Glossar

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:: A

Aberration

Abweichung von der normalen Chromosomenanzahl oder Abweichung in der Struktur einzelner Chromosomen

Adenin, Cytosin, Guanin, Thymin

Grundbausteine der DNA, auch Basen genannt. Die RNA besitzt statt Thymin die Base Uracil

Allele

Gene die phänotypische Unterschiede hervorrufen, aber in homologen Chromosomen an homologen Genorten (Loci) lokalisiert sind
von vielen Genen sind nur zwei Allele bekannt
Bezeichnung für die verschiedenen Ausprägungen eines Gens

Innerhalb der Bevölkerung kommen oft viele unterschiedliche, als normal einzustufende Allele (sogenannte multiple Allele) vor. Die Unterschiede in den Allelen werden durch Sequenzvariationen verursacht, die für die Funktion des entsprechenden Genproduktes nicht von Bedeutung sein müssen. Ein Individuum erbt in der Regel je ein Allel eines Gens von der Mutter und vom Vater. Sind diese Allele identisch, bezeichnet man sie als homozygot für dieses Gen, sind sie unterschiedlich, als heterozygot für dieses Gen.

aneuploid

Abweichung vom normalen Chromosomensatz, Vermehrung oder Verminderung des euploiden Chromosomensatzes um einzelne Chromosomen (Monosomie, Trisomie, Tetrasomie)

Anlageträger

Symptomloser Träger einer Mutation in einem Allel eines Gens (heterozygot). In diesen Fällen ist die Mutation in einem Allel nicht ausreichend für die klinische Manifestation der Erkrankung.

Bei autosomal rezessiven Erbgängen kommt es erst zur klinischen Manifestation, wenn auch das zweite Allel durch eine Mutation verändert wird.

Antizipation

kommt es bei einem Erbleiden in aufeinanderfolgenden Generationen zu immer früherer Krankheitsmanifestation, spricht man von genetischer Antizipation

Apoptose

Unter Apoptose versteht man den kontrollierten, durch Genexpression gesteuerten "Selbstmord" der Zelle, der im Gegensatz zur Nekrose nicht die Freisetzung von Zellplasma einschließt und somit keine Entzündungsreaktion auslöst.  Die Apoptose wird deshalb auch als "programmed cell death" (PCD) oder "active cell death" (ACD) bezeichnet.

Der gesteuerte Zelltod ist für die normale Entwicklung und Funktion des Organismus unerlässlich. Er erfüllt eine Vielzahl von Aufgaben, unter anderem dient er der Elimination entarteter oder potentiell schädlicher Zellen, der Kontrolle der Zellanzahl und damit der Größe von Geweben, der 
Sicherung des Zellturnovers in Geweben (z.B. im Riechepithel) sowie der Selektion genetisch intakter Keimzellen.

äquale Zellteilung

Tochterzellen sind gleich groß

Autosomen

alle Chromosomen, die keine Geschlechtschromosomen (Heterosomen) sind
der Mensch hat 22 Autosomenpaare (Chromosomen 1 bis 22)

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:: B

Basen

Grundbausteine der DNA/RNA: Adenin, Thymin, Cytosin, Guanin, Uracil. Verbunden mit einem Zucker und einem Phosphat nennt man sie Nukleotide.

Biotechnologie

Integrierte Anwendung von Biochemie, Mikrobiologie und Verfahrenstechnik mit dem Ziel, die technische Anwendung des Potentials von Mikroorganismen, Zell- und Gewebekulturen sowie Teilen davon zu erreichen.

:: C

Chromatid

die beiden identischen Hälften, in die sich jedes Chromosom vor der Reduktionsteilung längsspaltet

Chromatin

die Substanz des Zellkerns im Ruhezustand, besteht aus RNA, DNA, Histonen und Nicht-Histonenproteinen

das Material (DNA, chromosomale Proteine und geringe Mengen RNA), aus dem die Chromosomen bestehen. Durch basische Histonproteine und saure Nicht-Histone wird der (in menschlichen Körperzellen) auf 46 Chromosomen verteilte und insgesamt etwa zwei Meter lange DNA-Faden in höhergeordnete Strukturen verpackt und dabei um einen Faktor von etwa 10 000 kondensiert.

Chromosom

sichtbarer Träger der Erbmasse

Chromosomensatz

Gesamtheit der Chromosomen einer Zelle

Codon

Reihe von drei benachbarten Nukleotiden (Triplett) auf der DNA, die den Bau einer bestimmten Aminosäure codieren

Compound-Heterozygotie

Bei Personen mit einer rezessiv vererbbaren Erkrankung liegen auf beiden Chromsomen unterschiedliche Mutationen vor.

contiguous gene syndromes

Syndrom auf der Grundlage mehrerer zusammenhängender Strukturgene

Manifestation der klinischen Merkmale durch eine submikroskopische Deletion (Mikrodeletion) mehrerer benachbarter Gene, die durch einen spezifischen komplexen Phänotyp charakterisiert sind. Das ursächlich betroffene DNA-Segment umfasst mehrere, in einer Chomosomenregion aneinandergrenzende Gene, die unabhängig voneinander zum Phänotyp beitragen.

