Humangenetik (Fach) / Vorlesung 1 (Lektion)

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Grundlagen der Vererbung

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  • drei Mendelschen Regeln (1865) 1. Uniformitätsregel 2. Spaltungsregel 3. Unabhängikeitsregel
  • Klinische Besonderheiten bei autosomal-dominanten Erbgängen 1. sporadische fälle (neumutationen) 2. variable expressivität (z.B Neurofibromatose) 3. Penetranz 4. Late-Onset (Chorea Huntington) 5. Kodominanter Erbgang (Blutgruppen) 6. Antizipation (Myotone Dystrophie - DM1) 7. Erhötes väterliches Alter (Achondroplasie, Apert Syndrom) 8. Keimzellenmosaik
  • def. seltene Erkrankungen inzidienz häufigkeit Chorea Huntington häufigkeit Myotone Dystrophie typ1 häufigkeit Neurofibromatose typ 1 1 : 2000 Menschen oder weniger Chorea Huntington : 1 : 10 000 Mytotone Dystrophie typ 1 : 1 : 8000 Neurofibromatose typ 1 : 1 : 3000
  • Chorea Huntington ( autosomal dominant) - inzidenz - Manifestationsalter - klinische Hauptmerkmale (4) inzidenz: 1 : 10.000 spätmanifestierend (late onset) -> 3./4. Lebensjahrzehnt 1. hyperkinetische Bewegung 2. Sprach und Gangstörungen 3. Wesensveränderungen 4. progrediente dementielle Entwicklung
  • Chorea Huntington 2 Genprodukt ? Ursache der Erkrankung ? Genprodukt = Huntingtin Erkrankung aus der Gruppe der Repeat-Exspansions- Syndrome ( Polyglutamin-erkrankung) -> Verlängerung einer (CAG)n Sequenz im Kodierenden Bereich
  • Chorea Huntington 3 Repeatlänge normal/grauzone/pathologisch normal : 5- 34 grauzone : 35- 39 pathologisch : 40 - 120 Inverse Korrelation repeathäufigkeit und Erkrankungsalter
  • Kodominanter Erbang -> Nobelpreis für? wann ? Karl Landsteiner -> AB0 Blutgruppensystem : 3 Phänotypen
  • Antizipation Die Erkrankungen tritt bei den Nachkommen früher auf. Beispiel : Myotone Dystrophie typ 1. (DM1)
  • Myotone Dystrophie Typ 1 (autosomal dominant) inzidenz ? klinische Hauptmerkmale (4) ? Antizipation ? Inzidenz : 1 : 8000 1. (distale) Muskelschwäche 2. Muskelatrophie (Verringerung der Muskelmasse) 3. Katarakt (grauer Star) 4. Herzrythmus-Störung  Antizipation: bei ber 1.000 repeats : neonate Form ->  zusätzlich verögerte psychomotorische Entwicklung
  • Myotone Dystrophie Typ1 (2) (autosomal dominant) genetische Ursache? CTG- Repeat Expansion -> toxische RNA   Gen : DMK-Gen (dystrophia myotonica protein kinase). Repeat in der UTR (untranslatierter Bereich)  normalallele: 5- 30 repeats pathologisch > 50
  • Myotone Distrophie Typ 1 (3) (autosomal dominant) Pathomechanismus? DMPK mRNA transcript  CTG expansion liegt im nicht codierenden bereich  -> problem auf ebene der RNA  = funktionsgewinn Mutation gesund: CUG BP (CUG binding protein) sorgt für korrektes Splicing repeat expansion: Hyperphosphoryliertes CUG BP sorgt für fehlerhaftes Splicing -> repeat wirkt als " Fänger" von MBNL -> übermäßiges binden von MBNL -> gestörte RNA Prozessierung
  • variable Expressivität Mutationsträger, selbst in der gleichen Familie, können unterschiedlich schwer betroffen sein Bsp: Neurofibromatose (Morbus Recklinghausen)  -> 100%ige Penetranz (alle betroffenen zegigen Krankheitssymptone) Aber: klinisch variabe Manifestation
  • Neurofibromatose Typ 1 (autosomal dominant) Klinische Merkmale (3) Variable Ausprägung : Freckling, Cafe au lait Flecken Aber auch Gut- und bösartige Tumore: Schwannome, Optikusgliome, ZNS (Astrozytome)
  • Neurofibromatose Typ1 (autosomal dominant) Inzidenz ? Gen ? Mutationsdiagnostik ? Inzidenz : 1 : 3000 Gen: NF1 -> Genproukt = Neurofibromin (>2.500 AS) ! 60 Exons, 350 kb (giant) -> ehöhte Wahrscheinlichkeit von Mutationen.  50% Neumutationen Neumuationen: Meist während Meiose. Findet die Mutationen währen einer mitotischen Teilung statt ( Urkeimzelle) -> Keimzellmosaik -> erhöte wahrscheinlichkeit für ältere Männer Mutationen zu vererben. Funktion: Tumor-suppressor-Gen Mutationsdiagnostik: - PCR sequenzierung, -FISH (Fluoreszenz in situ Hybridisierung)
  • Väterlicher Alterseffekt für dominante neumutationen Achondroplasie, Apert Syndrom Risiko der Vererbung von Mutationen steigt stark ab ca. 45 Jahren-> Keimzellmosaik
  • compound heterozygot wenn bei einer rezessiv vererbten Erbkrankheit beide Allele eine, jeweils unterschiedliche, krankheitsauslösende Mutation am selben Genlocus tragen.
