Informatie

Genexpressie: welk allel wordt beschouwd?


Voor mensen hebben we twee exemplaren van elk gen geërfd van de ouders. De vraag is, bij het verwijzen naar genexpressie, welke kopie (of allel) wordt beschouwd?


Genoomassemblages hebben meestal een haploïde set genen, tenzij er bijzondere moeite wordt gedaan om de homeologen afzonderlijk samen te stellen. Dat gezegd hebbende, de genkopie die je in de assemblage hebt, is meestal een van de twee, en meestal degene waarvoor je meer genomische waarden had.

In termen van genexpressie, als je het meet met RNASeq, krijg je uitlezingen van beide en beide leespools zullen op hetzelfde gen in kaart worden gebracht. Degenen die er rechtstreeks uit komen, zullen in kaart worden gebracht zonder mismatches (idealiter) en degenen die afkomstig zijn van het homeologe chromosoom zullen in kaart worden gebracht met een paar mismatches (waarschijnlijk).

De uitdrukking van het "gen" zal daarom de uitdrukking zijn van beide genen, bij elkaar opgeteld. Als we het echter als hetzelfde gen beschouwen, maakt het niet echt uit of je ze optelt of ze twee keer apart telt; tenzij we het hebben over specifieke homeologe silencing zoals de Xist mechanisme, waarbij het belangrijk is om te onthouden dat één exemplaar van de twee is uitgeschakeld.


9.12: Opgedrukte genen

  • Bijgedragen door John W. Kimball
  • Professor (gepensioneerd) aan Tufts University & Harvard

Opgedrukte genen zijn genen waarvan de expressie wordt bepaald door de ouder die ze heeft bijgedragen. Opgedrukte genen schenden de gebruikelijke regel van overerving dat beide allelen in een heterozygoot gelijkelijk tot expressie worden gebracht.

Voorbeelden van de gebruikelijke regel:

  • Als een kind het gen erft voor: bloedgroep A van beide ouders en het gen voor groep B van de andere ouder, wordt de bloedgroep van het kind AB.
  • Als een kind het gen dat codeert erft hemoglobine A van beide ouders en het gen dat codeert hemoglobine S van de andere ouder zullen de rode bloedcellen van het kind ongeveer gelijke hoeveelheden van de twee soorten hemoglobine bevatten.

Maar er zijn een paar uitzonderingen op deze regel. Een klein aantal genen bij zoogdieren (

80 van hen bij een recente telling) en in angiospermen zijn gevonden bedrukt. Omdat de meeste ingeprente genen worden onderdrukt, ofwel

  • de moederlijk (geërfd van de moeder) allel wordt uitsluitend uitgedrukt omdat de vaderlijk (geërfd van de vader) allel is bedrukt of
  • vice versa.

Het proces begint tijdens de vorming van gameten wanneer:

  • bij mannen zijn bepaalde genen ingeprent in de ontwikkeling van sperma en
  • bij vrouwen worden andere afgedrukt in het zich ontwikkelende ei.

Alle cellen in een resulterend kind zullen dezelfde set ingeprente genen hebben van zowel zijn vader als zijn moeder, BEHALVE de cellen ('kiemplasma') die bestemd zijn om verder te gaan met het maken van gameten. Alle afdrukken &mdash, zowel moederlijk als vaderlijk &mdash, worden erin gewist.


Incomplete dominantie

In de experimenten van Mendel zagen nakomelingen er altijd uit als een van hun twee ouders vanwege de volledige dominantie van het ene allel boven het andere. Dit is niet altijd het geval omdat sommige genen worden weergegeven incomplete dominantie dat wil zeggen, individuen met heterozygote allelen vertonen een fenotype intermediair tussen die met homozygote allelen. Deze figuur toont bijvoorbeeld de uitkomst van een kruising tussen een leeuwebek met rode bloemen en een met witte bloemen - de F1 hybriden hebben roze bloemen. In dit geval is geen van de allelen voor bloemkleur volledig dominant over de andere. Daarom hebben individuen met heterozygote allelen een fenotype dat anders is dan die met beide sets homozygote allelen.


Figuur. Onvolledige dominantie in leeuwenbekkleur. (Klik op afbeelding om te vergroten).