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:: D

Deletion

Fehlen eines Chromosomen- bzw. DNA-Segments

Interstitielle Deletion
Bruchstückverlust innerhalb eines Chromosoms
im Gegensatz zur terminalen Deletion, bei der Endabschnitte eines Chromosoms verloren gehen

de novo Deletion/Mutation

nicht von einem der Eltern geerbte, sondern im betroffenen Individuum neu aufgetretene Deletion/Mutation

diploid

doppelter Chromosomensatz, normaler Chromosomensatz eines Menschen 2n=46
beim gesunden Menschen sind alle Körperzellen von der befruchteten Zygote an diploid

Disomie, uniparentale

Vorliegen von zwei homologen Chromosomen oder Chromosomenabschnitten (partielle Disomie), die beide von einem Elternteil geerbt wurden

DNS/DNA

Desoxyribonucleinsäure (englisch: DNA). Bezeichnung für den chemischen Aufbau des Genoms. Riesenmolekül im Zellkern (beim Menschen rund zwei Meter lang), das die Information für sämtliche Körperformen, -funktionen und -eigenschaften enthält.

Die kleinste informative Einheit der DNA besteht aus drei Nukleotiden, sogenannten Tripletts, die jeweils eine Aminosäure „codieren". Während der Zellteilung faltet sich der DNA-Faden besonders dicht zusammen und bildet charakteristische Einheiten, sogenannte Chromosomen. DNA befindet sich im Zellkern (Chromosom), in Mitochondrien, bei Pflanzen in den Chloroplasten sowie bei Mikroorganismen im Zellplasma (Ringchromosom, Plasmid).

DNA-Sonde

Methode zur Identifizierung eines bestimmten Abschnittes des Genoms. Wird eingesetzt zur Diagnose von Krankheiten oder zur Identifizierung von Individuen. Sonden bestehen aus einem DNA-Abschnitt mit bekannter Basenfolge, der im fraglichen Erbmaterial sein Spiegelbild findet, indem er sich daran bindet (hybridisiert). Sonden können aus natürlichem DNA-Material gewonnen oder im Labor synthetisiert werden.

DNA-Methylierung

Bezeichnung für die kovalente Bindung eines Methylrestes an bestimmte Basen der DNA

In humanen Zellen werden ausschließlich Cytosinreste zu 5-Methyl-Cytosin in CG-Dinukleotiden methyliert. Die DNA-Methylierung hat in eukaryontischen Zellen eine wichtige Funktion, indem sie an der Organisation der DNA-Struktur und an der Regulation von Genen beteiligt ist.

dominant

einfache Gendosis genügt zur Ausprägung des Merkmals,
Merkmal auch im heterozygoten Zustand ausgeprägt

Duplikation

Verdopplung desselben Chromosomensegments bzw. Gens oder Genabschnittes

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:: E

Enhancer

Ein DNA-Abschnitt, der die Transkription von DNA in RNA um etwa ein Vielfaches steigert.

Erbmaterial/Erbgut

Das gesamte genetische Material einer Zelle beziehungsweise eines Individuums. Siehe auch :: Genom ::

Embryoklonierung

Herstellung von Embryonen mit dem Erbmaterial aus somatischen Zellen unter Umgehung der Keimbahn

Durch Kerntransfer wird das diploide Spendergenom einer Körperzelle in eine aktivierte entkernte Eizelle eingesetzt. Beim therapeutischen Klonieren wird der in vitro kultivierte Embryo zur Herstellung von individualspezifischen embryonalen Stammzellen benutzt. Beim reproduktiven Klonieren wird der Embryo in den Uterus einer Leihmutter implantiert, um ein mit dem Spender genetisch identisches Individuum zu erzeugen.

Embryonale Stammzellen

Undifferenzierte pluripotente Zellen eines Embryos (innere Zellmasse der Blastozyste), die noch jeden beliebigen Zelltyp, aber kein ganzes Individuum mehr bilden können.

Epigenetik

Mitotisch oder meiotisch vererbbare Veränderungen des genetischen Informationsgehaltes einer Zelle, die ihre Grundlage in reversiblen Modifikationen der Erbinformation haben, jedoch keine konstanten Veränderungen (Mutationen) der genetischen Information darstellen.

Erkrankung

genetische Erkrankung = entstanden, nicht vererbt
Syndrom = genetisch + angeboren, aber nicht vererbt

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Euchromatin

genetisch aktive Chromosomenabschnitte,
verliert im Ruhezustand seine Anfärbbarkeit mit Kernfarbstoffen

euploid

haploid und ganzzahliges Vielfaches des haploiden Chromosomensatzes (Diploide, Triploide, Tetraploidie)
Bezeichnung für einen regelrechten, vollständigen Chromosomensatz mit 22 autosomalen Paaren und 2 Heterosomen (XX oder XY)

Exon

DNA-Abschnitt eines Gens, der informationstragend für das entsprechende Protein ist
Zwischen den Exons eines Gens befinden sich die nicht-kodierenden DNA-Abschnitte, die sogenannten Introns

Expressivität

Art und Ausmaß der phänotypischen Ausprägung eines Gens (siehe auch :: Penetranz ::)
bezeichnet das Phänomen, dass Anlageträger unterschiedlich starke klinische Symptome aufweisen.

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:: F

fakultatives Heterochromatin

entsteht durch die Inaktivierung nicht benötigter Gene während der Entwicklung,
enthält im Gegensatz zum konstitutiven Heterochromatin überwiegend nicht repetitive Sequenzen (z.B das zweite und weitere überzählige X-Chromosomen werden inaktiviert)

Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH)

Die Methode zum farbigen Nachweis von Chromosomen und Chromosomenabschnitten. Durch die Wahl der entsprechenden DNA-Sonden können z. B. Mikrodeletionen, kleinste chromosomale Umbauten sowie Markerchromosomen identifiziert werden. Die Zahl und Lokalisation der fluoreszierenden Signale stimmt mit der Anzahl der Chromosomenabschnitte (normalerweise 2) und deren Lokalisation überein.

