Az Emberi Genom

1
0. Das Genom
Das Genom
Einleitung
Das menschliche Genom in einer Zelle trägt die in 23 Chromosomen-Paare-gelagerte, identische
genetische Information. Ausnahme von Regel sind die haploiden Keimzellen, B- und T-Lymphocyten,
Antikörper-kodierende Plasma-Zellen nach einer genetischen Umstrukturierung, die kernlosen
Erythrocyten und die mutanten Zellen. Telomere der Chromosomen auch unterschiedlich lang sein
können. Gesamtlänge des menschlichen Genoms ungefähr 2 meter ist.
Bestandteile des menschlichen Körpers sind 1014 Bakterien; im Gegenteil, der erwachsene
Körper besteht aus 1013 Zellen. Die Anzahl der viralen und bakteriellen Gene zehnmal höher ist als die
Gesamtmenge der menschlichen Gene (~21.000).
Knapp die Hälfte des menschlichen Genoms aus Viren-Sequenzen besteht. Ob es bakterielle Gene
auch enthält ist noch fraglich.
Neandertaler-Gene im menschlichen Genom entdeckte Svante Pääbo (Leipzig); aus
Neandertaler-Überreste (Knochen) geling es ~60 % des Genoms zu bestimmen. Die Daten zeigen, dass
die heutige Kaukasische und Asiantische Bevölkerung 1-4% Neandertal-Gene im ihren Genom trägt,
solange die Afrikanische nicht. Die Daten zeigen es auch, dass die Kontaktaufnahme fand nach dem
Verlassen Afrikas aber vor der Trennung der Kaukasischen und Asiantischen Bevölkerung. Die Daten
müssen noch weiter bewiesen werden.
Der Denisova-Mensch: in 2008 wurden die Überresten einer neuen Hominida in dem sibirischen AltaiBerich gefunden. Diese Menschen wurden gleichzeitig mit Neandertalern und modernen Menschen gelebt.
Der Genomanalyse der Denisova-Menschen zeigte eine noch nicht vollständig bekannte Mischung zwischen
melanesen und denisova Menschen. Wir sehen an der 4b Folie zwei Abstammungsmöglichkeiten der
modernen und denisova Menschen: (A) der denisova Mensch wurde schon vor 1,4M Jahren vom
gemeinsamen Vorfahren der neanderthalen und modernen Menschen entwickelt. (B) der denisova Mensch ist
näher Verwandt der neanderthalen, als der modernen Menschen.
Begriffe
Genom:
Komplettes Genom: Komplette Anzahl von DNA eines Organismus
Zelluläres Genom: haploid DNA Bestand einer Zelle eines Organismus
Transkriptom:
Komplettes Transkriptom: Komplette RNA eines Organismus
Zelluläres Transkriptom: Komplette RNA einer Zelle eines Organismus
Proteom:
Komplettes Proteom : Alle Proteine eines Organismus
Zelluläres Proteom: Alle Proteine einer Zelle eines Organismus
Biochemie der Zelle:
Metabolom (Enzyme des Metabolismus), lipom (assembly von Lipiden einer Zelle oder Körper),
Lipom: Inventar der Lipid-Moleküle
Phosphorylom: Ziele von Kinase Enzymen: Gesamtmenge von phosphorylierten Proteinen einer Zelle oder
des Körpers
Methylom: Gesamtmenge an methylierten Stoffe (Histonen, DNA)
EXTRA ANFORDERUNG
6.Vorlesung
Boldogkői Zsolt ©
2
0. Das Genom
Der essentielle Unterschied vom zellulärem Genom und Transkriptom/Proteom ist, dass der DNA Bestand
jeder Zelle gleich ist (mit Ausnahme von Immunzellen, und Mutationsbedingten Veränderungen), während
die RNAs und Proteine von Zelltyp zu Zelltyp sich wesentlich unterscheidet.
„Omiken“ – Disziplinen der Genombiologie
Die Nomenklatur der Genombiologie ist ein wenig chaotisch. Folgend sind die wichtigsten Interpretationen;
die Genomik beschäftigt sich mit dem Genom. Genaugenommen beschäftigt sie sich mit der Struktur
(Bestimmung von DNA Sequenzen, strukturelle Genomik) des Genoms. Im weiteren Sinne beinhaltet sie
auch die Transkriptomik und manchmal auch die Proteomik (funktionelle Genomik).
Transkriptomik (im engeren Sinne funktionelle Genomik) beschäftigt sich mit dem RNA Gehalt einer
Zelle/Organismus. Generell betrifft sich die Transkriptomik mit RNA Gehalt in Erkrankten/behandelten
Zellen/Geweben.
Proteomik untersucht den Proteingehalt einer Zelle oder Gewebes. Untersucht Unterschiede in Proteinen in
erkrankten/gesunden Zellen, behandelten/unbehandelten Zellen im Vergleich zu gesunden/normalen Zellen.
Die neusten Labortechniken ermöglichen quantitative Bestimmung der Gesamt-RNA und-Protein einer
einzigen Zelle.
Weitere Verteilung
Genomik: Oftmals wird das gesamte Gebiet so benannt
Strukturelle Genomik beschäftigt sich nicht mit der Funktion, sondern beschreibt und klassifiziert
ausschliesslich DNA und DNA Elemente.
Funktionelle Genomik: Veränderungen des Transkriptoms und Proteoms in:
(1) verschiedene Zelltypen
(2) erkrankte/gesunde Zellen
(3) behandelte/unbehandelte Zellen
Integrative Genomik/Interaktomik: untersucht die Interaktion zwischen Elementen des Transkriptoms und
Proteoms.
Interaktionskarten: Netzwerke der interagierenden Elemente
Bioinformatik: Computer-basierte Unterstützung bei der Behandlung gewaltiger Menge an Daten,
statistische Auswertung
Hefe Phosphorylom: Verwandtschaft zwischen Kinasen (Enzyme hängen Phosphategruppen an
spezifische Proteine) und ihren Substraten. Kinasen spielen eine eminente Rolle in der
Signaltransduktion wo sie aktivieren (seltener inhibieren).
Hefe-Protein Interaktionskarten. Punkte beschreiben Proteine, Linien die Verbindungen zwischen
Proteinen und deren Interaktionen. Interaktionsnetzwerke sind redundant. Ausfall eines Elementes zerstört
nicht das ganze System unbedingt, da andere Proteine die ausfallene Funktion mehr oder weniger
übernehmen können und minimalisieren die nachteilhafte Wirkung der Mutationen. Proteine können mit
weniger oder mit einer Protein in Wechselwirkung eintreten, aber die s.g. Hubs stehen mit vielen Proteine in
Wechselwirkung. Ausfall der Hub hat schwere Folgen.
EXTRA ANFORDERUNG
6.Vorlesung
Boldogkői Zsolt ©