In 4% van de gevallen betreft het een Robertsoniaanse

Samenvatting Erfelijkheidsleer
Chromosomen en celdeling
Celcyclus profilerende somatische cel
Mitotische fase



Duur: ongeveer 1uur
Aan het begin 46 chromosomen bestaande uit 2 zusterchromatiden
Aan het einde: 46 chromosomen bestaande uit 1 zusterchromatide
GAP1- fase





Duur: ongeveer 10 tot 12 uur tot levenslang
Decondenserende chromosomen despiraliseren en zijn niet meer individueel herkenbaar
De kern bestaat uit chromatine waarin de info val elk chromosoom in enkelvoud aanwezig is
Veel RNA- en eiwitsynthese ter voorbereiding van de S-fase
De cel groeit
S-fase (synthese fase)



Duur: ongeveer 6 tot 8uur
Aan het einde: elk chromosoom bestaat weer uit 2 zusterchromatiden
Replicatie van DNA en andere onderdelen
GAP2-fase


Duur: ongeveer 2 tot 4uur
RNA- en eiwitsynthese hervat ter voorbereiding van de mitose
De totale celcyclus duurt ongeveer 24uur. De G1-fase, de S-fase en de G2-fase vormen samen de interfase. Tijdens
de interfase is het erfelijk materiaal amorf en spreken we eerder over chromatine dan over chromosomen.
De mitose
Deze fase van de celcyclus noemen we ook wel de somatische celdeling en is de deling na bevruchting. Vanuit 1
diploïde cel worden 2 diploïde dochtercellen gevormd. Voor de mitose bestaat elk chromosoom uit 2
zusterchromatiden, erna bestaat elk chromosoom slecht uit 1 zusterchromatide. Het stadium tussen 2
opeenvolgende mitosen noemen we de interfase. De mitose doorloopt een aantal fasen.
Profase





Het centrosoom splitst op in 2 centriolen die naar de polen van de cel migreren.
De nucleolus verdwijnt
Het chromatine condenseert tot individueel herkenbare chromosomen.
Elk chromosoom bestaat uit 2 zusterchromatiden verbonden door het centromeer.
In het cytoplasma wordt de spoelfiguur gevormd.
Metafase




Het kernmembraan verdwijnt.
De centriolen bevinden zich in de polen van de cel.
De chromosomen migreren naar het evenaarsvlak tussen de centriolen.
Vanuit de centriolen vertrekken de spoeldraden die zich vasthechten op de kinetochoor ter hoogte van het
centromeer.
Anafase

De zusterchromatiden van elk chromosoom worden van elkaar gescheiden.


De chromatiden migreren van het evenaarsvlak naar tegenovergestelde polen door contractie van de
spoeldraden.
De cel wordt langer.
Telofase



De migratie van de chromatiden is voltooid
De microtubuli (spoeldraden) verdwijnen.
Het kernmembraan wordt opnieuw aangemaakt en snoert in.
Cytokinese



Het kernmembraan is volledig en omringt de decondeserende chromosomen.
De nucleolus verschijnt opnieuw.
De cel splitst zich in twee diploïde dochtercellen die elk 46 chromosomen bevatten bestaande uit 1
zusterchromatide.
De meiose
De meiose wordt ook wel de geslachtsdeling of reductiedeling genoemd. Vanuit 1 diploïde cel worden er 4 haploïde
gameten gevormd. Dit is de celdeling voor de bevruchting. Er zijn 2 meiotische delingen: Meiose 1 en meiose 2.
Meiose 1
We gaan van 1 diploïde cel, met 46 chromosomen elk bestaande uit 2 zusterchromatiden, naar 2 haploïde cellen,
met 23 chromosomen elk bestaande uit 1 zusterchromatide.
Profase 1
Profase 1 bestaan uit 5 opeenvolgende stadia:





Leptoteen
o De chromosomen condenseren.
o De zusterchromatiden worden herkenbaar.
Zygoteen
o Gedurende dit stadium gebeurt de alignatie van de homomoge chromosomen in het evenaarsvlak.
Dit noemen we ook wel de synapsis. Hierdoor krijgen we tetrades te zien: het beeld van 4
zustercrhomatiden naast elkaar.
Pachyteen
o De paring is voltooid.
o De chromosomen bestaan uit 2 zusterchromatiden.
o Gedurende deze fase vindt ook crossing over plaats.
Diploteen
o De chromatiden zijn volledig zichtbaar.
o De homologe chromosomen wijken uit elkaar, maar blijven op enkele plaatsen aan elkaar kleven.
Deze plaatsen zijn de chiasma, de plaatsen waar crossing over plaatsvond.
Diakinese
o De chromosomen condenseren tot maximale contractie.
o Het kernmembraan en de nucleolus verdwijnen.
o De spoelfiguur wordt gevormd
o De spoeldraden hechten zich vast op de kinetochoren.
Metafase 1


De spoelfiguur is volledig.
2 homologe chromosomen liggen in het evenaarsvlak.
Anafase 1

De homologe chromosomen wijken uit elkaar en migreren naar de tegengestelde polen.
Telofase 1