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:: G

Gelelektrophorese

DNA ist negativ geladen und wandert daher im elektrischen Feld. Innerhalb einer geeigneten Matrix (Agarose oder Polyacrylamid) wandern DNA-Moleküle entsprechend ihrem Molekulargewicht und können der Größe nach aufgetrennt werden.

Gen

kleinste Einheit der Vererbung
bestimmte Nukleotidsequenz entlang eines DNA-Moleküls, die eine funktionelle Einheit der Vererbung darstellt
Erbfaktor, Erbanlage
funktionelle Einheit des Genoms
die Gene sind in den Chromosomen linear aneinandergereiht

Gendefekt

Fehler in der Basenfolge eines Gens und dadurch Ausfall oder Fehlfunktion des entsprechenden Genproduktes.

Genetik

Die Wissenschaft von der Vererbung und genetisch begründbaren Unterschiedlichkeit von Organismen; Erblehre

Genetischer Code

Schema der Zuordnung aller möglichen Basentripletts, die aus den 4 hauptsächlichen Basen der RNA (Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil) gebildet werden können, zu den 20 für die Proteinbiosynthese gebrauchten Aminosäuren

Gendosis

Alle autosomalen Gene liegen in zweifacher Kopie im Genom vor und viele Gene müssen auch von beiden Allelen exprimiert werden, um eine normale Zellfunktion aufrecht zu erhalten. Ist z. B. ein Allel eines Gens verloren gegangen, so ist u. U. die halbe Gendosis für eine normale Zellfunktion nicht ausreichend.

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Genexpression

Bezeichnung für alle Vorgänge, bei denen von der Nukleotidsequenz eines Gens ausgehend durch Transkription eine Kopie in Form von RNA (messenger-RNA, mRNA) hergestellt wird und anschließend durch Translation das entsprechende Protein (Genprodukt) synthetisiert wird.

Genlocus

Genort
die Lage eines Gens bzw. einer Gengruppe an einer spezifischen Stelle des Chromosoms

Genom

Gesamtheit aller im Zellkern vorhandenen Chromosomen,
artspezifischer Chromosomensatz (haploid, diploid),
alle DNA-Sequenzen eines Individuums oder im weiteren Sinn einer Spezies

Transkribierte und/oder proteinkodierende Sequenzen (Gene) repräsentieren nur wenige Prozent des menschlichen Genoms, während repetitive Sequenzen ohne direkte Funktion über 50 Prozent des Genoms ausmachen. Im Rahmen des Humangenomprojektes wurden die etwa 3,1 Milliarden Basenpaare des menschlichen Genoms entschlüsselt.

Genotyp

individuelle Genkombination an einem Genlocus
jedem Genotyp entspricht ein bestimmter Phänotyp
Gesamtheit der Erbanlagen eines Organismus

Genprodukt

Protein, das von einem bestimmten Gen codiert wird

Gentechnik

Anwendung biologischer, molekularbiologischer, chemischer und physikalischer Methoden zur Analyse und Neukombination des Genoms. Im Genom von Menschen oder Tieren sind derlei Verfahren wesentlich aufwendiger und komplizierter als bei Bakterien.

Gentherapie

Veränderung von defekten Genen zur Therapie von Krankheiten

Gentransfer

Überführung von Genen oder Genabschnitten, meist mit Hilfe eines Vektors, in eine Zelle oder einen Organismus

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:: H

haploid

einfacher Chromosomensatz n=23,
die Keimzellen sind nach der Reifungsteilung haploid

Haplotypanalyse

Bei der Haplotypanalyse kann mit Hilfe von sogenannten polymorphen DNA-Markern die Vererbung eines chromosomalen Bereichs innerhalb einer Familie verfolgt werden. Auch wenn innerhalb dieses Bereichs die genaue Lokalisation und Sequenz des die Krankheit verursachenden Gens unbekannt ist, kann durch die Kenntnis der Vererbung des Chromosomenbereichs indirekt auf die Vererbung der Mutation geschlossen werden. Ebenso kann bei bekanntem Gen eine unbekannte Mutation indirekt nachgewiesen werden, eine Vorgehensweise die gewählt wird, wenn die direkte Mutationssuche im entsprechenden Gen zu aufwendig ist.

Die Haplotypanalyse ist eine Familienuntersuchung, daher ist es notwendig, dass neben dem/den Betroffenen selbst, ausreichend viele Familienmitglieder an der Untersuchung teilnehmen.

heterozygot/homozygot/hemizygot/zusammengesetzt heterozygot

befindet sich auf beiden Chromosomen eines Menschen an einer bestimmten Stelle die gleiche Information, spricht man von Homozygotie
ist die Information unterschiedlich von Heterozygotie

Im Sprachgebrauch bezeichnet man meist das Vorliegen von zwei gleichen Mutationen als homozygot, die entsprechend "normale" Information wird nicht betrachtet.

Das Vorliegen von zwei unterschiedlichen Mutation bezeichnet man als sogenannte zusammengesetzte Heterozygotie (Compound-Heterozygotie).