  • Merkmale Autosomal rezessiver Erbgang -      Eltern üblicherweise nicht betroffen-      Merkmalsausprägung nur im homozygoten bzw. Compound heterozygoten zustand auf-      Je seltener das Gen, desto häufiger sind die eltern Betroffener verwandt ( konsanguin)
  • Klinische Besonderheiten Autosomal rezessiver Erbgang -      Konsanguinität-      Pseudodominanz-      Ethnische Gruppen
  • Pseudodominanz Ein Elterntei gesund ( heterozygot), ein Elternteil krank (homozygot)  (late Onset ?, variable expressiviät, Penetranz ? )è50% derNchkommen betroffen
  • Cystische Fibrose (CF) (Mucoviszidose) (autosomal rezessiv) 1. Genetische Ursache 2. Klinische Symptome Ursache: CFTR Mutation (Cl- transporter)Fehlfunktion führt zu gestörtem Salz/Wassertransport Veränderte Zusammensetzng aller Sekrete exokriner Drüsen (Bronchien, Leber) Klinische Symptome: Chronische progrediente Lungenerkrankung Elektrolytverlust im Schweiß Variabler Verlauf 
  • Cystische Fibrose (CF) 2 (autosomal rezessiv) CFTR-Gen ? Lebenserwartung ? Kodiert für cAMP induzierten Chloridkanal. Großes Gen: 230 kb, 27 Exons.  12 Transmembrandomänen, 2 ATP bindende Domänen, eine regulatorische (R-)Domäne.  -> verschiedene Ausfälle je nach Lokalisationder Mutation Bsp. für compound heterozygotie Lebenserwartung: > 35 Jahre (Lebensbegrenzend sind pulmonale Komplikationen) Diagnose mit ca. 7 Monaten Teil des Neugeborenen screenings 
  • 1. Was lässt sich mit der Hardy weinberg regeln berechnen? 2. Annahmen für Ideale Population nach Hardy-Weinberg. HWR zur Berechnung der Heterozygoten- Häufigkeiten -> Wahrscheinlichkeiten für betroffene Nachkommen bei autosomal rezessiven Krankheiten 1. Panmixie (zufällige Paarung) -> gegeben 2. unendliche Populationsgröße 3. keine Auslese, Inzucht -> gegeben 4. Kein Genfluss (Zuwanderung, Abwanderung) 5. keine Mutationen (Allele im Genpool sind konstant) 6. Keine Selektion
  • Spinale Muskelatrophie (SMA) (autosomal rezessiv) Inzidenz ? Ursache ? Klinische hauptsymptome ? Inzidenz: 1: 8.000 Ursache: Funktionsverlust des SMN1-Gens Klinische Hauptsymptome: 1. fortschreitender Untergang von Motoneuronen 2. Proximal betonte Muskelschwäche 3. Muskelschwund (Atrophie)
  • Konduktorin Mutter = Überträgerin einer x chromosomal rezessiven krankheit
  • Muskeldystrophie Duchenne (DMD) Krankheitsbild Myopathie (Muskelkrankheit) mit Manifestation im Kindesalter. -> Gangunsicherheit, Schwäche beim Aufrichten.  -> Verlust der Gehfähigkeit zwischen 8. und 15. Lebensjahr -> Herzmuskelschwäche und respiratorische Insuffizienzen -> teilweise Intelligenzminderung
  • Inzidenz Duchenne (x-chromosomal rezessive Krankheit) inzidenz? betroffenes Gen? Ursache? Inzidenz (männliche Bevölkerung) 1 : 3.500 betroffenes Gen: DMD Gen Ursache : Verlust des Strukturprotein Dystrophin
  • X chromosomal dominanter Erbgang krankheitsverlauf bei Frauen? Männern? Frauen: variabler Krankheitsverlauf Männer: häufig lethal
  • X-chromosomal dominanter Erbgang: Oro-fazio-digitales Syndrom Typ1 Inzidenz? Gen? Klinische Merkmale? Inzidenz (bei Mädchen): 1 : 50.000 Mutation und Deletion im CXORF5 Gen Ziliopathie -> primäre Zilien -> Störung der Sonic Hedgehog und Wnt Signalwege Klinische Merkmale: Oral: Gaumenspalte, gespaltene Zunge Fazial: hohe Stirn, Gesichtsasmmetrie, breite Nasenwurzel Digital: Syndaktilie, Klinodaktylie, Polydaktylie
  • X chromosomal rezessiver Erbang: Rett-Syndrom häufigste Ursache schwerer geistiger Retardierung bei Mädchen inzidenz ( bei Mädchen): 1 : 10.000 Mutation und Deletion im MECP2 Gen Klinische Merkmale:  Entwicklungsstillstand nach 6-18 Lebensmonaten Regression stereotype Handbewegungen teilweise Epilepsie