Zoals in deze afbeelding wordt aangetoond, is het Punnett-vierkant voor deze kruising hetzelfde als voor elke andere monohybride kruising. De verhouding van fenotypes in de F2 generatie is niet 3:1 (dominant:recessief), zoals te zien is bij volledig dominante allelen, maar eerder een 1:2:1 verhouding van rood:roze:witte bloemen. In dit voorbeeld worden de allelen anders gesymboliseerd dan in de voorgaande voorbeelden. Aangezien geen van beide allelen over de andere domineert, is het gebruik van een hoofdletter en kleine versie van dezelfde letter ongepast. In dit voorbeeld wordt het karakter (bloemkleur) aangegeven met een letter (C), en de allelen die coderen voor de eigenschap (wit, blauw of rood) worden vermeld als subscripts in hoofdletters (herinner je, ze zijn beide hoofdletters omdat geen van beide dominant is ten opzichte van de ander). Je ziet misschien andere symbolische voorstellingen van onvolledige dominantie, maar laat dit je niet verwarren. Het belangrijkste om te weten is dat sommige genen op een onvolledige dominante manier tot expressie worden gebracht.

Zoek op de volgende websites het juiste antwoord op de meerkeuze monohybride of dihybride kruisvragen. Werk elk probleem voor jezelf uit. Om een ​​uitleg van het probleem te zien, selecteert u de knop "TUTORIAL". Nadat u het juiste antwoord hebt bekeken, sluit u het venster Monohybrid Cross-probleemset of Dihybrid Cross om terug te keren naar deze pagina. (Opmerking: deze sites maken deel uit van de Monohybrid- en Dihybrid-probleemsets die worden aangeboden door The Biology Project van de Universiteit van Arizona.)

Probleem 9: Onvolledige dominantie - Dit probleem maakt deel uit van de Monohybrid Cross Problem Set.

Probleem 10: Verdwijning van ouderlijke fenotypes in de F1-generatie - Dit probleem maakt ook deel uit van de Monohybrid Cross Problem Set.

Opgave 11: Onvolledige dominantie in een dihybride kruising - Dit probleem maakt deel uit van de Dihybrid Cross Problem Set.


Wet van Segregatie

Op basis van zijn onderzoek stelde Mendel de wet van segregatie voor. Deze wet stelt dat gepaarde factoren (genen) gelijkelijk in gameten moeten worden verdeeld, zodat nakomelingen een gelijke kans hebben om beide factoren te erven. De wet ondersteunt wat Mendel opmerkte in zijn F1 en F2 gegevens. De gelijke segregatie van allelen is de reden dat we het Punnett-vierkant kunnen toepassen om de nakomelingen van ouders met bekende genotypen nauwkeurig te voorspellen. De fysieke basis van de segregatiewet van Mendel is de eerste deling van meiose, waarbij de homologe chromosomen met hun verschillende versies van elk gen worden gescheiden in dochterkernen. Aangezien meiose niet werd begrepen door de wetenschappelijke gemeenschap tijdens het leven van Mendel, kan zijn werk niet volledig worden gewaardeerd.


Materialen en methodes

Genoomsequentie en annotatie

Sequentie- en functiebestanden (.gff-bestanden) voor het S288c-genoom werden verkregen van de Saccharomyces Genome Database (http://www.yeastgenome.org) op 7 maart 2007. De sequentie voor YJM789 werd verkregen van Wei et al (2007) en uitgelijnd op het S288c-genoom met behulp van de procedure beschreven door Wei et al (2007) .

Microarray-gegevens

Microarray-gegevens zijn beschikbaar op ArrayExpress (http://www.ebi.ac.uk/microarray-as/ae/). De cDNA-hybridisaties zijn verkrijgbaar onder toegangsnummer E-TABM-569 en het array-ontwerp is beschikbaar onder A-AFFY-116. We hebben ook gebruik gemaakt van genomische DNA-hybridisaties van Mancera et al (2008) (inschrijvingsnummer E-TABM-470). Zie Aanvullende informatie voor details.

Array-ontwerp

We ontwierpen een aangepaste Affymetrix-tegelarray (productnr. 520055) met in totaal ∼ 6,5 miljoen probes (25-meren), inclusief perfect match- en mismatch-probes. De probes betegelen beide strengen van het S288c-genoom met een resolutie van 8 bp, met een verschuiving tussen de strengen van 4 bp (David et al, 2006 ). De array bevat ook ∼106 000 probes die complementair zijn aan het YJM789-genoom (Wei et al, 2007) op posities van polymorfisme tussen de stammen. We hebben ook 10 647 negatieve-controleprobes toegevoegd van willekeurig gegenereerde sequenties met een GC-inhoud variërend van 2 tot 25 GC's.