Beim Sonderfall des X-Chromosoms beim Mann (hier gibt es nur eine Kopie, die stets von der Mutter stammt) spricht man von Hemizygotie, pathogene Mutationen führen dann zur phänotypischen Ausprägung (z.B.Bluterkrankheit). Entsprechendes gilt auch für das Y-Chromosom des Mannes.

siehe zu diesen Begriffen auch die Einzelbegrifferklärungen weiter unten

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hemizygot

homologer Genort fehlt (z.B. bei Monosomie X - 45,X)
ein Gen, das nicht in Form eines Allelenpaares auftritt, sondern in Einzahl
ein Mensch wird auch hemizygot für ein Gen, dessen Allel durch Chromosomenstückverlust (Deletion) ausgefallen ist

Heterochromatin

genetisch weitgehend inaktive Chromosomenabschnitte, mit Kernfarbstoffen auch im Ruhekern stark anfärbbar bedingt durch die Menge oder Konzentration an DNA
siehe auch "fakultativ" und "konstitutiv"

heterogen

verschiedenartig
ein bestimmtes monogenes Merkmal kann durch die Wirkung der Allele verschiedener Genloci bedingt sein

Heterosomen

Geschlechtschromosomen (X- und Y-Chromosom)

heterozygot

zwei Gene mit unterschiedlicher Wirkung (=Allele) auf demselben Genlocus homologer Chromosomen,
bedingen eine bestimmte Eigenschaft eines Individuums

Histone

Proteine, die den – beim Menschen immerhin zwei Meter langen – DNA-Faden so effektiv aufwickeln, dass er in den mikroskopisch kleinen Zellkern passt

homolog

ähnlich, übereinstimmend, zusammengehörig

homozygot

zwei Gene mit identischer Wirkung auf demselben Genlocus homologer Chromosomen
reinerbig
Individuen, bei denen die Allele eines Genpaares vollkommen gleichartig sind

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:: I

Imprinting, genomisches:
Genomische Prägung (Imprinting):

Im Gegensatz zu den Mendelschen Regeln, nach denen elterliche Allele unabhängig voneinander segregieren und phänotypisch aktiv sind, weisen einige Gene eine klare elternabhängige Aktivität auf, das heißt nur die väterliche oder die mütterliche Genkopie wird exprimiert.

Eine in der frühen Embryonalentwicklung stattfindende Prägung von bestimmten Genen, je nachdem, ob sie mütterlicher oder väterlicher Herkunft sind. Das Imprinting bewirkt in Abhängigkeit von der elterlichen Herkunft der Gene deren unterschiedliche Genaktivität, d. h. einige wenige Gene sind nur auf den von der Mutter geerbten Chromosomen aktiv, andere Gene nur auf den vom Vater geerbten Chromosomen.

Auf biochemischer Ebene beruht das Imprinting auf Methylierung der DNA und kann mittels Allel-spezifischer PCR nachgewiesen werden.

Eine normale Entwicklung und ein normaler Phänotyp erfordern deshalb nicht nur einen diploiden Chromosomensatz, sondern auch eine biparentale (väterliche und mütterliche) Vererbung.

Imprinting-Mutation

Bei manchen Krankheitsbildern lässt sich eine verminderte oder verstärkte Methylierung der DNA nachweisen, die vermutlich krankheitsverursachend ist. Die Mutationen, die zu einer gestörten Methylierung führen, werden als Imprinting-Mutationen bezeichnet.

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inäquale Zellteilung

Tochterzellen sind ungleich groß

Indirekte Diagnostik

Ist die chromosomale Position eines mutierten Gens bekannt, das Gen selbst jedoch noch nicht isoliert oder ist ein bekanntes Gen so groß, dass nicht jede Mutation direkt nachgewiesen werden kann, so kann ein Gendefekt indirekt diagnostiziert werden. (siehe :: Haplotypanalyse ::).

Intron

nicht informationstragender DNA-Abschnitt eines eukaryontischen Gens, der zwischen Exons lokalisiert ist

Introns enthalten Informationen bezüglich:
· Gewebsspezifität
· Expressionsstärke d.h. wieviel des Genes exprimiert werden soll.
· Entwicklung d.h. Gene sind in verschiedenen Altersabschnitten verschieden aktiv.
· Enhancement und/oder Repression von Genen

Inversion

Umbau innerhalb eines Chromosoms durch zwei Bruchereignisse mit Inversion des dazwischen gelegenen Chromosomenabschnittes
bei einer perizentrischen Inversion liegen die Bruchpunkte auf unterschiedlichen Chromosomenarmen, bei einer parazentrischen Inversion auf dem gleichen Chromosomenarm

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:: K

Karyotyp

Chromosomensatz eines Individuums, definiert durch die Anzahl und Morphologie der Chromosomen in der mitotischen Metaphase.

Karyogramm

Paarweise Anordnung der homologen Chromosomen zur systematischen Analyse der Chromosomen.

Keimbahnmutation

eine Mutation, die in der Keimbahn (Eizelle bzw. Spermium) eines Elternteils entstanden ist
Wird sie auf ein Kind weitervererbt, so ist sie in allen Körperzellen des Kindes und wiederum auch in Zellen der Keimbahn nachweisbar.

Klonieren

Vervielfältigen von Organismen, Zellen oder Genen aus einem einzigen Vorläufer, so dass identische Abkömmlinge (Klone) vorliegen

konstitutives Heterochromatin

in allen Zellen vorhanden,
aus repetitiven (sich wiederholenden) Nukleotidsequenzen aufgebaut (Satelliten-DNA)

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:: M

Meiose

Teilung der Vorläufer von Geschlechtszellen (Spermien- und Eizellen) mit Halbierung des Chromosomensatzes. In Geschlechtszellen kommt jedes Chromosom einmal vor.

