Genetik von 15q-Duplikationen
Grundlegende Genetik
Daran führt kein Weg vorbei: Um das Duplikationssyndrom von Chromosom 15q11.2-13.1 zu verstehen, benötigen Sie ein grundlegendes Verständnis von Vererbung, Chromosomen und Genen. Wenn Sie diese Informationen verstehen, können Sie auch den Chromosomen- oder DNA-Bericht übersetzen, der zur Diagnose der Duplizierung verwendet wurde. Es gibt typischerweise 23 Chromosomenpaare beim Menschen, insgesamt 46. Menschen werden mit 2 Kopien jedes Chromosoms geboren - 1 von der Mutter (mütterlicherseits) und 1 vom Vater (väterlicherseits). Die Chromosomen (im Bild) wurden mit einem chemischen Färbeprozess behandelt, bei dem helle und dunkle Banden auftreten. Genetiker verwenden diese Banden als Koordinaten wie Adressen für eine bestimmte Position auf einem chromosomalen Arm.
Vererbung
Die genetische Information, die uns sowohl anderen Menschen als auch einzigartigen Individuen ähnlich macht, ist in unserer DNA enthalten. Jeder von uns hat die Hälfte seiner DNA von jedem seiner Eltern geerbt und wiederum die Hälfte seiner DNA an unsere Kinder weitergegeben.
Was ist ein Chromosom?
Ein Chromosom besteht aus einem sehr langen DNA-Strang und enthält viele Gene (Hunderte bis Tausende). Die Gene auf jedem Chromosom sind in einer bestimmten Sequenz angeordnet, und jedes Gen hat eine bestimmte Position auf dem Chromosom (als Ort bezeichnet). Es gibt typischerweise 23 Chromosomenpaare für insgesamt 46. Eine Kopie eines Chromosoms in jedem Paar wird von der Mutter und eine vom Vater geerbt. Chromosom 15 ist eines der 22 Paare, die als Autosomen bezeichnet werden und die den größten Teil dieser Informationen über die Form und Funktion unseres Körpers enthalten. Das letzte Chromosomenpaar bestimmt, ob wir männlich oder weiblich sind. Sie werden die Geschlechtschromosomen genannt; Frauen haben zwei X-Chromosomen und Männer haben ein X-Chromosom und ein Y-Chromosom
Was ist ein Gen?
Gene sind ein DNA-Abschnitt, der die Anweisungen enthält, die einer Zelle sagen, wie sie ein bestimmtes Protein herstellen soll. Beim Menschen gibt es rund 21,000 verschiedene Gene, die auf den Chromosomen aneinandergereiht sind, mal dicht beieinander, mal sehr weit voneinander entfernt. Von den meisten Genen gibt es zwei Kopien – eine auf dem Chromosom, das von jedem Elternteil stammt. Jede Zelle trägt eine vollständige Ergänzung aller Gene, aktiviert jedoch nur die spezifischen Gene, die sie benötigt, um ihre Funktionen in verschiedenen Zellen zu unterschiedlichen Zeiten auszuführen.
Was ist eine Zelle?
Der menschliche Körper hat 200 verschiedene Arten von Zellen. Die verschiedenen Arten von Zellen in Ihrem Körper haben unterschiedliche, spezialisierte Aufgaben zu erledigen. Jede Zelle im menschlichen Körper enthält 23 Chromosomenpaare.
Wie sieht Chromosom 15 aus?
Die Anatomie eines Chromosoms umfasst die Zentromer (ein schmaler Punkt auf dem Chromosom, der während des Zellteilungsprozesses aktiviert wird), der das Chromosom in den kleinen (oder "p" für zierliche) Arm und den langen (oder "q" ... für Buchstaben nach "p" unterteilt). ) Arm. Es gibt verschiedene Arten von Duplikationen von Chromosom 15q, die auftreten können und unterschiedliche, manchmal überlappende Regionen des q-Arms betreffen. Von besonderem Interesse für uns ist die durch die Koordinaten 15q11.2-13.2 markierte Strecke, die auch als kritische Region des Prader-Willi-Syndroms / Angelman-Syndroms (PWS / AS) bekannt ist, aufgrund der schwerwiegenden Phänotypen, die sich aus Deletionen bestimmter Schlüsselgene ergeben die dort wohnen. Wir können die Kernduplikationen, die den größten Teil oder den gesamten kritischen Bereich von PWS / AS umfassen, von - aus Mangel an einem besseren Begriff - den Randduplikationen bei q11.2 oder q 13.3 unterscheiden, bei denen nur die Gene die flankieren Der kritische PWS / AS-Bereich auf jeder Seite wird dupliziert.
Diese schematische Zeichnung zeigt die Grundmerkmale von Chromosom 15. Der p-Arm oben ist kurz und enthält wenig genetische Informationen. Die Region, die an den Duplikationen beteiligt ist, befindet sich auf dem q-Arm, wobei die Koordinaten durch Zahlen angegeben sind. Rechts ist der PWS / AS-Bereich, der von den Kernduplikationen überspannt wird, in der Abbildung als „Kern“ markiert, während der 11.2-Bereich mit „E“ und der 13.3-Bereich mit „e“ gekennzeichnet ist.