Giststammen en monstervoorbereiding

Laboratorium en klinisch afgeleid S. cerevisiae stammen die in dit werk werden gebruikt, waren isogeen voor S288c en YJM789 en werden respectievelijk aangeduid als 'S' en 'Y'. Drie onafhankelijke heterozygote hybride stammen (aangeduid als 'Y/S') werden verkregen door Y- en S-stammen te kruisen. Wederzijdse hemizygote stammen voor: PHO84 allelen werden geconstrueerd door relevante Y- en S-achtergrondstammen te kruisen. Aanvullende tabel VI somt alle stammen op die in deze studie zijn gebruikt.

Totaal RNA werd geëxtraheerd uit gistculturen die bij 30°C waren gekweekt in YPD-medium (2% pepton, 1% gistextract en 2% dextrose) en verwerkt voor arrayhybridisaties zoals eerder beschreven (Perocchi et al, 2007 ). Belangrijk is dat om reverse transcriptie-artefacten te verwijderen, eerste-streng cDNA werd gesynthetiseerd in aanwezigheid van 6,25 g/ml actinomycine D. Omdat cDNA chemisch hetzelfde is als DNA, verwachtten we geen systematische verschillen tussen cDNA en genomische DNA-labeling.

Voor het maken van mengselreeksen werd cDNA van S- en Y-stammen gemengd in de volgende verhoudingen, volgens massa: 0:1, 1:3, 1:1, 3:1 en 1:0.

Sondefiltering en classificatie

Met behulp van de volgende procedure hebben we elke sonde geclassificeerd als algemeen, S-specifiek, Y-specifiek of controle. Ungapped uitlijningen van de sondes op het S288c-genoom en het uitgelijnde deel van het YJM789-genoom werden geproduceerd met behulp van de software-vrijstelling (Slater en Birney, 2005). We hebben alle perfecte overeenkomsten en bijna-overeenkomsten (maximaal twee mismatches) in overweging genomen. Een gemeenschappelijke sonde heeft een unieke perfecte match met beide oudergenomen op dezelfde uitlijningspositie en geen bijna-match. Een S-specifieke probe heeft een unieke perfecte match en komt niet verder in de buurt van het S288c-genoom. Het heeft geen perfecte match met het YJM789-genoom en komt niet in de buurt van het YJM789-genoom, behalve mogelijk op dezelfde uitgelijnde positie als de perfecte matchpositie in S288c. Y-specifieke probes werden analoog gedefinieerd. Specifieke probes waarvan de match een polymorfisme overlapt op ± 4 bp van de centrale basis, werden 'gecentreerde specifieke probes (CSP)' genoemd. Ten slotte hebben we ervoor gezorgd dat elke negatieve controleprobe geen perfecte of bijna-overeenkomst had in beide genoom.

Normalisatie en achtergrondaftrekking

Kalibratie van intensiteiten tussen arrays werd gedaan met behulp van een variant van kwantielnormalisatie (Bolstad et al, 2003 ), als volgt. De sets van cDNA en genomisch DNA (gDNA) hybridisaties werden afzonderlijk behandeld. Omdat wordt verwacht dat specifieke sondes verschillend gedrag vertonen, afhankelijk van de stam, hebben we de kwantielnormalisatie beperkt tot de reeks gemeenschappelijke sondes en lineaire interpolatie gebruikt om de intensiteiten van de specifieke sondes te normaliseren.

De achtergrond van cDNA-hybridisaties werd afgetrokken zoals eerder beschreven ( Huber et al, 2006 ). In het kort werden probes in 10 groepen ingedeeld volgens hun intensiteitsniveau in de gDNA-hybridisaties. Voor elke probegroep en voor elke cDNA-hybridisatie werden probes gebruikt die buiten geannoteerde getranscribeerde gebieden vielen om een ​​achtergrondniveau te schatten. Dit niveau werd vervolgens afgetrokken van de intensiteiten van alle sondes binnen de groep. Om de achtergrond van DNA-hybridisaties af te trekken, hebben we probes gegroepeerd op GC-inhoud. Voor elke groep en hybridisatie hebben we het achtergrondniveau geschat als het 10% getrimde gemiddelde van de negatieve controleprobes en dit afgetrokken van alle probes van de groep.