Mikrodeletion

Zytogenetisch nicht erkennbare kleine Deletion < 2Mb, die mittels FISH oder mit anderen molekulargenetischen Methoden nachgewiesen werden kann

Mikrosatellit

Abfolge einer kurzen Sequenz (meist 2 bis 6 Nukleotide, jeweils als ein Repeat bezeichnet), die vielfach wiederholt wird

Charakteristisch für Mikrosatelliten ist die starke Heterozygosität, das heißt, die meisten Menschen tragen auf ihren beiden Chromosomen unterschiedliche Repeatzahlen. Dies macht man sich bei Abstammungsgutachten zunutze
(und auch in der Forensik). Während die Repeatzahlen der meisten Mikrosatelliten keine bekannte funktionelle Auswirkung haben, sind diese bei den Sonderformen der Tripletrepeaterkrankungen (z.B. Polyglutaminerkrankungen wie Huntington-Krankheit) oder dem Martin-Bell-Syndrom von entscheidender Bedeutung.

Mitose

Teilung von Körperzellen nach Verdoppelung des Chromosomensatzes. In Körperzellen kommt jedes Chromosom in doppelter Ausführung vor (zwei Allele).

monogen

durch die Wirkung eines Genlocus bedingtes Merkmal
auslösende Genveränderung (z.B. Zystische Fibrose)

Erkrankungen, die durch Mutationen in einem bestimmten Gen verursacht werden, bezeichnet man als monogene Erbleiden. Bisher sind ca. 6000 solcher Erkrankungen beschrieben.

Monosomie

Fehlen eines einzelnen Chromosoms in einem im übrigen diploiden (jeweils zwei homologe Chromosomen enthaltenden) Chromosomensatz. Bei der partiellen Monosomie fehlt nur ein Bruchstück eines Chromosoms.

Mosaik

Wird definiert als das Vorhandensein einer identen chromosomalen Abnormalität in mehr als einer Zellkultur

genetisches Mosaik bzw. chromosomales Mosaik

Entsteht nach der Zygotenbildung (postzygotisch) durch Gen-, Genom- oder Chromosomenmutation
Betroffener hat mindestens zwei genetisch unterschiedliche Zelllinien
Betreffen postzygotische Mutationen Spermato- oder Oogonien, so kann dies zu einem Gonadenmosaik führen

Genetisches Mosaik – teilweise genetische Inaktivierung des zweiten X-Chromosoms der Frau (Lyon-Effekt)

Chromosomales Mosaik  – mos 45,X/46,XX
                                    – mos 47,XY,+21/46,XY

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multifaktoriell

durch die gleichzeitige Wirkung mehrere Genloci und nicht genetischer Faktoren (z.B. Umwelt) bedingtes Merkmal

Mutation

erbliche Änderung der Basensequenzen der DNA,
Änderung der genetischen Information

bezeichnet im Sprachgebrauch meist das pathologische Allel
Mutationen können an unterschiedlichen Stellen eines Gens auftreten und zu verschiedenen funktionellen Veränderungen eines Proteins führen (z.B. veränderte Aminosäuresequenz, veränderter Expressionsort oder –zeitpunkt).

Genommutation – führt zu Veränderungen der Chromosomenzahl (numerische Aberration)

- Fehlteilung einzelner Chromosomen während der Mitose – Aneuploidie
- Ausbleiben der Anaphase während der Mitose – euploide Veränderung der Chromosomenzahl
- triploide Zygoten entstehen auch durch Doppelbefruchtung einer Oocyte II

Chromosomenmutation – führt zu struktureller Aberration

- ein oder mehrere Chromosomenbrüche mit Verlust der Bruchstücke (Deletion, Ringchromosom) oder Zusammenfügen nicht zusammengehörender Bruchstücke (Inversion, Translokation, Insertion)
- Fehlteilung im Zentromer während der Mitose

Genmutation – führen zu Veränderungen der DNA im submikroskopischen Bereich (Entstehung von Allelen, Polymorphismus, Erbleiden)
betrifft ein Gen (z.B. zystische Fibrose, Muskeldystrophie)

- Basenaustausch (Punktmutation), der zu Fehlpaarungen führt (Transversion, Transition)
- Deletion und Insertion – Wegfall oder Hinzufügen eines oder mehrer Nukleotide

somatische Mutation

Mutation in somatischen Zellen (postzygotisch), das betroffene Individuum ist ein Mosaik aus normalen und mutierten Zellen (genetisches bzw. chromosomales Mosaik) oder hat einen mutierten Zellklon (Tumor)

Tritt eine Mutation nach der Befruchtung einer Eizelle auf, so sind in der Regel nicht alle Gewebe des entstehenden Individuums von dieser Mutation betroffen. Per definitionem sind die Zellen der Keimbahn nicht von der Mutation betroffen.

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Missense-Mutation

Der Basenaustausch an einer Position der DNA-Sequenz kann zum Einbau einer falschen Aminosäure in das entsprechende Protein führen.

