Van genoom naar basen
Ik probeer hieronder in het kort en met een eenvoudige vergelijking uit te leggen hoe de menselijke genen opgebouwd zijn, zodat u beter begrijpt wat een MeCP2-mutatie in deze keten betekent. Lees dit stuk bij voorkeur voordat met het lezen van de pagina's MeCP2 en MeCP2 mutaties begint.
Chromosomen
In iedere cel van je lichaam zitten chromosomen. Chromosomen zijn een soort strengen. Ze bestaan uit DNA, waarin al onze erfelijke eigenschappen zijn vastgelegd. Dit wordt wel de erfelijke code genoemd.
Bron: erfelijkheid.nl/dna, genen en chromosomen
Genen
Op de chromosomen zitten genen. Een gen is een stukje DNA. Elk gen beschrijft de code van een kenmerk. Het bepaalt (mee) hoe je eruit ziet, hoe je lichaam werkt of hoe je bent. Er zijn in totaal ongeveer 20.000 genen, terwijl we maar van ongeveer een kwart weten welke rol ze spelen bij aandoeningen. Van ieder gen erf je een versie van je vader (paternaal) en van je moeder (maternaal). Welke versie je precies krijgt is ook weer afhankelijk van welke versie zij weer van hun vader en moeder hebben doorgekregen, enzovoorts. De complete genetische samenstelling van een mens noemen we het genoom.
Bron: erfelijkheid.nl/dna, genen en chromosomen
Bron: wikipedia.org/Genoom
DNA
DNA staat voor Desoxyribonucleïnezuur en is een biochemisch macromolecuul dat fungeert als de belangrijkste drager van erfelijke informatie (de erfelijke code) in ons lichaam. DNA behoort, net als RNA, tot de nucleïnezuren.
Bron: wikipedia.org/DNA
Nucleotiden (basen)
Een DNA-molecuul bestaat uit twee lange strengen van nucleotiden, ook wel basen genoemd, die in de vorm van een dubbele helix met elkaar vervlochten zijn. De twee strengen zijn met elkaar verbonden door waterstofbruggen, die telkens twee tegenover elkaar liggende nucleotiden verbinden. De vier verschillende soorten nucleotiden zijn adenine (A), cytosine (C), guanine (G) en thymine (T). Een aaneenschakeling van A’s, C’s, G’s en T’s vormt de genetische code.
Bron: wikipedia.org/DNA
Bron: jojogenetics.nl/dna-diagnostiek-en-opsporing
Codon
Elk blok van drie basen, een codon genoemd, codeert voor een aminozuur. De 4 basen (adenine, cytosine, guanine en thymine) kunnen 64 verschillende codons vormen. Echter, er zijn maar 20 verschillende aminozuren, en daarom zijn er meerdere codons die voor eenzelfde aminozuur coderen (zie tabel 2).
Aminozuren
Er zijn 20 verschillende aminozuren, die elk bepaald worden door een codon, bestaande uit 3 basen (nucleotiden). Hieronder een tabel (zie tabel 1) met aminozuren, de 3-letter afkorting en het 1-letter symbool.
Afbeelding: Michael Ströck (mstroeck)
Created by Michael Ströck. Copied to Commons from en.wikipedia.org., CC BY-SA 3.0, Bron: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=694302
Tabel 1 / Afbeeling: JoJo Genetics
Tot expressie brengen van de erfelijke code
De erfelijke code, die bepaald wordt door de volgorde van basen, is vast opgeslagen in het DNA. Het DNA ligt weer opgeslagen in de chromosomen, om de kern van elke cel. Het tot expressie brengen van deze erfelijke code gebeurt in 3 stappen, te weten transcriptie, splicing en translatie.
Bron: jojogenetics.nl/dna-diagnostiek-en-opsporing
Transcriptie
Het DNA van een gen wordt eerst overgeschreven naar RNA. RNA staat voor Ribonucleïnezuur en speelt een belangrijke rol bij het coderen, overbrengen, reguleren, interpreteren en tot expressie brengen van genen. Het proces van overschrijven van DNA naar RNA heet transcriptie. Bij deze transcriptie verandert adenine (A) van het DNA naar uracil (U) bij het RNA, de cytosine (C) van DNA naar guanine (G) bij RNA, de guanine (G) bij DNA wordt cytosine (C) bij RNA en de thymine (T) bij DNA wordt adenine (A) bij het RNA. Na het overschrijven wordt het RNA buiten de kern gebracht.