Nieuwe transcriptie-identificatie en transcriptieprobessets

We hebben een segmentatie-algoritme uitgevoerd dat heterozygote cDNA-hybridisaties combineert met ouderlijke cDNA-hybridisaties met behulp van het R-pakket 'tilingArray' ( Huber et al, 2006 ). Segmentatie werd uitgevoerd op de reeks gemeenschappelijke sondes, waarvoor de aanname van een constant niveau over het transcript kan worden gemaakt. Voor elk chromosoom, de segmentatieparameter S (aantal segmenten) werd zo ingesteld dat de gemiddelde segmentgrootte 1500 bp was. Segmenten die overeenkomen met niet-geannoteerde transcripten werden vervolgens gecategoriseerd als niet-geannoteerde intergene of antisense zoals eerder beschreven (David et al, 2006) (‘intergeen’ werden in het eerdere onderzoek ‘geïsoleerd’ genoemd). Segmenten met minder dan 20 probes werden weggegooid. Bij een daaropvolgende handmatige inspectie werden zes dubieuze antisense-segmenten weggegooid en werden er 10 teruggevonden.

We hebben vervolgens de expressie van een transcript afgeleid uit de intensiteiten van zijn probe-set. We definieerden de probe-set van een nieuw transcript als de probes waarvoor de match volledig binnen de grenzen van het segment valt. We hebben de probeset van een geannoteerd transcript gedefinieerd als de probes waarvan de match volledig binnen de grenzen van een geannoteerd S288c-exon valt.

Sonde intensiteit model

wij modelleerden jaij, de genormaliseerde en van de achtergrond afgetrokken intensiteit van de sonde l in hybridisatie J, als

waar1l en2l zijn de affiniteiten van de sonde met zijn overeenkomsten in elk genoom, C1ij en C2ij zijn de expressieniveaus van de respectieve complementaire sequenties in het monster J enij zijn de fouten. De affiniteiten en de expressieniveaus zijn niet-negatieve reële getallen uitgedrukt in willekeurige eenheden. Voor gewone sondes hebben we λ1l2l.

We hebben vijf mogelijke typen hybridisatiemonsters overwogen: genomisch DNA (gDNA) van de twee homozygote stammen S en Y, hun cDNA en cDNA van de heterozygote Y/S. wij zetten Ckij=2 als voorbeeld J is homozygoot genomisch DNA van het genoom k. Bovendien hebben we vast Ckij=0 als voorbeeld J is genomisch DNA of cDNA van homozygote stam verschillend van k.

In navolging van Rocke en Durbin (2001) hebben we de variantie van de fouten gemodelleerdij als functies van de verwachte intensiteit lij1lC1ij2lC2ij:

de coëfficiënten eenJ, BJ en γ werden afgeleid met behulp van het R-pakket vsn ( Huber et al, 2002) door de cDNA- en de gDNA-hybridisatie als twee afzonderlijke groepen te behandelen. We gingen ervan uit dat de geschaalde fouten onafhankelijk en identiek verdeeld waren en van gemiddelde 0 waren.

Kleinste-kwadratenregressie

Voor de cDNA-monsters van elke stam gingen we uit van een constant niveau van elk allel over de probeset van één transcript. De regressie verloopt met elk transcript afzonderlijk met behulp van alleen probes van de transcriptieprobesset.

wij duidden aan P1 en P2 de nominale expressieniveaus van de allelen in de homozygote stammen, H1 en H2 de niveaus van elk allel in de Y/S-stam. Uit vergelijking (1) hebben we een reeks vergelijkingen verkregen voor alle hybridisaties J en sondes l die afhankelijk zijn van de typen hybridisatiemonsters:

We hebben het model aangepast aan de hand van de gewogen kleinste kwadraten. Om precies te zijn, hebben we gezocht naar een reeks affiniteiten en expressieniveaus die de som van gekwadrateerde geschaalde residuen minimaliseert:

onderworpen aan λ0, P0, H0 en1l2l voor gewone sondes, waarbij de gewichten met wieij = 1/ var (εij werden geschat met behulp van vergelijking (2).

We hebben gebruik gemaakt van de vorm van het model voor de optimalisatieprocedure. Inderdaad, uitgaande van vaste gewichten, is de kostenfunctie een som van gekwadrateerde termen bilineair in λ en (p, h). Voor een gegeven vector op expressieniveau (p, h), is er een oplossing in gesloten vorm voor de unieke optimale affiniteitsvector λ en vice versa. We hebben dus een componentgewijs optimalisatie-algoritme bedacht dat iteratief expressieniveaus optimaliseert gegeven affiniteiten en omgekeerd, waarbij de gewichten bij elke stap worden bijgewerkt met behulp van vergelijking (2). We waren van mening dat het algoritme was geconvergeerd als alle aangepaste expressieniveaus van de laatste 2 iteraties minder dan een waarde verschillen die overeenkomt met 10% van het achtergrondniveau, en stopten het algoritme als convergentie niet plaatsvond vóór de 30e iteratie.