Neumutation

Nach der Befruchtung der Eizelle neu aufgetretene Mutation. Je nach dem Zeitpunkt des Auftretens in der Entwicklung unterscheidet man im wesentlichen zwei Fälle: Bei sehr frühem Auftreten sind (fast) alle Zellen des sich entwickelnden Individuums betroffen, u.U. auch die Zellen der Keimbahn, es kommt zur vollen klinischen Manifestation. Bei späterem Auftreten sind nur die Zellen bestimmter Gewebe betroffen, man bezeichnet dies als eine somatische Mutation mit einem Mosaik für bestimmte Gewebe. Klinisch sind alle Variationen von schwer bis nicht betroffen möglich.

Nonsense-Mutation

Bei der Proteinbiosynthese erfolgt die Termination durch sogenannte Stop-Codons, die vom Proteinsyntheseapparat als solche erkannt werden. Wird durch eine Mutation im kodierenden Bereich eines Gens ein Stop-Codon neu generiert, so kommt es zur vorzeitigen Termination der Proteinsynthese. Es resultiert ein verkürztes, unter Umständen funktionsloses Protein.

Punktmutation

Mutation, die die DNA-Sequenz eines Gens gerinfügig verändert, oft wird nur ein einziges Nukleotid ausgetauscht.

Splice-site-Mutation

Die kodierenden Exonsequenzen eines Gens müssen auf der Ebene der RNA zusammengesetzt werden, d. h. die Intronsequenzen müssen entfernt werden. Diesen Vorgang bezeichnet man als "Splicen". Der Splice-Apparat erkennt den Anfang und das Ende eines Exons, die sogenannte Exon-Intron-Grenze an der Basenabfolge in diesem Bereich. Wird eine essentielle Base dieser Erkennungssequenz ausgetauscht, wird das entsprechende Exon beim Splice-Vorgang nicht berücksichtigt, wodurch es zur Synthese eines veränderten Proteins kommt.

Triplettrepeatverlängerung, dynamische Mutation

Aufeinanderfolgende identische Nukleotidtripletts kommen im humanen Genom in unterschiedlichen Bereichen vor. Die Anzahl solcher Nukleotidtripletts (Triplett-Wiederholungen, Triplettrepeats an einem Genlocus) ist in der Gesamtbevölkerung variabel, jedoch auf einen bestimmten Normalbereich beschränkt und zeigt intrafamiliär über Generationen hinweg nur geringe Veränderungen.

Durch einen bisher nicht bekannten Mechanismus kann es zur Erhöhung der Anzahl der Triplett-Wiederholungen über einen kritischen Schwellenwert hinaus kommen. Liegt diese zu große Anzahl an Nukleotidtripletts (Triplettrepeatverlängerung) im Bereich von Genen vor, kann sie krankheitsverursachend sein.

Die Auswirkungen der erhöhten Anzahl von Triplett-Wiederholungen sind unterschiedlich, bewirken sie eine verminderte Synthese oder eine Funktionsstörung des entsprechenden Proteins. Eine Besonderheit dieses Mutationsmechanismus ist seine Dynamik: hat die Anzahl der Triplettwiederholungen einmal den kritischen Wert überschritten, kann sie von Generation zu Generation größer werden (dynamische Mutation). Da der Ausprägungsgrad und das Manifestationsalter der Erkrankungen mit der Anzahl der Triplett-Wiederholungen korreliert, kann auf diese Weise das Phänomen der genetischen Antizipation erklärt werden.

Mutationsrate

Mutationswahrscheinlichkeit
Häufigkeit der Mutationen pro Genort und Generation
Anzahl der spontanen und induzierten Mutationen, die sich in einer Zellenstichprobe während einer bestimmten Zeitspanne ereignen

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:: N

Normvariante

Das sind Variationen in der Struktur, die keinen Krankheitswert haben. Diese chromosomalen Polymorphismen finden sich nur in bestimmten Chromosomenregionen, die vermutlich genetisch inaktive DNA enthalten

Schreibweise Normvarianten

Satelliten der akrozentrischen Chromosomen 13, 14, 15, 21 und 22
vergrößert ps+
verdoppelt pss

konstitutives Heterochromatin
zentromernaher Bereich der Chromosomen 1, 9 und 16
vermehrt qh+
vermindert qh-
distaler Bereich von Yq
Yqh+, Yqh-

Nukleasen

Enzyme, die Nukleinsäuren (DNA) abbauen können.

Nukleinsäure

Chemische Bezeichnung des Moleküls, das die Erbinformation enthält. Wird häufig synonym für Genom/Erbmaterial/Erbgut verwendet. Es gibt neben der Desoxyribo-Nukleinsäure auch die Ribo-Nukleinsäure (RNA).

Nukleotid

Baustein der DNA, bestehend aus Base+Zucker+Phosphat.

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:: P

Penetranz

Häufigkeit in Prozent, mit der sich eine Mutation im Phänotyp manifestiert
bezeichnet das Phänomen, das nicht alle Anlageträger klinische Symptome aufweisen (reduzierte Penetranz)

Phänotyp

Einzelmerkmal eines Individuums
Merkmalsbild
Erscheinungsbild
Summe aller an einem Einzelwesen vorhanden Merkmale (Phäne)

Plasmid

Ziemlich kleines, extrachromosomales DNS-Fragment im Zytoplasma von Mikroorganismen, das zusätzlich zum Erbmaterial vorkommt. Es dient häufig als Vektor. In Bakterien liegen hier die Gene für Antibiotika-Resistenz. Bakterien können ein bis viele hundert Plasmide enthalten. Oft haben sie eigene Namen (Beispiel: Ti-Plasmid von Agrobacterium tumefaciens).