De migratie van de homologe chromosomen is voltooid
Het nieuwe kernmembraan wordt gevormd.
Meiose 2
Meiose 2 is vergelijkbaar met de mitose maar er is geen voorafgaande S-fase want het DNA en de andere
onderdelen moeten niet gerepliceerd worden. Gedurende meiose 2 gaan we van 2 haploïde cellen met elk 23
chromosomen bestaande uit 2 zusterchromatiden, naar 4 haploïde gameten met elk 23 chromosomen bestaande uit
1 zusterchromatide.
Het belang van de meiose
De meiose is belangrijk voor het doorgeven van genetisch materiaal aan nakomelingen. Daarnaast zorg de meiose
ervoor dat het genetisch materiaal, generatie na generatie, constant wordt gehouden. Dankzij de meiose is er ook
genetische diversiteit.
Gametogenese bij vrouw of oögenese
Embryonale ontwikkeling tot
diploteen stadium van profase
1.
Start van de puberteit.
Primordiale geslachtscellen
Oögonia (2n)
Primaire oöcyt (2n)
Secundaire oöcyt (n)+1ste
poollichaampje
Eicel (n) +2de poollichaampje
Na de bevruchting wordt meiose 2 afgerond.
rijpen
mitose
Meiose 1
Meiose 2
Ontwikkeling tot metafase 2
De primordiale geslachtscellen rijpen tot oögonia. Deze oögonia zullen door mitose 2 primaire oöcyten vormen. Elk
van de primaire oöcyten zal door meiose 1 een secundaire oöcyt en een eerste poollichaampje vormen. De
secundaire oöcyten zullen door meiose 2 een eicel en een tweede poollichaampje vormen. De ontwikkeling stopt
dan tot metafase 2 en van zodra de eicel bevrucht wordt, wordt meiose 2 afgerond.
Gametogenese bij man of spermatogenese
Embryonale ontwikkeling
Vanaf puberteit
Primordiale geslachtscellen
Spermatogonia (2n)
Primaire spermatocyt (2n)
Rijpen
Mitose
Meiose 1 (1 van de spermatocyten
zal blijven delen als spermatogonia
om de spermatogenese levenslang
op gang te houden.)
Meiose 2
Differentiatie
Secundaire spermatocyt (n)
Spermatide (n)
Spermacel (n)
De primordiale geslachtscellen rijpen verder tot spermatogonia. Deze spermatogonia zullen door mitose gedeeld
worden tot primaire spermatocyten waarvan een zich verder mitotisch zal blijven delen. Vervolgens zullen de
primaire spermatocyten door meiose 1 gedeeld worden tot secundaire spermatocyten. Daarna volgt meiose 2 die de
secundaire spermatocyten deelt in spermatiden. De spermatiden zullen tenslotte door differentiatie uitgroeien tot
spermacellen.
Chromosomale aandoeningen
Chromosomale aandoening
Numerieke
Aneuploïdie
autosomaal
gonosomaal
Downsyndroom
Klinefelter syndroom
Patau syndroom of trisomie 13
Triple- X syndroom
Edwards of trisomie 18
47,XYY syndroom
Turner syndroom
Polyplodie
Triploïdie
Tetraploïdie
Structurele
Deleties
Duplicaties
ISO chromosoom
Ringchromosoom
Inserties
Inversies
Reciproke
translocatie
Robertsoniaanse
translocatie
Numerieke chromosomale afwijkingen
Aneuploïdie
De meest frequente oorzaken van aneuploïdie zijn foute segregatie tijdens de meiose of non-disjunctie, het niet uit
elkaar wijken van de twee chromosomen van een chromosomenpaar (meiose1) of het niet uit elkaar wijken van de
twee zusterchromatiden van een chromosoom(meiose 2).
Non disjunctie tijden meiose1 leidt tot een gameet met 24 chromosomen. Zowel het maternele als het paternele
exemplaar van een chromosoom zijn in deze cel aanwezig. Er ontstaat ook een gameet met maar 22 chromosomen.
Non disjunctie tijdens meiose 2 leidt ook tot een gameet met 24 chromosomen welk een chromosoom bevat met
twee zusterchromatiden, ofwel paterneel ofwel materneel. De andere gameet bestaat uit 22 chromosomen.
De combinatie van een nullisomische gameet met een normale gameet leidt tot monosomie. Er is dus maar 1
exemplaar van een bepaald chromosoom aanwezig. De combinatie van een disomische gameet met een normale
gameet zal leiden tot trisomie. Er zullen dus 3 exemplaren van een bepaald chromosoom aanwezig zijn.
Zeldzaam treedt non disjunctie op tijden de mitose. Non disjunctie wordt vermoedelijk geassocieerd met afwijking in
de recombinatie tijden meiose 1. De oorzaak is vermoedelijk veroudering van de eicel.
Ook minder frequent is non-disjunctie na vorming van de zygote. De 2 zusterchromatiden wijken niet uit elkaar
waardoor een cel met 45 en een cel met 47 chromosomen ontstaan. De cel met 45 chromosomen sterft meestal af.
Somatisch mosaïcisme is het gevolg van non-disjunctie na vorming van de zygote. Het is het voorkomen van 2 of
meer genetisch verschillende cellijnen afkomstig van 1 zygote. Mosaïcisme kan ook het gevolg zijn van een anafase
lag. Hierbij wordt 1 chromosoom niet opgenomen in de dochtercel en als gevolg daarvan gaat dat chromosoom
verloren. Het fenotype wordt bepaald door de graad en de verdeling van mosaïcisme.
Polyploïdie
Triploïdie betekent dat er 1 extra set chromosomen aanwezig is. In plaats van 46 chromosomen zijn er dus 69.
Kinderen worden soms levend geboren maar sterven heel snel. Triploïdie ontstaat meestal door de bevruchting van
1 eicel door 2 zaadcellen. Dit noemen we dispermie. Minder frequent ontstaan triploïdie door bevruchting van een
haploïde gameet door een diploïde gameet. Wanneer er een extra set paternele chromosomen aanwezig is, zien we
dat de placenta sterk ontwikkeld is. Bij een extra set maternele chromosomen is de embryo sterk ontwikkeld.
Tetraploïdie betekent dat er 2 volledig extra sets chromosomen zijn. In plaats van 46 chromosomen zijn er dus 92.
Dit komt vermoedelijk door het falen van een vroege deling van de zygote.
Numeriek afwijkingen van de autosomen
Down syndroom
Het down syndroom werd voor het eerst beschreven door Langdon Down in 1866. De verantwoordelijke
chromosomale afwijking werd pas gedetecteerd in 1959 door Lejeune.
In 95% van de gevallen betreft het een vrije of losse trisomie 21, meestal het gevolg van non disjunctie in de
maternele meiose. In een minderheid van de gevallen betreft het een non disjunctie in de paternele meiose. Vrije of
losse trisomie betekent dat beide ouders een normaal karyotype hebben en het herhalingsrisico is laag.
In 4% van de gevallen betreft het een Robertsoniaanse translocatie tussen de lange arm van chromosoom 21 (21q)
en de lange arm van een ander acrocentrisch chromosoom, meestal 14 of 22. Trisomisch 21q ouders kunnen drager
zijn van deze translocatie. Indien de moeder draagster is van deze translocatie is het herhalingsrisico 10 tot 15%.
Indien de vader drager is bedraagt het herhalingsrisico slechts enkele procenten.
In 1% van de gevallen is de patiënt mosaïc. Dit kan ontstaan door post-zygotische non disjunctie of post-zygotische
anafase lag. Het fenotype kan bij mozaïsche patiënten milder zijn.
Een zeer klein aantal van de patiënten heeft een Robertsoniaanse translocatie 21q21q. Dragers van deze translocatie
kunnen enkel kinderen met Down of met monosomie 21 krijgen.
Down is de meest frequente en best gekende chromosomale aandoening. Daarnaast is Down ook de meest
voorkomende genetische oorzaak van mentale retardatie. De incidentie bedraag 1/1000 levend pasgeborenen.
De symptomen zijn:





hypotonie bij de geboorte
craniofaciaal dysmorfe kenmerken zoals
o brachycefale schedel
o vlak occiput
o vlak gelaat
o opwaarts gerichte oogspleten
o epicantische vouwen
o Brushfield spots
o kleine oorschelpen
o mond vaak open met protrusie van de tong
korte nek met overtollige nekplooien
korte en brede handen met 1 enkel dwarsplooi
pinken zijn kort en krom
Ongeveer de helft heeft een aangeboren of congenitale hartafwijking. Soms zien we ook afwijkingen aan het maagen darmstelsel. Daarnaast is er een 15-voudig verhoogd risico op leukemie. We zien ook een mentale retardatie met
een IQ tussen de 40 en 50. Tenslotte is er een verhoogd risico op vroegtijdige Alzheimer-dementie.
Patau syndroom of trisomie 13
Meestal betreft het een vrije of losse trisomie van chromosoom 13. In 20% van de gevallen is er sprake van een
ongebalanceerde translocatie de novo of overgeërfd. Het herhalingsrisico is zeer laag, zelfs wanneer 1 van beide
ouders drager is bedraagt het herhalingsrisico minder dan 2%. Mosaïcisme is zeldzaam.
De incidentie bedraagt ongeveer 1/20 000 levend pasgeborenen.
Fenotype:







ernstige mentale retardatie
groeiachterstand
afwijkingen centraal zenuwstelsel
malformaties inwendige organen
gespleten lip/verhemelte
huid- en botdefecten op de schedel
postaxiale polydactylie

holoprosencefalie
Het is een zeer ernstig aandoening met vaak overlijden bij of kort na de geboorte.
Edwards syndroom of trisomie 18
Meestal betreft het een vrije trisomie van chromosoom 18. In 20% van de gevallen betreft het een translocatie, de
novo of overgeërfd van een drager met een gebalanceerde translocatie. Ook hier is mosaïcisme zeldzaam.
De incidentie bedraagt 1/10 000 levend pasgeborenen. De incidentie op het ogenblik van bevruchting ligt echter veel
hoger maar in 95% van de gevallen treedt een spontaan miskraam op.
Fenotype:






ernstige mentale retardatie
groeiachterstand
meerdere congenitale (aangeboren) afwijkingen
kort sternum
rocker bottom feet
clenched fingers
De meeste kinderen overlijden kort na de geboorte, overleving van enkele maanden is zeldzaam. 80% van de levend
pasgeborenen is vrouwelijk.
Numerieke afwijkingen van de geslachtschromosomen of de gonosomen
Klinefelter syndroom
Deze aandoening komt enkel voor bij mannen. In 85% van de gevallen 74,XXY in alle mitosen. In 15% van de gevallen
mosaïcisme 46,XY/47,XXY.
De incidentie bedraagt 1/1000 levend pasgeboren jongens.
Milde klinische tekenen worden vaak pas gediagnosticeerd naar aanleiding van onvruchtbaarheid.
Fenotype:





grote slanke gestalte met relatief lange ledematen
rond de puberteit tekenen van hypogonadisme, kleine testes en secundaire geslachtskenmerken
onderontwikkeld
onvruchtbaarheid
soms gynaecomastie (borstontwikkeling)
verhoogd risico op borstkanker en osteoporose
De behandeling bestaat uit het toedienen van testosteron rond de puberteit.
Het IQ is vaak lager dan het gemiddelde en er is een verhoogd risico op leerproblemen en vaak zien we ook
gedragsproblemen.
Triple X syndroom
Deze aandoening komt enkel voor bij vrouwen. Het betreft de chromosoomafwijking 47,XXX. Meestal is het een
gevolg van fouten in de maternele meiose, meestal meiose 1. Mosaïcisme is mogelijk.
De incidentie bedraagt 1/1000 levend pasgeboren meisjes. Er is geen abnormaal fenotype, behalve een wat grotere
gestalte. De fertiliteit is normaal maar er is een licht verhoogd risico op kinderen met chromosoomafwijkingen. Het
IQ ligt onder het gemiddelde, er zijn leerproblemen en deze meisjes zijn minder handig en hebben een slechter
coördinatie.
Hoe meer X-chromosomen er aanwezig zijn, hoe meer de psychomotore achterstand toeneemt. Op het X)chromosoom liggen genen die belangrijk zijn voor de ontwikkeling van de hersenen, vandaar dat er vaker mentale
retardatie en leerproblemen zijn bij jongens.
47,XYY syndroom
Deze aandoening komt enkel voor bij mannen. Wanneer het geen mosaïcisme betreft, ontstaat het steeds door
paternele non-disjunctie in meiose2.
De incidentie bedraag 1/1000 levend pasgeboren jongens. Er zijn geen dysmorfe kenmerken, behalve een grote
gestalte. De vruchtbaarheid is normaal, zonder verhoogd risico op kinderen met chromosoomafwijkingen.
Het IQ ligt iets beneden het gemiddelde, er zijn vaker leerproblemen, meer gedragsproblemen en slechte
psychosociale adaptatie.
Turner syndroom
Deze aandoening komt enkel voor bij vrouwen. De aandoening werd voor het eerst beschreven door Turner in 1938
maar de onderliggende chromosomale afwijking werd pas in 1959 gedetecteerd.
De incidentie ligt tussen 1/2000 en 1/5000 levend pasgeboren meisjes. In 50% van de gevallen betreft het een
chromosoomafwijking 45,X. In 20% van de gevallen betreft het mosaïcisme 46,XX/45X. In de overige 30% van de
gevallen gaat het om structurele afwijkingen op het X-chromosoom.
Voor de geboorte is er soms sprake van een veralgemeend oedeem of een nekoedeem. Pasgeborenen vertonen vaak
een oedeem van de hand- of voetrug en een brede hals. Soms is er ook sprake van nierafwijkingen en congenitale
cardiovasculaire afwijkingen.
Fenotype:






