtavlor Helsyskon har i genomsnitt 50% av genomet gemensamt Kusiner 12,5% 50% 12,5%

47 Stamtavlor Kan även skilja ibland mellan effekten av könskromosomerna och autosomerna X-länkad recessiv allel Färglokus på X

48 Animal model Stora stamtavlor Många hopp mellan generationer Kan användas till att estimera genetiska parametrar i naturliga populationer

49 Länkade gener Loci på olika kromosomer ärvs helt oberoende av varandra Loci på samma kromosom ärvs tillsammans

50 Länkade gener Större sannolikhet för recombination mellan B och C än mellan A och B Map units = % rekombinerade gameter

51 Linkage mapping

52 QTL QTL = quantitative trait locus Använder markörer till att hitta relevanta loci Behövs många markörer

53 QTL QTLs för benskörhet

54 SNP SNP = single nucleotide polymorphism Kan användas som markörer Hittas genom sekvensering

55 Sekvensering Olika långa fragment Kort sekvens Färgmarkerade nukleotider

56 Sekvensering TGACCAAAATATGCGAT TTCGAAATCGCGTTGACCA TGACCAAAATAT AAATCGCGTTGACCAAAATA ATCGGTTCGAAATCGC Korta sekvenser ( contigs ) CGATATGGCCAG AATATGCGATATGGCCAG...ATCGGTTCGAAATCGCGTTGACCAAAATATGCGATATGGCCAG... Färdig sekvens

57 Genuttryck DNA transcriberas tilll mrna mrna translateras till protein Protein veckas och skickas vidare

58 Genuttryck Mutationer i kodande sekvenser = ändrad protein

59 Genuttryck Mutationer i kodande sekvenser = ändrad protein Mutationer i regleringssekvenser = produktion av högre eller lägre koncentration av samma protein

60 Egenskap Konc. protein Genuttryck Olika alleler kan resultera i olika uttrycksnivåer Svårt att mäta proteinnivåer direkt, så man kan mäta mrna istället aa Aa AA Genotyp 0 aa Aa AA Genotyp

61 Bygg en chip med komplementär DNA Isolera mrna från prov och tillsätt markör mrna binder till DNA på chip Ju mer mrna desto mer markör Markörintensitet = indirekt mått på uttryck Microarray data

62 Fenotyp Alltid ett resultat av gener i samspel med miljön! Samma genotyp Bra förhållanden Dåliga förhållanden

63 Fenotyp G x E När samspelet mellan genotyp och miljö skiljer sig mellan genotyper Gen. 2 Gen. 1 Reaktionsnormer Miljöegenskap

64 Fenotyp G x E Genetisk variation, ingen miljöpåverkan: Miljöpåverkan, ingen genetisk variation: Skillnader i plasticitet: Rangordningsskifte: Miljöegenskap

65 Hur kan vi använda den här kunskapern? Kvantitativ genetik: Är en egenskap genetiskt betingad? Vad är den relativa betydelsen av interaktioner mellan gener, eller mellan gener och miljön? QTL analys: Hur många loci spelar in? Fysiska lokalisering på kromosomerna?

66 Hur kan vi använda den här Sekvensering: kunskapern? Vilka gener är möjliga kausala varianter? Genuttryck och experiment: Vad är det för mekanism som ger upphov till fenotypiska skillnader?

67 Astma Inflammatoriskt syndrom som påverkar luftvägarna Drabbar ca. 10% av populationen

68 Heritabilitet Land Ålder h 2 Danmark Sverige Sverige Norge Norge Finland Finland Nederländerna Nederländerna England Australien USA Italien

69 Heritabilitet P = 0.02

70 Miljöpåverkan Ökar risken Sänker risken

71 Ratio kvinnor:män Könsskillnader

72 QTL och SNP Ca. 25 kända loci Ju fler alleler desto större risk

73 Kausala varianter Oftast kopplad till inflammation och allergier Testande av mekanism hos människor och möss

74 G x E

75 Astmarisk G x S Olika varianter på TLSP-genen har könsspecifika effekter SNP rs : SNP rs : Män Kvinnor aa Aa AA Genotyp aa Aa AA Genotyp