Plasmide können aus Bakterien isoliert werden und dienen in der Gentechnologie als Trägermoleküle zur Einschleusung von Fremd-Genen in Zellen.

polygen

durch die gleichzeitige Wirkung mehrerer Genloci bedingtes Merkmal
Erbgang
mehrere Gene wirken zusammen und bewirken die Ausprägung eines Merkmals (z.B. Haarfarbe), z.B. Morbus Hirschsprung

Polymerase-Kettenreaktion, PCR

Methode zur in-vitro-Amplifikation einer bestimmten DNA-Sequenz mit Hilfe von DNA-Polymerasen
Die Amplifikation erfolgt durch zyklisch wiederholte Anlagerung von einzelsträngigen, synthetisch hergestellten DNA-Fragmenten (Primer) an denaturierte einzelsträngige genomische DNA und Verlängerung dieser Fragmente durch eine DNA-Polymerase. Diejenigen DNA-Sequenzen, an die sich die Primer anlagern, müssen bekannt sein

Polymorphismus

Genetischer Polymorphismus
Vorkommen von zwei oder mehr unterschiedlichen Genotypen in einer Population die in der Regel nicht klinisch manifest sind
Die unterschiedlichen Genotypen lassen sich auf DNA-Sequenzvariationen zurückführen, die in einem gewissen Prozentsatz (> 1%) in der Bevölkerung vorgefunden werden. Je nach Populationshäufigkeit spricht man von Polymorphismus oder Variante

Primer

Kurzer DNA- oder RNA-Abschnitt, der unter Laborbedingungen gemeinsam mit einem Enzym (Polymerase) dazu gebraucht wird, um eine DNA-Kette zu verlängern

Proteine/Eiweiße

Moleküle, die aus Aminosäuren aufgebaut sind. Sie spielen die wichtigste Rolle für Struktur und Funktion eines Organismus. Die genetische Information wird unmittelbar in Proteine übersetzt.

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:: R

Regulatorische Einheit

Basenfolgen, die einem Strukturgen vorgeschaltet sind und darüber bestimmen, ob und wann ein Gen aktiviert wird. Techniken zur Aktivierung von Genen greifen häufig an diesen Basenfolgen an.

Rekombination

Vorgang, bei dem genetisches Material neu zusammengesetzt wird. Dies kann natürlicherweise geschehen oder gezielt im Labor ausgelöst werden.

Repetitive DNA

Wiederholung der immer selben Folge von wenigen Nukleotiden. Bis zur Entdeckung der sogenannten Trinukleotidkrankheiten (Huntington) glaubte man, daß diese DNA-Form nur in der „genetischen Wüste" vorkommt. Rund ein Drittel der genetischen Wüste besteht aus repetitiver DNA.

Replikation

Vor jeder Zellteilung muss der Chromosomensatz dupliziert werden, um die Weitergabe des gesamten genetischen Materials an die Tochterzellen zu gewährleisten. Dies geschieht durch die DNA-Replikation, bei der spezifische Enzyme zu einer identischen Verdopplung der DNA-Moleküle in der Zelle führen.

Restriktionsenzyme

Sie schneiden die DNA an bestimmten Stellen. Dabei entstehen verschieden lange DNA-Abschnitte

Reverse Transkriptase

Enzym, das von RNA eine DNA (sogenannte cDNA) herstellen kann, also den umgekehrten Vorgang ermöglicht, als vom Gen zum Protein üblich. Wichtige Entdeckung von 1970, da nun im Labor gezielt die codierenden Abschnitte der DNA hergestellt und analysiert werden konnten. Vorher konnte man codierende (Exon) und nicht-codierende (Intron) DNA-Abschnitte nicht voneinander trennen.

Rezeptor

Genprodukt, das auf einen chemischen Stoff (etwa ein Protein) reagiert. Nach der Entdeckung eines Proteins und seines Gens suchen Wissenschaftler häufig nach dem passenden Rezeptor. Damit erforschen sie die Signalleitung, also letztlich die Kommunikation zwischen Molekülen und hoffen, Stoffwechselwege und damit Lebensvorgänge präziser aufzuklären.

Ribonukleinsäure (RNA)

Englisch: Ribonucleic Acid. Sie ist eine Kopie (Transkription) der DNA, betsteht aber nur aus den codierenden Abschnitten der DNA. Sie entsteht, indem in mehreren Zwischenschritten die nicht-codierenden Abschnitte aus der DNA herausgeschnitten wurden (Splicing). Danach wird die RNA in Protein übersetzen (Translation).

rezessiv

Merkmal nur im homozygoten Zustand ausgeprägt
doppelte Gendosis für die Ausprägung des Merkmals notwendig

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:: S

Sequenz

Reihenfolge von Bausteinen, beispielsweise Basen einer DNA oder Aminosäuren eines Proteins

Sequenzanalyse, Sequenzierung

Automatisierte Verfahren zur Analyse der Nukleotidabfolge von DNA-Fragmenten.

Sequenzierung

Bestimmung der exakten Abfolge der Basen (Nukleotide) eines DNA-Moleküls.
Diese von Sanger entwickelte Methode basiert darauf, dass ausgehend von einem kurzen Oligonukleotid (Primer, meist 18 – 25 Nukleotide lang) eine DNA-Polymerase dieses Molekül gemäß der Vorlage (template, hier meist Patienten-DNA) verlängert.
Bei vier parallelen Ansätzen (für die Nukleotide G, A, T und C) werden jeweils in geringen Mengen modifizierte Nukleotide beigemischt, die nicht mehr verlängert werden können – es kommt zum Kettenabbruch. Die so entstandenen Moleküle werden der Größe nach elektrophoretisch aufgetrennt und die Sequenz daraus abgeleitet.