ongewoon gelaat
webbed neck
lage posterieure haargrens
schildvormige borstkas met grote afstand tussen de tepels
uitstaande ellenbogen
kleine gestalte door monosomie van de p-arm van het X-chromosoom
Deze vrouwen zijn onvruchtbaar door gonadale dysgenese. Bij de geboorte zijn er reeds afwijkingen aan de ovaria
(streak ovaries). Er zijn namelijk geen follikels, de ovaria bestaan uit bindweefsel. Tijdens het foetale leven zijn de
eicellen wel aanwezig maar tegen de leeftijd van 2 jaar zijn deze allemaal verdwenen. De menstruatie blijft uit, er is
onderontwikkeling van de vrouwelijke geslachtskenmerken en er is sprake van vroegtijdige osteoporose. De ovariële
dysfunctie is mogelijk te wijten aan genen gelegen op de q-arm van het X-chromosoom. De behandeling bestaat uit
het toedienen van groeihormonen en oestrogenen. Het globaal IQ ligt rond of boven het gemiddelde. Het nonverbaal IQ ligt lager dan het verbaal IQ.
Structurele chromosoomafwijkingen
Deze ontstaan door chromosoombreuken, gevolgd door herstel. Ze zijn minder frequent dan numerieke
chromosoomafwijkingen. De incidentie bedraagt 1/375 pasgeborenen.
Gebalanceerde chromosomale herschikkingen
Er is geen winst of verlies van chromosoom materiaal. Doorgaans worden ze niet geassocieerd met fenotypische
afwijkingen omdat al het materiaal aanwezig is. Belangrijk is om een goed onderscheid te maken tussen werkelijk
gebalanceerde herschikkingen en herschikkingen die cytogenetisch gebalanceerd lijken maar dat op moleculair
niveau niet zijn. Dragers van gebalanceerde herschikkingen kunnen ongebalanceerde gameten vormen en hebben
dus een verhoogd risico op abnormale nakomelingen, afhankelijk van het type herschikking varieert het risico van 1
tot 20%.
Deleties
Bij een deletie is er sprake van verlies van een chromosomaal fragment en bijgevolg is een deletie dus altijd
ongebalanceerd. De drager van een deletie is monosomisch voor dat deel van het genoom. Dit kan leiden tot
haploïnsufficiëntie. Dit is afhankelijk van de grootte van het gedeleteerd fragment, het aantal van de genen en de
functies van de genen dat dat fragment omvat. Deleties welke meer dan 2% van het genoom omvatten leiden tot
een spontaan miskraam. Deleties worden vaak geassocieerd met mentale handicap, op elk chromosoom moeten dus
genen liggen die belangrijk zijn voor de ontwikkeling van de hersenen. We moeten een onderscheid maken tussen
terminale en interstitiële deleties.
De incidentie van cytogenetisch zichtbare deleties bedraagt 1/7000 levend pasgeborenen. Voorbeelden: WolfHirschhorn syndroom betreft een deletie dan de p-arm van chromosoom 4. Het cri du chat syndroom betreft een
terminale deletie van de p-arm van chromosoom 5. Submicroscopische of microdeleties kunnen gedetecteerd
worden door FISH-analyse. Voorbeelden: velocardiofaciaal syndroom betreft een interstitiële deletie 22q. het
Angelman en het Prader-Willi syndroom betreffen een interstitiële deletie 15q. Het Smith Magenis syndroom betreft
een interstitiële deletie 17p. Het Williams Beuren syndroom betreft een interstitiële deletie 7q.
Duplicaties
Hier betreft het een winst van een chromosomaal fragment en een duplicatie is dus bijgevolg steeds
ongebalanceerd. De drager is trisomisch voor dat deel van het genoom.
ISO chromosoom
Kan ontstaan gedurende de anafase van de mitose of tijdens meiose2. Het gaat om een breuk ter hoogte van het
centromeer die kan leiden tot ofwel 2 korte ofwel tot 2 lange armen. Er is dus zowel winst als verlies en bijgevolg is
deze herschikking steeds ongebalanceerd.
Ringchromosoom
Er is zowel een breuk in de korte als inde lange arm, waardoor het telomeer en de stukken distaal van de breuk
verloren gaan. De stukken ter hoogte van de breukpunten gaan aan elkaar kleven. Aangezien hier altijd sprake is van
verlies van een chromosoomfragment is ook deze herschikking altijd ongebalanceerd.
Inserties
Hier is er sprake van integratie van een segment van het ene chromosoom in een ander chromosoom. Het risico op
abnormale nakomelingen voor dragers van een insertie bedraagt 50%.
Inversies
Deze ontstaan door het voorkomen van 2 breukpunten op 1 chromosoom met inversie van het
chromosoomfragment tussen de breukpunten als gevolg. Er zijn 2 types: paracentrisch, in dit geval liggen beide
breukpunten op dezelfde arm en is het centromeer dus niet betrokken. Een inversie kan ook pericentrisch zijn. In dit
geval ligt er een breukpunt op elke arm en is het centromeer dus wel betrokken. Het centromeer kan soms van
ligging veranderen in dit geval. Dragers kunnen ongebalanceerde gameten vormen en het risico op een kind met een
ongebalanceerd karytype bedraagt 5 tot 10%.
Crossing over binnen het geïnverteerde segment leidt bij paracentrische inversie tot een acentrisch of dicentrisch
chromosoom. Dit is in de regel niet levensvatbaar.
Crossing over binnen het geïnverteerde segment leidt bij pericentrische inversie tot gameten met duplicatie of
deletie. Hoe kleiner dat segment hoe groter de kans op een miskraam. Hoe groter het segment, hoe groter de kans
op een kind met een mentale of fysische afwijking.
Reciproke translocatie
Dit soort translocatie ontstaat door een breuk op niet homologe chromosomen met reciproke uitwisseling van
afgebroken fragmenten. Meestal zijn er slechts 2 chromosomen betrokken, dan blijft het aantal chromosomen
ongewijzigd. Zelfzaal zijn complexe translocaties waar 3 of meer chromosomen bij betrokken zijn. De incidentie
bedraagt 1/6000 levend pasgeborenen. Meestal is het vrij onschuldig maar ze komen vaker voor bij mentaal
geretardeerde individuen. Deze translocaties komen vaak aan het licht bij prenatale diagnose, mannelijke infertiliteit
of geboorte van een kind met afwijkingen of herhaalde miskramen. Het wordt geassocieerd met een hoog risico op
het vormen van ongebalanceerde gameten en afwijkingen bij het nageslacht. De chromosomen wijken tijdens de
anafase van de meiose uit elkaar. Dit kan 3 richtingen uitgaan: bij alternerende segregatie, welke het meest frequent
is, worden er gebalanceerde gameten gevormd. Bij nabuur1 segregatie gaan de homologe centromeren naar
verschillende dochtercellen en ontstaan er ongebalanceerde gameten. Bij nabuur 2 segregatie gaan 2 homologe
centromeren naar de zelfde dochtercel en ontstaan er ongebalanceerde gameten.
Robertsoniaanse translocatie
Hier gaat het over translocatie tussen 2 acrocentrische chromosomen met fusie nabij het centromeer en verlies van
de p-arm. Het resultaat hiervan is een gebalanceerd karyotype met slecht 45 chromosomen. Het
translocatiechromosoom bestaat uit 2 q-armen van 2 chromosomen. De korte armen van de 5 acrocentrische
chromosomen bevatten dezelfde genen en daarom is het verlies van de korte armen geen probleem.*jeej!*
Deze chromosomen kunnen monocentrisch of pseudocenrisch zijn afhankelijk van het breukpunt. De incidentie
bedraagt 1/1000 levend pasgeborenen. De meest frequente Robertsoniaanse translocaties zijn 13q14q en 14q21q.
Dragers van een Robertsoniaanse translocatie zijn gezond hoewel er soms sprake is van fertiliteitsproblemen. Er is
een verhoogd risico op ongebalanceerde gameten, miskramen en kinderen met afwijkingen. Er kunnen 6 gameten
gevormd worden waarvan slechts 2 aanleiding geven tot een normale of gebalanceerde zygote.
Chromosomenonderzoek
Cytogenetisch onderzoek
Cytogenetisch onderzoek betreft het onderzoek van het aantal en de structuur. De resolutie is beperkt en onderzoek
van individuele genen is niet mogelijk. Het duurde tot 1956 eer men het exacte aantal chromosomen van het
humane genoom kon vaststellen.
Bloedlymfocyten
Dit gaat in verschillende stappen. Eerst doen we een perifere bloedafname. Vervolgens gaat het bloed in een buis die
gecoat is met heparine, een stof die de stolling van bloed voorkomt. Daarna wordt het bloed toegevoegd aan een
medium dat rijk is aan voedingsstoffen en stimulatoren die de celdeling stimuleren. Men laat de cellen dan een
aantal dagen delen in een steriele omgeving op 37°C. Tijdens de metafase wordt de stof colchicine toegevoegd om
de celdeling te stoppen. Deze stof inhibeert de vorming van microtubuli. Nadien wordt een hypotone zoutoplossing
toegevoegd om de cellen open te breken zodat de chromosomen vrijkomen. Deze worden dan gefixeerd op een
preparaat en afhankelijk van de diagnostische procedure worden ze specifiek gekleurd.
Kleuring of bandering
Chromosomen hebben op zich weinig kleur of contrast. Hiervoor gebruiken we de techniek bandering die pas
ontdekt werd in 1970. Bandering reflecteert de base samenstelling van het DNA en de condensiegraad van de
chromosomen.
Kleuringsmethoden
G-banding (Giesma)
Dit is de meest frequent gebruikte techniek. Met trypsine zorgen we ervoor dat de chromosomale eiwitten worden
afgebroken. Vervolgens worden de chromosomen gekleurd met Giesma, een paarse kleurstof. Elk chromosoom
kleurt in een karakteristiek patroon van lichte en donkere banden. De donkere banden zijn AT-rijk en arm aan genen.
De lichte banden zijn GC-rijk en rijk aan genen. De chromosomen worden dan onderzocht met een lichtmicroscoop.
Q-banding (quinacrine)
Dit is de kleuring met quinacrine en de chromosomen worden onderzocht met een fluorescentiemicroscoop. De
chromosomen kleuren in een patroon van heldere en doffe banden. De heldere banden zijn AT-rijk en arm aan
genen. De doffe banden zijn GC-rijk en rijk aan genen. Deze kleuringsmethode wordt vooral gebruikt voor het
opsporen van varianten in morfologie of aankleuring van chromosomen.
R-banding (reverse)
De chromosomen worden voor het kleuren speciaal behandeld, bijvoorbeeld verhit. Er ontstaat een patroon van
lichte banden en donkere banden. De lichte banden zijn AT-rijk en arm aan genen. De donkere banden zijn GC-rijk en
rijk aan genen. Deze kleuringsmethode wordt gebruikt voor onderzoek van regio’s die moeilijk kleuren.
C-banding (centromeer)
Dit is voornamelijk de aankleuring van centromerisch heterochromatine en andere regio’s die heterochromatine
bevatten. Heterochromatine heeft de eigenschap in gecondenseerde toestand te blijven en donker aan te kleuren in
niet delende (interfase) cellen.
Hoge resolutie banding vs. gewone banding
Hoge resolutie banding
Gewone banding
550-850 banden per haploïde set
400-500 banden per haploïde set
Profase of prometafase
Metafase
Bij prometafase banding zijn de chromosomen relatief weinig gecondenseerd. Het is vooral nuttig bij het vermoeden
van een subtiele structurele chromosoomafwijking.
Voordelen van klassieke karyotypering



Het volledige genoom wordt onderzocht in 1 experiment
Het is relatief goedkoop
We kunnen er gebalanceerde afwijkingen en mosaïcisme mee detecteren
Nadelen klassieke karyotypering