Betrouwbaarheidsintervallen

We schatten de betrouwbaarheidsintervallen per ORF-sondeset door de geschaalde residuen opnieuw te bemonsteren met vervanging. De regressie resulteert in aangepaste parameters en dus, volgens het model, in een geschatte intensiteit Lij, een geschat gewicht Wij en een geschaald residu ε′ij voor elke waargenomen intensiteit:

We hebben nieuwe synthetische gegevens gegenereerd als ruismetingen van de aangepaste intensiteiten: waarbij de functie σ een willekeurige steekproef is met vervanging van de indexparen ij. We hebben dit herhaald B=999 keer en verkregen B schattingen van de parameters. Voor alle relevante statistieken (expressieniveau, allelische differentiële expressie, enz.), werden 95% gelijkzijdige betrouwbaarheidsintervallen geschat volgens de niet-parametrische basisbetrouwbaarheidslimiet zoals beschreven in Davison en Hinkley (1997).

P-waarden en valse ontdekkingspercentages

  • H1: Niveaus in bovenliggende gelijk aan: P1=P2
  • H2: Niveaus in hybride gelijk aan: H1=H2

We hebben een passend beperkt model gemonteerd voor elke probeset en voor elke hypothese (P1=P2 en H1=H2). Net als bij de procedure voor het schatten van betrouwbaarheidsintervallen, hebben we B=999 nieuwe synthetische gegevens als ruismetingen van die aangepaste intensiteiten. Ook hier hebben we geschaalde residuen van de primaire onbeperkte pasvorm gesampled, omdat ze de echte ruis beter weerspiegelen dan die van de beperkte pasvormen. Op elke gesimuleerde dataset hebben we een onbeperkte regressie uitgevoerd. Voor elke hypothese hebben we respectievelijk de t-statistiek.

De P-waarde wordt dan benaderd door

waar t is de statistische waarde voor de primaire, onbeperkte fit en tl * , l=1, …, B zijn de bootstrap statistische waarden (Davison en Hinkley, 1997).

Elke hypothese behandelen H1 en H2 afzonderlijk, Q-waarden, d.w.z. valse ontdekkingspercentages (FDR), werden verkregen met behulp van het R-pakket qvalue (Storey en Tibshirani, 2003) met standaardparameters.

Sequentievalidatie van differentieel tot expressie gebrachte transcripten

Kwantitatieve schattingen van allelische expressieverhoudingen door sequencing werden verkregen met behulp van de methode beschreven door Ge et al (2005). Primers (aanvullende tabel VII) werden zodanig gesynthetiseerd dat ze meerdere SNP's tussen de twee allelen van een transcript omvatten. Van twee onafhankelijke Y/S-stammen, XHS768 en XHS769, werd cDNA gesynthetiseerd met behulp van willekeurige hexameren en PCR werd uitgevoerd op het resulterende cDNA voor sequentieanalyse. PCR-producten met dezelfde primers op genomisch DNA van een Y/S-stam, XHS768, werden gebruikt om referentiesporen te verschaffen in een situatie van 1:1 allelische concentraties. De resulterende sequentiesporen werden geanalyseerd met de software PeakPicker ( Ge et al, 2005), die de allelische expressieverhoudingen schat op basis van relatieve piekhoogten op SNP-posities. We berekenden de allelische verhoudingen van transcripten als de mediaan over alle SNP's en sporen (aanvullende tabel VII). Van de 24 geteste transcripties, één (HOP1) bevestigde geen polymorfe posities in het genomische DNA. Twee anderen (ICL2 en YDL237W) werden afgewezen voor verdere analyse omdat de ratio-schattingen waren afgeleid van minder dan twee SNP's.

ADE-coëfficiënt

We hebben de ADE-coëfficiënt gedefinieerd als (∣ HYHS∣)/(HY + HS), waar HY en HS zijn de expressieniveaus van respectievelijk het Y-allel en S-allel in de heterozygoot.

Aandeel van cis- en trans-regulerende effecten

De verhouding van cis-afwijking van de regelgeving naar de totale divergentie van de regelgeving ( Wittkopp et al, 2008 ) wordt berekend als ∣ C∣/(∣ C ∣ + ∣ t ∣) waar C, de cis-regulerend effect, is de log-ratio van de allelische expressieniveaus in de hybride en t, de trans-regulerend effect, is het verschil tussen de log-ratio van de ouderlijke genexpressieniveaus en C.