Gene von Interesse für das Chromosom 15q-Duplikationssyndrom
Chromosomen tragen Gene, die die körperliche Entwicklung und das Verhalten jedes Einzelnen steuern. Um die Entwicklungsprobleme zu verstehen, die durch das Chromosom 15q-Duplikationssyndrom verursacht werden, ist es hilfreich, einige der Gene zu kennen, die für dieses Chromosom von Interesse sind. Obwohl mehrere interessierende Gene (z. ATP10A, Cyfip1, MAGEL2, NECDIN, SNRPN, UBE3A, snoRNAsund ein Cluster von Genen, die GABA codierenA Rezeptoruntereinheiten) innerhalb der 4.5 bis 12 MB großen wiederkehrenden Duplikation liegen, wurde kein einzelnes Gen identifiziert, das – wenn es dupliziert wird – Dup15q verursacht.
In 15q11.2 - 13.1 enthaltene Gene
Was wissen wir über die Gene, die an Duplikationen von 15q11.2-q13.1 beteiligt sind?
Die am häufigsten duplizierte Region ist genreich, einschließlich der Gene, die sowohl von väterlichen als auch von mütterlichen Chromosomen exprimiert werden, sowie von Genen, die je nach Herkunft des Elternteils des Chromosoms unterschiedlich exprimiert werden.
Da maternale 15q-Duplikationen am häufigsten mit Entwicklungsproblemen wie Autismus, kognitiven Beeinträchtigungen und Anfällen verbunden sind, besteht ein großes wissenschaftliches Interesse an den beiden bekannten maternal exprimierten Genen UBE3A und ATP10A (auch bekannt als ATP10C). Es ist wahrscheinlich, dass andere Gene innerhalb der Duplikation und darüber hinaus zu den Symptomen des Duplikationssyndroms von Chromosom 15q11.2-13.1 beitragen.
Das UBE3A-Gen ist bei den meisten Personen mit idic (4) in 15 Kopien und bei den meisten Personen mit interstitiellen Duplikationen in 3 Kopien vorhanden. Studien haben gezeigt, dass die zusätzlichen Kopien des Gens bei Personen mit idischen (15) Chromosomen aktiv sind. Das UBE3A-Gen enthält Anweisungen zur Herstellung eines Enzyms namens Ubiquitin-Protein-Ligase E3A. Dieses Enzym ist daran beteiligt, auf andere Proteine abzuzielen, die in Zellen abgebaut (abgebaut) werden sollen. Der Proteinabbau ist ein normaler Prozess, der beschädigte oder unnötige Proteine entfernt und zur Aufrechterhaltung der normalen Funktionen von Zellen beiträgt. Beide Kopien des UBE3A-Gens sind in den meisten Geweben des Körpers aktiv. Im Gehirn ist jedoch normalerweise nur die Kopie aktiv, die von der Mutter einer Person geerbt wurde (die mütterliche Kopie).
Das ATP10A-Gen (auch als ATP10C bezeichnet) wird derzeit untersucht, um festzustellen, ob es eine Rolle bei der Entwicklung von Autismus-Spektrum-Störungen spielt, die mit mütterlichen Umlagerungen von Chromosom 15 verbunden sind. Die genaue Funktion dieses Gens ist nicht bekannt, aber es ist bekannt Es wird angenommen, dass es ein Protein produziert, das dabei hilft, Moleküle, sogenannte Ionen (wie Kalzium), zwischen Zellen im Körper zu übertragen. Zusätzlich zu seiner Position auf Chromosom 15 und seinem Abdruckstatus würde die angenommene Funktion es in die Aufrechterhaltung der Zellmembranintegrität einbeziehen, und es könnte daher für die Zellsignalisierung im Zentralnervensystem kritisch sein.
Es gibt auch 3 GABAA-Rezeptorgene in der Region, die üblicherweise dupliziert wird. Diese drei Gene der GABA-Rezeptoruntereinheit heißen GABRB3, GABRA5 und GABRG3. GABA (g-Aminobuttersäure) ist ein Neurotransmitter (eine Chemikalie, die Botschaften zwischen Nervenzellen transportiert). Wenn GABA mit Nervenzellen kommuniziert, reagieren diese nicht auf andere stimulierende Signale im Gehirn. Daher wird GABA weitgehend als hemmender Neurotransmitter angesehen, obwohl sich seine Aktivität tatsächlich mit dem Alter entwickelt. Nach dem Säuglingsalter besteht die Gesamtwirkung von GABA- und GABAA-Rezeptoren darin, die Aktivität von Nervenzellen zu stabilisieren.
Es wurde vorgeschlagen, dass eine beeinträchtigte GABA-Funktion, insbesondere die GABAA-Rezeptorfunktion, eine wichtige Rolle bei Autismus und Angelman-Syndrom spielen kann. Es wird angenommen, dass die Rolle der Gene der GABA-Rezeptoruntereinheit bei Autismus höchstwahrscheinlich über komplexe Gen-Gen-Wechselwirkungen kommt. GABA spielt auch eine wichtige Rolle bei Anfällen. Da GABA das Brennen von Neuronen hemmt und Anfälle durch unangemessenes oder unreguliertes Brennen von Nervenzellen verursacht werden, kann eine Erhöhung der GABA-Aktivität durch seine Rezeptoren dazu führen, dass sich das System stabilisiert und Anfälle verringert.
FAQs zu Genetik und Dup15q
Genetik kann schwer zu verstehen sein. Wir haben eine Liste häufig gestellter genetischer Fragen zusammengestellt, die mit dem Dup15q-Syndrom einhergehen.
Was ist der Unterschied zwischen Genen, Chromosomen und DNA?
Welche Arten von Duplikationen gibt es beim Dup15q-Syndrom?
Welche Gene sind beim Dup15q-Syndrom doppelt vorhanden?
Was ist mit Dup15q und CRISPR?
Gibt es Technologie für Störungen mit mehreren Kopien wie Dup15q?