Delende cellen zijn noodzakelijk
De resolutie is beperkt
De opleiding duurt heel erg lang
Fluorescentie in situ hybridisatie of FISH
Met deze techniek kunnen we de aan- of afwezigheid van een specifieke DNA-sequentie nagaan. Er is 1 voorwaarde:
de DNA-sequentie moet gekend zijn om een probe complementair aan de DNA-sequentie te kunnen aanmaken. De
probe kan gemaakt worden voor een chromosoom, een chromosoomfragment of een gen. Beide strengen van het
DNA worden van elkaar los gemaakt zodat ze dan kunnen hybridiseren met de probe. Het voordeel van deze
techniek is dat ze gebruikt kan worden op interfasecellen. De uiteinden van elk chromosoom bevatten altijd dezelfde
sequentie. Voorbeeld: TTAAGGG maakt deel uit van het telomeer en telomeren kunnen dus gekleurd worden met
een telomeerprobe met sequentie AATTCCC.
Deze techniek doorloopt volgende stappen:
1.
2.
3.
4.
Labeling probe
Denaturatie probe
Denaturatie DNA
Hybridisatie
Toepassingen FISH
We kunnen aan de hand van deze techniek de diagnose stellen van aandoeningen die veroorzaakt worden door een
microdeletie en dus aneusomie van het genetisch segment vaststellen. Het meest bekende voorbeeld van een
aandoening veroorzaakt door een microdeletie is het velocardiofaciaal syndroom. Daarnaast kunnen we ook
subtelomerische deleties opsporen bij personen met een mentale beperking. Een andere toepassing is het
karakteriseren van structurele chromosoomafwijkingen. De techniek kan ook gebruikt worden wanneer een snelle
diagnose nodig is. Tenslotte wordt de techniek ook gebruikt voor kankeronderzoek omdat er bij kanker vaak sprake
is van translocaties en deze met FISH heel gemakkelijk aan te tonen zijn.
Voordelen van FISH
Ten eerste heeft FISH een hogere resolutie dan karyotypering. Ten tweede hebben we voor deze techniek geen
delende cellen nodig. Ten derde kunnen meerdere doelwitten tegelijkertijd onderzocht worden. Ten slotte is deze
techniek een snelle techniek die slechts 48uren duurt.
Nadelen van FISH
Het is geen genoomwijd onderzoek. Daarnaast is het een dure techniek door de kostprijs van de probes die bijna
allemaal commercieel te verkrijgen zijn.
Vergelijkende genoom hybridisatie of CGH
Met deze techniek meten we het verschil in hoeveelheid van een bepaald DNA fragment tussen twee stalen. Het
totale DNA van de ene staal wordt gekenmerkt met een rode fluorescente stof en het DNA van de andere staal
wordt gekenmerkt met een groene fluorescente stof. De twee stalen worden vervolgens gebruikt als probe voor
FISH analyse en in gelijke hoeveelheid toegevoegd aan preparaten met normale metafase chromosomen. Deze
techniek wordt vaak toegepast in kankeronderzoek, met name tumoren omdat er vaak sprake is van deleties en
duplicaties.
Een variant op deze techniek is array CGH. De preparaten met metafase chromosomen worden vervangen door
preparaten met spots waarin zich DNA sequenties bevinden afkomstig van het volledige genoom. de resolutie wordt
bepaald door het aantal spots. Dit wordt vaak toegepast in het kader van constitutionele genetica, het opsporen van
micro-deleties en micro-duplicaties. Ook bij kankergenetica wordt het gebruikt voor het opsporen van
genamplificaties en chromosoom of chromosoomfragment winsten of verliezen.
Voordelen van CGH
Er is enkel DNA nodig, dus geen delende cellen. Deze techniek heeft een hoge resolutie en is ook snel.
Nadelen van CGH
Er is geen detectie mogelijk van gebalanceerde chromosoomafwijkingen. We kunnen ook genomische varianten
oppikken die kunnen zorgen voor moeilijkheden bij de interpretatie van de resultaten.
Het menselijk genoom en onze genen
Het menselijk genoom
Het menselijk genoom beschrijft de combinatie van alle erfelijke factoren en legt het genotype voor alle
eigenschappen vast. Het menselijk genoom omvat 1 complete set van chromosomen. De celkern van de humane
somatische cel bevat 23 paar chromosomen. Chromosomen zijn opgebouwd uit sterk opgewonden strengen DNA en
RNA. DNA en RNA zijn nucleïnezuren. Nucleïnezuren zijn de grootst mogelijke moleculen die kunnen worden
aangetroffen in levende cellen.
Bouwstenen van nucleïnezuren
Een nucleïnezuur is een polymeer van nucleotiden en kan dus ook een polynucleotide genoemd worden.
Nucleotiden zijn opgebouwd uit drie onderling covalent gebonden moleculen: een stikstofhoudende base, een
pentose of een suiker en een fosforzuurmolecule.
Basen
Er zijn 2 soorten basen: de pyrimidinbasen, zijnde thymine (T), Uracil (U) en cytosine (C) en de purinebasen, zijnde
adenine (A) en guanine (G).
Pentosen
Er zijn slechts 2 pentosen aanwezig in nucleotiden: deoxyribose in DNA en ribose in RNA.
Pentose en een base vormen samen een nucleoside. Wanneer je daaraan een fosforzuurrest toevoegt krijg je een
nucleotide. DNA is opgebouwd uit 4 nucleotiden: A, C, G en T. Dit zijn de deoxyribonucleotiden. RNA is ook
opgebouwd uit 4 nucleotiden: A, U, G en C. dit zijn de ribonucleotiden. RNA en DNA verschillen dus in aard van het
pentose en 1 van de basen.
Bindingen tussen de bouwstenen
Nucleotiden worden aan elkaar gebonden door waterafsplitsingen tussen de OH van een 3’C (koolstofatoom) van
een pentose en een OH-groep van de fosforzuurrest op een andere nucleotide. De ruggengraat van een nucleïnezuur
wordt gevormd door de afwisseling van een pentose en een fosforzuurmolecule waarbij het pentose via het 5e en 3e
C-atoom gebonden is aan twee fosforzuurresten. Het overige H-atoom wordt in een waterig milieu afgesplitst.
De uiteinden van een enkelstrengige DNA-streng zijn asymmetrisch en worden aangeduid met 3’ en 5’.
Een RNA-molecule omvat minder nucleotiden dan een DNA-molecule.
Verschillende moleculen onderscheiden zich door het aantal nucleotiden, het aantal van elke nucleotide en de
volgorde van de nucleotiden. Omdat nucleotiden enkel verschillen in gebonden basen, bepaalt de volgorde van
basen de specificiteit van het nucleïnezuur.
Het haploïde genoom bestaat uit 23 chromosomen wat gelijk staat aan 3miljard basenparen of 6miljard nucleotiden.
DNA-segmenten die de genetische informatie dragen zijn genen. Het humane genoom telt ongeveer 22 000 genen.
Genen zijn de eenheden van het erfelijk materiaal en kunnen specifieke eigenschappen van een individu bepalen.
Niet alle genen coderen voor een eigenschap. We onderscheiden exonen en intronen. Exonen zijn coderende
stukken en intronen zijn niet-coderende stukken.
DNA-structuur
DNA is in de kern aanwezig als een dubbele helix, opgebouwd uit 2 in tegenovergestelde richting georiënteerde
polynucleotideketens die als een spiraal om elkaar heen gewonden zijn, ontstaan door polymerisatie van
nucleotiden via die 3’-5’ fosfodiësterbindingen tussen aanpalende deoxyribose eenheden.
De ruggengraat van elke keten zit aan de buitenkant en wordt gevormd door de fosfaatgroepen en koolstof
bevattende suikers. De spiralen worden samen gehouden door vorming van waterstofbruggen tussen de stikstof (N)
bevattende basen die aan de binnenkant van de keten gelegen zijn.
Een purinebase staat steeds tegenover een pyrimidinebase: A staat steeds tegenover T en G steeds tegenover C. A
en T en C en G zijn dus complementaire basen. Tussen A en T worden steeds 2 H-bruggen gevormd, tussen G en C
worden steeds 3 H-bruggen gevormd.
Wanneer de sequentie van nucleotidebasen van de ene streng gekend is, kan de sequentie van de andere streng
afgeleid worden. Basencomplementariteit is belangrijk voor de replicatie en voor het herstel van fouten of mutaties.
De lengte van polynucleotideketens in het menselijk genoom varieert van ongeveer 50miljoen basenparen voor het
kleinste chromosoom tot 250miljoen basenparen voor het grootste chromosoom.
Structuur van een genoom
Om van een DNA-streng naar een chromosoom te gaan, wordt de lengte van de DNA-streng tot 1/50 000 van de
lengte gereduceerd. Een chromosoom is dus 50 000 keer korter dan een DNA-streng.
Het centrale dogma van de moleculaire biologie
DNA-replicatie
Dit is een proces waarbij het DNA verdubbelt wordt. Tijdens de synthese-fase van elke celcyclus wordt een exact
kopie gemaakt van het DNA dat in ieder chromosoom aanwezig is. De complementariteit van de ketens is bij DNAreplicatie essentieel. DNA-replicatie is een semi-conservatief proces. Dit betekent dat van elke oude keten een
nieuwe keten wordt gemaakt die complementair is aan de oude keten. DNA wordt door DNA-helicase ontwonden.
Helicase zorgt voor het doorbreken van de waterstofbruggen door hydrofobe interacties.
Het uiteenwijken van beide strengen gebeurt ter hoogte van welbepaalde sequenties. Deze sequenties zijn de ‘origin
of replication’. Ze hebbende vorm van een stemvork met de dubbele helix als steel en de uit elkaar geweken ketens
als tanden. Deze vormen de templates voor de synthese van dochterketens. Vanuit ieder initiatiepunt beweegt zich
een vork naar links en een vork naar rechts en van zodra 2 aangrenzende vorken elkaar ontmoeten, fuseren de
nieuw gevormde DNA-moleculen met elkaar. Op de ‘origin of replication’ hecht zich een RNA-primer, gemaakt door
het enzym primase. Deze primer bestaat uit een 30-tal RNA-nucleotiden die het mogelijk maakt dat DNA-polymerase
deoxyribonucleotiden polymeriseert. Dit is het beginpunt van de DNA-synthese.
Aan de RNA-molecule hecht zich het DNA-polymerase, een aan de oude DNA-streng complementaire nucleotide. Bij