Analyse van PHO84 wederzijdse hemizygote stammen hybridisaties

De hybridisaties van de twee PHO84 reciproke hemizygote-stammen werden geanalyseerd met hetzelfde model als hierboven beschreven. Totale transcriptie-expressieniveaus (d.w.z. HY+HS, de som van de twee allelniveaus voor elk transcript) werden ter vergelijking beschouwd.


Volwassen en foetaal

Yvonne A. Evrard, Sharon Y.R. Deuk, in Handboek van stamcellen, 2004

Histonhypoacetylering is gekoppeld aan genomische imprinting

Allelspecifieke imprinting is een andere embryonale gebeurtenis die verband houdt met veranderingen in de patronen en niveaus van histonacetylering. Imprinting omvat de selectieve inactivering van het maternale of vaderlijke allel tijdens gametogenese, wat resulteert in monoallele genexpressie in het embryo. Differentiële expressie van de ingeprinte genen wordt vervolgens gehandhaafd door daaropvolgende celdelingen en differentiatie. Onderhoud van het ingeprinte signaal hangt af van het behoud van de epigenetische kenmerken die zijn geërfd van de moederlijke of vaderlijke kiemlijn. Differentiële methylering van CpG-eilanden wordt al lang in verband gebracht met ingeprente genen. Meer recentelijk is ook gevonden dat specifieke post-translationele histon-modificaties geassocieerd zijn met maternale en paternale ingeprente genen. Specifiek is gevonden dat HDAC-activiteit geassocieerd is met de gemethyleerde CpG-eilanden die worden gevonden met tot zwijgen gebrachte allelen. 55

CpG-rijke regulerende elementen die geassocieerd zijn met de ingeprinte muisgenen Snrpn, Igf2r en U2af1-rs1 worden gemethyleerd op het gedempte maternale allel maar worden niet gemethyleerd op het getranscribeerde vaderlijke allel. 56 Dit differentieel gemethyleerde DNA-gebied heeft ook allelische verschillen in histon H3-modificaties. Histon H3 is geacetyleerd en H3-K4 is gemethyleerd op het getranscribeerde vaderlijke allel, terwijl het gedempte moederlijke allel is gemethyleerd op H3-K9. Nader onderzoek van de U2af1-rs1- en Snrpn-allelen toonde aan dat alle H3-lysines geassocieerd met het tot zwijgen gebrachte maternale allel gehypoacetyleerd waren, maar alleen H4-K5 was ondergeacetyleerd op het vaderlijke allel. De deacetylering van H3 op het maternale allel lijkt het doelwit te zijn van CpG-methylering. 7 Al met al geven deze onderzoeken aan dat allelspecifieke imprinting veranderingen in de histonmodificatietoestanden met zich meebrengt die erfelijke actieve of onderdrukte chromatinestructuren tot stand brengen.


Samenvatting – Gene vs Allele

Genoom is de plaats waar onze genetische informatie verborgen is in de vorm van genen. Gen is een precieze nucleotidesequentie die de genetische code bevat om een ​​eiwit te produceren. Er zijn veel genen gerangschikt in de chromosomen. Daarom hebben ze specifieke locaties in de chromosomen waar we ons kunnen identificeren. Verder bestaat een gen uit twee alternatieve vormen. Het zijn allelen. Deze twee allelen komen van de respectievelijke ouders. Van de twee allelen is de ene dominant en de andere recessief. Meestal, wanneer het dominante allel aanwezig is, drukt het altijd zijn fenotype uit dat domineert over het andere allel. Dit vat dus het verschil tussen gen en allel samen.

Verwijzing:

1. Polyak, Kornelia. "Overzicht: genstructuur." Holland-Frei Kankergeneeskunde. 6e editie., U.S. National Library of Medicine, 1 januari 1970. Beschikbaar hier

Afbeelding met dank aan:

1.”Chromosoom-DNA-gen'8221 Door Thomas Splettstoesser '8211 Eigen werk, (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
2.”Gene Loci and Alleles'8221Door Keith Chan – Eigen werk, (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia


Dankbetuigingen

Wij danken P. Mieczkowski, A. Brandt, E. Malc, M. Vernon, J. Brennan en M. Calabrese voor nuttige discussies. Grote financiering werd verstrekt door subsidies van het National Institute of Mental Health/National Human Genome Research Institute Centre of Excellence for Genome Sciences (P50MH090338 en P50HG006582, co-hoofdonderzoekers F.P.-M.d.V. en P.F.S.). Dit werk werd ook ondersteund door subsidies R01GM074175 (hoofdonderzoeker F.Z.) van het National Institute of General Medical Sciences en K01MH094406 (hoofdonderzoeker J.J.C.) van het National Institute of Mental Health.