Sequenzgelelektrophorese

Sonderform der Gelelektrophorese zur Analyse der Nukleotidabfolge von DNA-Fragmenten. Hierbei werden sehr kurze, einzelsträngige DNA-Fragmente (denaturierte DNA-Stränge) in einem Polyacrylamidgel, entsprechend ihrer Länge und Nukleotidsequenz, aufgetrennt und nachgewiesen.

Somatisch

alle Körperzellen mit Ausnahme der Keimzellen betreffend

Somatische Gentherapie

Medizinischer Eingriff durch gezielte Veränderung von DNA-Abschnitten (Genen) von Körperzellen von Menschen. Die entsprechenden Genveränderungen werden nicht auf die nächste Generation vererbt.

Southern-Blot-Hybridisierung

Eine Technik, um spezifische DNA-Fragmente zu analysieren
Hierzu wird meist genomische DNA mit Restriktionsenzymen in Fragmente gespalten, die mittels Gelelektrophorese der Größe nach aufgetrennt und anschließend auf eine Membran übertragen werden (Southern-Blot). Diese Membran wird dann mit einer spezifisch markierten DNA-Sonde inkubiert. Bei Vorhandensein der komplementären DNA-Sequenz lagert sich die Sonde an diese Sequenz an (Hybridisierung) und kann anschließend detektiert werden.

SSCP-Analyse, single-stranded conformation polymorphism-analysis

Einzelstrang-Konformationspolymorphismus-Analyse
Screeningverfahren für Mutationen, das auf dem unterschiedlichen elektrophoretischen Laufverhalten von Einzelstrang-DNAs mit minimal unterschiedlichen Nukleotidsequenzen beruht

Für diese Untersuchung wird zunächst der interessierende DNA-Bereich (meist einzelne Exons von Genen), die bei bestimmten Erkrankungen mutiert sind, mittels PCR amplifiziert. Nach der Amplifikation werden die doppelsträngigen PCR-Produkte denaturiert, um Einzelstränge zu erhalten, die dann in einer Gelelektrophorese auf ihr Laufverhalten untersucht werden. Ein Unterschied von einem einzigen Nukleotid führt zu einer veränderten Konformation des Einzelstrangs und zu einem veränderten Laufverhalten im Gel.

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:: T

Transkription

erster Schritt bei der Expression von Genen
Hierbei wird im Zellkern, durch einen RNA-Polymerase-Enzymkomplex, eine messenger-RNA-Kopie von einem informationstragenden DNA-Abschnitt (Gen) synthetisiert. Im Zytosol der Zelle erfolgt anschließend die Translation.

Translation

zweiter Schritt bei der Expression von Genen
Hierbei wird die bei der Transkription auf messenger-RNA übertragene Information am ribosomalen Proteinsyntheseapparat abgelesen und über transfer-RNA in die entsprechende Aminosäuresequenz übersetzt.

Translokation

Chromosomale Strukturveränderung durch Umlagerung eines Chromosomenabschnitts auf ein nicht homologes Chromosom

Triplett

Reihe von drei bestimmten Nukleotiden, die den Bau einer bestimmten Aminosäure codieren, daher auch Codon genannt

Tumor-Suppressorgene

Gene, deren Genprodukte in der gesunden Zelle die Zellteilung kontrollieren beziehungsweise unkontrolliertes Zellwachstum hemmen. Man spricht daher auch von Anti-Onkogenen. Wenn sie dagegen geschädigt werden – etwa durch Mutation – können sie die Krebsentstehung fördern.

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:: V

Vektor

DNA-Abschnitte, die gentechnisch so verändert wurden, dass sie besonders gut fremde DNA aufnehmen und in dritte DNA übertragen und dort einbauen können. Meist dienen Plasmide in Bakterien oder Viren als Vektoren. Häufig auch Genfähre genannt.

 

:: X

X-lnaktivierung

In der frühen Embryonalzeit ablaufende Inaktivierung eines der beiden X-Chromosomen in somatischen Zellen weiblicher Organismen (Lyon-Hypothese). Ursprünglich väterliche oder mütterliche X-Chromosomen werden dabei zufallsgemäß inaktiviert (random X-inactivation).

:: Z

Zygote

befruchtete Eizelle, die einen diploiden Chromosomensatz enthält und aus der sich das Individuum der neuen Generation entwickelt

triploide Zygoten entstehen durch:

Dispermie = Befruchtung der Eizelle durch 2 Spermien (Folge: Triplodie)
oder Ausbleiben der Anaphase (Mitose) während der Oogenese oder der Spermatogenese (Eizelle statt haploidem Chromosomensatz diploid 46,XX bzw. Spermium 46,XY)

Zytogenetik

Erforschung von Aussehen, Anfärbung und Größe von Chromosomen mit Hilfe des Lichtmikroskops. Sichtbare Veränderungen wären beispielsweise Brüche, Verlängerungen, partielle Verluste, Vervielfältigungen. Ist im Gegensatz zur Molekulargenetik die ältere Methode, die aber nach wie vor eine wichtige Rolle sowohl in der Genforschung als in der klinischen Genetik (Diagnostik) spielt.