elke stap wordt een volgende nucleotide hieraan vastgemaakt tot de hele streng is afgelezen. DNA-polymerasen
zorgen voor de aanmaak van de nieuwe streng door het tot stand brengen van 3’-5’ fosfodiësterbindingen. DNAreplicatie verloopt op beide strengen op verschillende wijze.
Op de ene keten verloopt de replicatie continu. Dit is de leading strand: DNA-polymerase leest de keten af in de
richting van 3’ naar 5’.
Op de complementaire keten kan replicatie niet continu verlopen dus wordt het DNA met kleine stukjes of Okazaki
fragmenten gesynthetiseerd. Dit noemen we de lagging strand. De streng wordt in de richting van 5’ naar 3’
afgelezen. Deze stukjes zijn ongeveer 100 tot 200 nucleotiden lang. Na ongeveer 100 à 200 nucleotiden hecht zich
opnieuw een RNA-primer aan de oude DNA-streng en wordt er opnieuw een stukje van de keten gesynthetiseerd. De
primer en het daarbij behorende stukje DNA vormen het Okazaki fragment. De okazaki fragmenten worden
vervolgen door DNA-ligase aan elkaar verbonden.
DNA dirigeert de synthese van RNA, RNA dirigeert de synthese en sequentie van polypeptiden en van specifieke
eiwitten betrokken in de synthese van DNA en RNA = het centrale dogma van de moleculaire biologie.
DNA omvat de genetische informatie en wordt gebundeld in de chromosomen. De eiwitsynthese gebeurt in het
cytoplasma. DNA is gescheiden van het cytoplasma door het kernmembraan. De moleculaire link tussen de celkern
en het cytoplasma is het RNA.
De chemische structuur van RNA is vergelijkbaar met die van DNA maar elk nucleotide heeft een ribosesuiker en
thymine wordt vervangen door uracil. Nog een verschil is dat in tegenstelling tot DNA, RNA in de meeste organismen
voorkomt en een enkelstrengige molecule en DNA dubbelstrengig is en niet in elk organisme te vinden is.
De synthese van RNA uitgaande van een DNA-template noemt men transcriptie. RNA die erfelijke informatie
overbrengt van de celkern naar het cytoplasma noemen we messenger RNA (m-RNA). Deze vormt de schakel tussen
het DNA in de kern en de proteïne- of eiwitsynthese. mRNA is een complementaire kopie van het coderende DNA.
De RNA sequentie van mRNA wordt vertaald naar de aminozuurfrequentie van het betrokken eiwit. Dit proces
noemen we translatie. Translatie vindt plaat op de ribosomen welke zijn opgebouwd uit verschillende
structuureiwitten in associatie met een speciaal type RNA, het ribosomaal RNA (rRNA). Bij translatie is nog een derde
type RNA betrokken, het transfer RNA (tRNA). Het tRNA vormt de moleculaire link tussen de basensequentie van het
mRNA en de aminozuursequentie van het eiwit.
De genen
Een gen is een sequentie van chromosomaal DNA dat nodig is voor de aanmaak een functioneel product, zijnde een
eiwit of een functionele RNA-molecule. DNA is belangrijk voor de regulatie van de embryogenese, de groei, de
ontwikkeling, de stofwisseling en reproductie.
De coderende sequentie van een gen wordt onderbroken door 1 of meerdere niet coderende regio’s, de intronen.
Intronen worden initieel in de celkern overgeschreven naar RNA maar zijn niet meer aanwezig in matuur mRNA in
het cytoplasma. De informatie van de intronen is ook niet meer aanwezig in het eindproduct: het eiwit.
De aminozuursequentie van de eiwitten wordt volledig gecodeerd door de coderende sequenties: de exonen. Vaak is
de cumulatieve lengte van de intronen veel groter dan de cumulatieve lengte van de exonen van een gen.
Een gen omvat, naast exonen en intronen, aanpalende nucleotidesequenties belangrijk voor de juiste genexpressie
en ze vormen de start- en stopsignalen voor de synthese van messenger RNA. Aan het 5’ einde van een gen ligt de
promoter, een regio die specifieke DNA-sequenties bevat die verantwoordelijk zijn voor de regulatie en initiatie van
de transcriptie. Dit is de TATA-box op positie 25 à 30 en de CCAAT-box op positie 80. Niet alle genpromotoren
bevatten deze 2 promoter proximale elementen. De TATA-box en CCAAT-box zijn specifiek voor weefselspecifieke
genen. De promoters van de housekeeping genen hebben een GC-box op positie 100-150.
Naast sequenties die deel uitmaken van de promoter zelf zijn er nog andere sequenties die de efficiëntie van de
transcriptie beïnvloeden. Enhancers zijn de best gekarakteriseerde van deze activerende elementen. Ze stimuleren
de transcriptie en liggen vaak verschillende kb van het gen verwijderd. In tegenstelling tot de promoters kunnen
enhancers zowel 5’ als 3’ van de startplaats gelegen zijn.
Alle genoemde specifieke DNA sequenties zijn de cis-acting elementen. Deze zijn belangrijk voor de regulatie en/of
de initiatie van de transcriptie.
Transcriptie
Transcriptie is de synthese van RNA, uitgaande van een DNA-template. Hierbij zijn transcriptiefactoren betrokken,
namelijk eiwitten die interageren met specifieke regulatorische sequenties. Dit zijn de trans-acting elementen. Ze
liggen op een ander chromosoom dan het gen dat ze reguleren.
Transcriptie start met de binding van RNA polymerase2 ter hoogte van een specifieke regio: de promoter, die 15 tot
300 bp voor het gen gelegen is. Deze binding kan bij eukaryoten slechts plaats vinden nadat bepaalde proteïnen
(transcriptiefactoren) zich vast gehecht hebben op de promoter en het RNA-polymerase.
De promoter bevat meestal een herhaling van TA (de TATA-box). De start site is upstream gelegen van de eerste
coderende sequentie welke overeenstemt met het 5’ einde van het finaal RNA-product.
De synthese van het primaire RNA-transcript gebeurt in 5’ naar 3’ richting. Omdat de polariteit en de basensequentie
van de RNA-streng overeenstemt met de niet overgeschreven 5’ naar 3’ DNA-streng wordt de niet overgeschreven
DNA-streng de coderende of de sense streng genoemd.
De 3’ naar 5’ overgeschreven DNA-streng wordt de niet coderende of antisense streng genoemd.
Tijdens translatie wordt de RNA molecule bekomen na splicing gebruikt. Dit is het mRNA. De RNA-molecule bekomen
na transcriptie, die zowel intronen als exonen bevat, wordt pre-mRNA genoemd.
Post-transcriptionele modificatie van mRNA
Splicing, capping en polyadenylatie zijn 3 stappen die noodzakelijk zijn om het primaire RNA-transcript om te vormen
naar matuur mRNA. Deze stappen gebeuren niet sequentieel maar gaan continue door.
RNA-splicing
De intronen worden uit het primaire RNA-transcript verwijderd en de exonen worden aan elkaar gekoppeld met de
vorming van het mature RNA. Het betreft dus een serie van reacties waarbij intronische RNA-segmenten worden
verwijderd terwijl exonische RNA-segmenten aan elkaar geligeerd worden. Dit vereist herkenning van
nucleotidesequenties aan de uiteinden van de overgeschreven exonen en intronen. Deze sequenties zijn sterk
geconserveerd. De meerderheid van de intronen start met GT en eindigt op AG.
5’capping
Dit proces start kort na de initiatie van de synthese van primaire RNA-transcripten. Het is eigenlijk het blokkeren van
het 5’ einde van de primaire RNA-transcripten door het toevoegen van 7methyl guanosine door middel van speciale
fosfodiëster aan de eerste nucleotide.
3’polyadenylatie
De transcriptie stopt nadat RNA polymerase een specifieke transcriptie terminatie site heeft herkend. Op een
specifieke plaats, de poly A staart, gebeurt dan cleavage of splijting door het endonuclease. Na de cleavage gebeurt
polyadenylatie aan het 3’ einde. Dit is het toevoegen van lange sequenties van adenines.
5’capping en 3’polyadenylatie beschermen de uiteinden van de RNA-transcripten tegen cellulaire exonucleases en
zorgen voor het correcte functioneren van de RNA transcripten.
Translatie en de genetische code
Dit is een proces waarbij de RNA-sequentie van mRNA vertaald wordt naar de aminozuur sequentie van het
betrokken eiwit. Translatie start met de binding van de kleine subunit van het ribosoom aan het 5’einde van het
mRNA. De kleine subeenheid gaat vanaf het 5’uiteinde op zoek naar het eerste AUG-codon of het startcodon
waarmee het leesraam wordt vastgelegd.
In het cytoplasma wordt mRNA in een eiwit vetaald door het toedoen van verschillende tRNA moleculen. Deze zijn
70-100 nucleotiden groot en zorgen voor de aanvoer van het juiste aminozuur naar de mRNA template. De
eiwitsynthese gebeurt op de ribosomen, dit zijn macromoleculaire complexen opgebouwd uit RNA en verscheidene
ribosomale eiwitten. Elke set van 3 basen vormt samen een codon dat specifiek is voor een bepaald aminozuur.
Het genetisch alfabet telt 4 letter. Er zijn dus 4³ of 64 mogelijke codons, maar er zijn slechts 20 aminozuren dus de
meeste aminozuren worden door meer dan 1 codon gespecifieerd. The genetic code is dus degeneratief.
Er zijn 3 stopcodons: UGA, UAA en UAG. Deze stopcodons veroorzaken terminatie van translatie.
De initiatie van translatie gebeurt steeds door het codon speciefiek voor methionine, AUG. Dit is het eerste
gecodeerde aminozuur van elke polypeptideketen, hoewel dit meestal verwijderd wordt, nog voor de
proteïnesynthese volledig is. Dit is het startcodon of initiatiecodon en het staat in voor het installeren van het
leesraam van mRNA.
Op elke tRNA molecule is er een specifieke zijde die een anticodon vormt welk complementair is aan een specifiek
codon op het mRNA. De binding tussen het codon en anticodon zorgt voor het gepaste aminozuur op de volgende
positie van het ribosoom voor vasthechting aan het carboxyterminaal deel van de groeiende eiwitketen. Het