Genetische variatie en verandering

Genetische variatie beschrijft natuurlijk voorkomende genetische verschillen tussen individuen van dezelfde soort. Alle organismen zijn enigszins of sterk verschillend. Deze variatie maakt flexibiliteit en overleving van een populatie mogelijk in het licht van veranderende omgevingsomstandigheden en kan ook variatie in de genenpools veroorzaken. Deze variatie is belangrijk, vooral in Nieuw-Zeeland, omdat de habitat voortdurend verandert, levende (biotische) en niet-levende (abiotische factoren) de genenpools en druk van de populatie veranderen.

Deze standaard gaat over wat deze variatie in populaties veroorzaakt en hoe dit leidt tot verschillende frequenties van eigenschappen en uiteindelijk natuurlijke selectie. Wat leidt tot de variatie in een soort? Zorg ervoor dat je de video's bekijkt en de animaties bekijkt, ze zullen allemaal helpen.

Deze zijn gemaakt door Benjamin Himme van https://www.pathwayz.org/ (Nog een geweldige leersite)

DNA vanaf het begin Goede introductie tot DNA en genetica

Populatiegenetica is de studie van genetische variatie binnen populaties en omvat het onderzoeken en modelleren van veranderingen in de frequenties van genen en alleleninpopulaties in ruimte en tijd. Veel van de genen die binnen een populatie worden gevonden, zullen polymorf zijn - dat wil zeggen, ze zullen in een aantal verschillende vormen (of allelen) voorkomen. Wiskundige modellen worden gebruikt om het voorkomen van specifieke allelen of combinaties van allelen in populaties te onderzoeken en te voorspellen, gebaseerd op ontwikkelingen in het moleculaire begrip van genetica, de erfelijkheidswetten van Mendel en de moderne evolutietheorie. De focus ligt op de populatie of de soort - niet op het individu.

Een goede startersvideo.

Kijk op de genexpressiepagina van niveau 2 voor notities, animaties en video's die de structuur van DNA uitleggen.

Een genenpool is de complete set van unieke allelen in een populatie.

Genetische drift is de verandering in de relatieve frequentie waarin een allel voorkomt in een populatie als gevolg van willekeurige steekproeven en toeval.

Migratie is de overdracht van allelen van genen van de ene populatie naar de andere.

De genenpool verandert in allelfrequenties als gevolg van willekeurige gebeurtenissen die geen verband houden met de geschiktheid van het allel ten opzichte van die omgeving.

De genenpool verandert in allelfrequenties doordat nieuwe allelen in de populatie worden gebracht (immigratie) of door emigratie uit de populatie verdwijnen.

De effecten van zowel genetische drift als migratie zijn vooral duidelijk in een kleine populatie waar de relatief kleine veranderingen in het aantal allelen een grotere impact kunnen hebben op de verhouding van die allelen in de populatie.

Mutatie is een permanente / willekeurige verandering in het DNA / genetisch materiaal. Mutatie moet plaatsvinden in gameet-producerende cellen om de genenpool van de populatie binnen te gaan.

is kan ook worden gedefinieerd als een permanente verandering in de nucleotidesequentie in een gen of een chromosoom.

Een mutatie is een permanente (niet-gerepareerde) verandering in het DNA van een organisme.

Zij nieuwe allelen introduceren in een populatie. De meeste mutaties zijn schadelijk.

Mutaties worden veroorzaakt door mutagenen.

Gunstige komen vaker voor in organismen met korte generatietijden.

Velen zwijgen misschien - niet waargenomen - en kunnen pas op een later tijdstip voor of tegen worden geselecteerd.

Neutrale mutaties veranderen helemaal niets.

Mutaties moeten gebeuren in gameet producerende cellen om in de genenpool van een populatie te komen. Dit is belangrijk!!

Genen muteren met bekende snelheden. Deze snelheid varieert afhankelijk van het betrokken gen. Sommige genen hebben een hoog percentage spontane mutaties.

Mutatiesnelheden voor genen binnen een soort zijn waarschijnlijk vergelijkbaar, maar de levensvatbaarheid van mutaties varieert sterk. Mutante genen in de menselijke populatie:

Met ongeveer 30.000 genen in het menselijk genoom en twee kopieën van elk gen, heeft elke cel in totaal 60.000 genen.

In hogere organismen zal een mutatie voor een specifiek gen optreden in één gameet op 300.000.