Bron: wikipedia.org/RNA
Bron: wikipedia.org/Transcriptie (biologie)
Bron: jojogenetics.nl/dna-diagnostiek-en-opsporing
Afbeelding: National Human Genome Research Institute genome.gov/bio2c_large.gif
Bron: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=5764858
Splicing
De genetische informatie wordt, nadat het DNA is overgeschreven naar RNA, buiten de kern gebracht. Eenmaal buiten de kern ondergaat het RNA een bewerking waarbij niet-relevante (niet-coderende) stukken uit het RNA gehaald worden. Hierbij worden de introns uit het pre-mRNA geknipt, dit heet cleavage, en de exonen aan elkaar geplakt. Het verbinden van deze exonen tot een geheel heet splicing. Na de splicing blijft het functionele messenger-RNA (mRNA) over. mRNA speelt een centrale rol in het tot expressie brengen van genetische informatie.
Bron: jojogenetics.nl/dna-diagnostiek-en-opsporing
Bron: wikipedia.org/Splicing
Afbeelding: National Human Genome Research Institute
Bron: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=212144
Translatie
mRNA is een vorm van RNA die als boodschapper (messenger) twee processen met elkaar verbindt, namelijk de transcriptie, waarbij een stuk DNA (een gen) overgeschreven wordt via splicing tot mRNA, en de translatie, waarbij het mRNA vertaald wordt naar een keten van aminozuren (een eiwit).
Bron: wikipedia.org/Messenger RNA
Bron: jojogenetics.nl/dna-diagnostiek-en-opsporing
Startcodon en stopcodon
Voor een correct verloop van transcriptie via splicing naar translatie is het noodzakelijk dat er in de erfelijke code signalen liggen opgeslagen die aangeven waar een gen begint, wat coderend materiaal is en waar de vertaling naar eiwit begint en moet stoppen. Deze signalen bestaan in de vorm van een aantal specifieke codons of een reeks basen in specifieke volgorde.
Bron: jojogenetics.nl/dna-diagnostiek-en-opsporing
Splice sites
Splice sites bestaan uit een unieke serie van 6 basen en geven aan waar een serie codons begint en stopt. Hierdoor wordt het gen verdeeld in coderende stukken, exonen genoemd, en niet-coderende stukken, intronen genoemd.
Bron: jojogenetics.nl/dna-diagnostiek-en-opsporing
Startcodon
Het codon ATG vormt een startsignaal en codeert tevens voor het aminozuur methionine (Met / M). Hierdoor beginnen alle eiwitten met methionine.
Bron: jojogenetics.nl/dna-diagnostiek-en-opsporing
Stopcodon
Er zijn 3 codons die een eindsignaal vormen, te weten TAA, TGA en TAG. Dit noemen we stopcodons. Een gen, een stukje DNA dat de code voor een eiwit bevat, begint met een startcodon (ATG) en eindigt altijd met een stopcodon (TAA, TGA en TAG).
Bron: jojogenetics.nl/dna-diagnostiek-en-opsporing
Hieronder ziet u een tabel met de verschillende codons. Er zijn 64 verschillende combinaties mogelijk, maar slechts 20 verschillende aminozuren. Sommige verschillende combinaties coderen daarom voor hetzelfde aminozuur.
Bron: jojogenetics.nl/dna-diagnostiek-en-opsporing
Tabel 2 / Afbeeling: JoJo Genetics
Vergelijking met een boek
Om een indruk te geven hoe het precies werkt, maakt auteur Matt Ridley van het boek ‘Genome, the autobiography of a species in 23 chapters’ de vergelijking met een boek:
Stel dat het genoom, de complete genetische samenstelling, een boek is
Het boek bevat 23 hoofdstukken, dit zijn de chromosomen
Elk hoofdstuk bevat duizenden verhalen, die noemen we genen
Elk verhaal bestaat uit paragrafen, die noemen we exonen
Deze paragrafen worden onderbroken door advertenties, die noemen we intronen
Elke paragraaf wordt gevormd door woorden, die noemen we codons
Elk woord wordt geschreven in 3 letters, die noemen we basen
Het boek bevat 2 miljard woorden, dat is even dik als 800 bijbels. Een immens boek wat opgeslagen is in de microscopische kleine kern van een cel, die kleiner is dan een speldenpunt