Somatisch (mutaties in lichaamscellen)

· somatisch mutaties komen voor in andere cellen van het lichaam dan in de gameten

Veranderingen in het DNA die optreden na de conceptie. Somatische mutaties kunnen in elk van de cellen van het lichaam voorkomen, behalve in de geslachtscellen (sperma en ei) en worden daarom niet doorgegeven aan het nageslacht.

Gametic (geslachtscelmutaties)

· Gametische mutaties komen alleen voor in gameten, bijv. sperma/eieren (accepteer stuifmeel).

· somatische mutaties worden niet van generatie op generatie doorgegeven

· somatische mutaties hebben alleen invloed op het individuele organisme waarin de cellen zijn gemuteerd

· gametische mutaties worden (erfelijk) overgedragen aan de volgende (en mogelijk volgende) generaties

· gametische mutaties zijn niet beperkt tot het individu waarin de oorspronkelijke mutaties zijn opgetreden

de nieuwe allelen die door gametische mutatie zijn gecreëerd, zijn beschikbaar voor de genenpool en kunnen zich in die genenpool vestigen.

Gametisch: (kan kiemlijn worden genoemd, wat acceptabel is). Een erfelijke verandering in het DNA die plaatsvond in een gameet (kiemcel) - een cel die bestemd is om een ​​eicel of sperma te worden. Wanneer ze worden overgedragen op het nageslacht, wordt een gametische mutatie in elke cel van hun lichaam ingebouwd.

Substitutie van een enkele base, b.v. A → G. Beïnvloedt 1 gen.

Optellen of aftrekken van een enkele basis - veroorzaakt een frameverschuiving. Heeft ernstige gevolgen voor één gen

Chromosoommutaties -Een stuk chromosoom kan worden verwijderd, toegevoegd of verplaatst naar een ander chromosoom. Beïnvloedt een aantal genen

Aneuploïdie - Een heel chromosoom of een hele set chromosomen wordt toegevoegd of verloren.

Als er een mutatie optreedt in een gameet, heeft dit invloed op het hele geproduceerde organisme (ze worden overgeërfd) = Gametische mutatie.

Als de mutatie zich voordoet in een lichaamscel, heeft deze slechts invloed op één gebied (het is niet erfelijk) = Somatische mutatie.


Genetica

De studie van erfelijkheid of, meer in het algemeen, de stroom van biologisch gecodeerde informatie door zowel ruimte als tijd.

Subdisciplines van de genetica omvatten: Mendeliaanse genetica, moleculaire genetica, cytogenetica, microbiële genetica, en populatiegenetica. De studie van erfelijkheid duizenden jaren voorafging aan de formele studie van genetica, terwijl de formele studie van genetica dateerde van vóór moleculair waardering voor hoe erfelijkheid gebeurt met tientallen jaren.

Figuurlegenda: Variatie op de studie van genetica. Let op de aanduiding van een opbouw van subdisciplines beginnend met de moleculair en gaan naar de bevolking breed. Cytogenetica is de studie van eukaryote chromosomen vooral visueel (d.w.z. zoals men doet tijdens het studeren) mitose en meiosis). Mendeliaanse genetica is de studie van de genetica van diploïde organismen vooral in termen van nakomelingen-ouder fenotypisch verhoudingen. Moleculaire genetica wordt beschouwd als de studie van genetisch informatie stroom bij de moleculair peil. Populatiegeneticais op zijn beurt de studie van genetische variatie tussen organismen binnenin populaties.

Een gebrekkige waardering van genetica belemmerd Darwinpogingen om te begrijpen evolutie, en zelfs met de herontdekking van Mendeliaanse genetica in de vroege jaren van de twintigste eeuw, de juiste toepassing ervan op evolutietheorie jaren achterlopen.

Tegenwoordig worden we bijna overweldigd door genetische informatie, zoals blijkt uit: high-throughput DNA-sequencing technologieën, maar er blijven niettemin aanzienlijke hiaten in ons begrip van hoe een organismegenetica (genotype) vertaalt in een organisme's fenotype behalve in de ruimste zin van transcriptie gevolgd door vertaling die op zijn beurt wordt gevolgd door complexe overwegingen van biochemie, ontwikkelingsbiologie, fysiologie, en zelfs ecologie. Deze kloof in onze kennis en inderdaad de huidige staat van nogal wat modern biologie is ironisch gezien het feit dat genetica begon als een fenotype-gebaseerde discipline van waaruit genotype informatie kon alleen worden afgeleid.

Het volgende is een lijst van belangrijke concepten die verband houden met de: wetenschap van genetica:


Bekijk de video: Genexpressie en genregulatie (December 2021).