ribosoom glijdt vervolgens verder langs het mRNA, 3 basen verder zodat het volgende codon herkend kan worden
door een specifiek tRNA.
De eiwitsynthese gebeurt van de aminoterminus naar de carboxyterminus of de translatie van mRNA gebeurt in de
5’ naar 3’ richting.
Translatie stopt wanneer het stopcodon ontmoet wordt in hetzelfde leesraam als het initiatiecodon. De volledige
polypeptide wordt vervolgens losgelaten van het ribosoom dat nu beschikbaar is voor de synthese van een ander
eiwit.
Bij prokaryoten gebeuren transcriptie en translatie tegelijkertijd en op dezelfde plaats. Bij eukaryoten zijn translatie
en transcriptie gescheiden in tijd en plaats.
Post-translationele modificaties
Vele eiwitten ondergaan post-translationele modificaties. Polypeptideketens worden opgevouwen tot specifieke
driedimensionale structuren welke bepaald worden door de aminozuursequenties zelf. 2 of meer polypeptideketens
kunnen geassocieerd worden met vorming van 1 matuur eiwitcomplex. Een eiwit kan ook chemisch gemodifieerd.
Andere modificaties zijn bijvoorbeeld het klieven van eiwit. Dit is het afsplitsen van specifieke aminoterminale
sequenties of het opsplitsen van een eiwit in kleinere polypeptideketens.
DNA wordt door transcriptie omgezet in een primair RNA-transcript. Vervolgens vinden capping, 5’splicing en
3’polyadenylatie plaats. Hierdoor wordt het primair RNA-transcript omgezet in mRNA. Door translatie wordt dat
dan omgezet in een eiwit en dan volgen er post-translationele modificaties.
Organiseren van het menselijk genoom
Dit gebeurt niet ad random. Het betreft een complexe en functionele organisatie. Sommige chromosomale regio’s
zijn rijk aan genen, andere zijn dan weer arm aan genen. Minder dan 10% van het genomisch DNA codeert voor
genen.
De helft tot ¾ is uniek of single copy DNA. De nucleotide sequenties komen slecht 1 of enkele keren voor in het
haploïde genoom. Er zijn ook niet coderende genverwante sequenties, de pseudogenen, dit zijn DNA-sequenties die
sterk lijken op gekende genen maar niet functioneel zijn.
¼ tot ½ is repetitief DNA. De nucleotidesequentie komt honderden tot miljoenen keren voor in het genoom. Ze
kunnen geclusterd of verspreid zijn. Clustered repetitieve sequenties vormen 10-15% van het genoom. We
onderscheiden satellieten, minisatellieten en microsatellieten. De interspersed sequenties kunnen we
onderverdelen in short interspersed nuclear repeats en de long interspersed nuclear elements.
Mutaties en functionele effecten van mutaties
Mutaties
Basisbegrippen
Een mutatie is een verandering de DNA-sequentie.
Een germinale of constitutionele mutatie is een mutatie die voorkomt in alle lichaamscellen, inclusief de germinale
cellen. Deze mutatie kan doorgegeven worden naar een volgende generatie.
Een somatische mutatie is een mutatie die enkel voorkomt in de somatische cellen. Deze is post-zygotisch ontstaan
en wordt niet doorgegeven aan volgende generaties.
Een polymorfisme is een variatie in de genetische informatie die niet geassocieerd is met een fenotype.
Een causale, ziekte veroorzakende of pathogene mutatie is wanneer een variant leidt tot een fenotype of erfelijke
ziekte.
Classificaties van mutaties
1. Genoom mutaties (aneuploïdie,…)
2. Chromosoom mutaties (translocatie, duplicatie, etc…)
3. Puntmutaties of genmutaties
Wij houden ons vooral bezig met mutationele mechanismen op DNA-niveau en de consequenties op RNA- of
eiwitniveau, puntmutaties dus.
Basepaar substituties
Een substitutie is de vervanging van 1 nucleotide door een andere nucleotide.
Bij een transitie betreft het een verandering van een purinebase naar purinebase of een pyrimidinebase naar een
pyrimidinebase.
Bij een transversie betreft het een verandering van een purinebase naar een pyrimidinebase of een pyrimidinebase
naar purinebase.
Substituties kunnen ingedeeld worden in verschillende categorieën afhankelijk van het effect op eiwit niveau.
Missense mutatie
Dit betreft een verandering van 1 enkel aminozuur. Een speciale locatie van zo een mutatie is op de positie van het
stopcodon. Indien het stopcodon verandert wordt in een coderend codon verkrijgen we abnormaal verlengd eiwit.
Nonsense mutatie
Een coderend codon verandert in 1 van de 3 stopcodons. De introductie van een prematuur stopcodon leidt tot een
premature terminatie van de translatie van mRNA. Hierdoor bekomen we een prematuur getrunceerd eiwit. Deze
zijn onstabiel en worden gedegradeerd door de cel. Dit noemt men de nonsense-mediated decay. Dit gebeurt enkel
onder bepaalde voorwaarden: het premature nonsense codon ligt op meer dan 50 basenparen stroomopwaarts van
het finale exon van het gen. Het gebeurt niet in genen die slechts uit 1 exon bestaan. De graad van NMD is
afhankelijk van het genotype.
Silentieuze of synonieme mutatie
Er treedt geen verandering van aminozuur op.
Splice site mutaties
Een mutatie in de splice donor of acceptor wordt veroorzaakt door abberante RNA-splicing. Matuur mRNA bestaat
enkel uit exonen. Dit vergt een normale RNA-splicing. De splice donor is de 5’splice (GT), de splice acceptor is de
3’splice (AT). Splice mutaties kunnen het resultaat zijn van substituties, deleties en inserties in de intron- of exon-
boorden. Dit kan verschillende effecten hebben: exon skipping, intron retentie, activatie van de cryptische splice site
gelegen stroomopwaarts of stroomafwaarts van de wild type splice site
Deleties of inserties
Dit betreft het verlies of de aanwinst van 1 of meer nucleotiden. Deze kunnen gaan van subtiele intragenische tot
partiële of zelfs totale gen deleties of duplicaties. Een duplicatie is een speciale vorm van een insertie. Het DNAfragment wordt verdubbeld. Een deletie of een insertie die een veelvoud van 3 nucleotiden betreft treedt op in
frame. Het leesraam is dus niet verstoord dus de mutatie is niet noodzakelijk pathogeen.
Een voorbeeld van een pathogene in frame mutatie is de mutatie F508del (een deletie van 1 aminozuur
phenylalaline op positie 508, CFTR eiwit, op nucleotideniveau komt deze mutatie overeen met de deletie van 3
basenparen. Deze ziekte kennen we beter onder de naam mucoviscidose.
Indien een deletie of insertie geen veelvoud van 3 nucleotiden betreft treedt er een frameshift, een verschuiving van
het leesraam op. In de codons downstream van de mutatie worden nieuwe aminozuur residu’s gevormd. Frameshift
mutaties leiden meestal tot de introductie van een prematuur stopcodon waardoor de translatie vroegtijdig
beëindigd wordt en er een getrunceerd proteïne ontstaat welk meestal pathogeen is.
Triplet repeat expansies
In het humane genoom zijn er op talrijke locaties tandem repeats aanwezig zoals triplet repeats. Dit zijn herhalingen
van 3 nucleotiden. Deze kunnen op verschillende locaties voorkomen, meerbepaald de 5’UTR coderende regio’s en
de 3’UTR intronen. Ze worden gekenmerkt door hun variabele lengt. In de meerderheid van de gevallen betreft het
een dynamische mutatie welke zeer instabiel zijn tijden de meiose. Bij een normaal individu zijn de repeats kort (20 à
30 repeats) maar tijdens de meiose kunnen repeats expanderen en aanleiding geven tot grotere repeats in volgende
generaties. Vanaf een bepaalde repeatlengte zijn deze zeer instabiel. De repeats kunnen tot 100 of zelfs meer dan
1000 repeats oplopen. Hoe hoger het aantal repeats, hoe lager de aanvangsleeftijd en ernstiger in volgende
generaties. Voorbeelden hiervan zijn het fragiele-X syndroom en de ziekte van Steinert.
Functionele effecten van mutaties
Er zijn verschillende mechanismen waardoor een mutatie de functie van een eiwit kan verstoren.
Loss of function mutaties (meerderheid)
Dit is een vermindering in de hoeveelheid of de functionele activiteit van een eiwit. Het genproduct is afwezig,
verminderd of niet functioneel. Mogelijke oorzaken zijn mutaties binnen coderende of regulerende gensequenties,
totale gendeleties of chromosomale deleties, somatische mutaties en mutaties die leiden tot de introductie van een
prematuur stopcodon. De ernst van het fenotypisch effect wordt bepaald door de hoeveelheid overblijvend eiwit dat
wel functioneel is. Voorbeelden zijn mucoviscidose (mutaties op het CFTR-gen), osteogenesis imperfecta type 1
(prematuur stopcodon mutaties collageen eiwit).
Gain of function mutaties
Er is een toename van de normale eiwitfuntie. Er kan bijvoorbeeld en toename zijn in het aantal kopieën van een
gen door trisomie (Down syndroom), er kan een genduplicatie zijn (Charcot-Marie-Tooth). Ook zijn er mutaties die
kunnen leiden tot een intrinsieke verhoging van de normale eiwitactiviteit (Achondroplasie). Zeldzaam zijn mutaties
die leiden tot het verwerven van een nieuwe eigenschap voor een gen (sikkel anemie). Ook zelfzaam zijn mutaties
geassocieerd met foutieve expressie in tijd of ruimte, dit is een frequent mechanisme bij kanker (oncogenen).
Haploïnsufficiëntie
Verlies van 50% van het eiwit, is niet meer voldoende voor normale functie en leidt tot ziekte.
Dominant negatief effect
Er is verlies van de normale eiwitfunctie en er treedt antagonime van het mutant genproduct met het normale
genproduct op bij heterozygoten. Dit wordt typisch gezien in genen die coderen voor eiwitten die di- of multimeren
vormen.
Illustratie in collageen genmutaties
Type 1 collageen bestaat uit 3 helicase subunits:


2 x COL1 A1 gen
1 x COL1 A2 gen.
Null allelen in COL1 A1 is minder erg dan een missense mutatie die incorporatie toelaten in triple helix met als gevolg
sterke opvouwing. Null allelen leiden tot haploïnsufficiëntie (osteogenesis imperfecta type 1)
Bij missense mutaties treedt het dominant negatief effect op. (osteogenesis imperfecta type 2,3 en 4, deze hebben
een ernstig fenotype). Dit fenomeen wordt benoemd als pleiotropisme of allelisme: verschillende allelen van een
gen leiden tot verschillende fenotypes)
Monogenetische aandoeningen en Mendeliaanse overerving
Mendeliaanse overervingspatronen
Autosomaal dominante overerving
Het ziektebeeld komt tot uiting van zodra 1 allel afwijkend is. Er is dus zowel expressie bij heterozygoten als bij
homozygoten. Bij homozygoten kan het fenotype zelfs lethaal zijn. Er is verticale transmissie in de stamboom: elk
aangetast persoon heeft een aangetaste ouder die op zijn beurt een aangetaste ouder heeft tot men bij de originele
nieuwe mutatie komt. Elk aangetast individu heeft 50% kans bij elke zwangerschap om de aandoening door te geven
aan de nakomelingen. Het fenotype is verschillend bij heterozygoten en homozygoten, dit noemen we onvolledig
dominant. Wanneer de expressie van elk allel op zich gedetecteerd kan worden spreken we van codominant.
Autosomaal recessieve overerving
Het ziektebeeld komt enkel tot uiting indien beide allelen afwijkend zijn. Er is dus enkel expressie bij homozygoten of
compound heterozygoten. Indien beide ouders aangetast zijn, bestaat er 25% kans op een aangetast kind. Zowel
mannen als vrouwen worden aangetast.
X-gebonden recessieve overerving
Het ziektebeeld komt enkel tot uiting bij mannen. Dochters van een aangetaste man zijn draagsters. Indien de
moeder draagster is, is de kans op een zoon met de aandoening 50% en de kans op een dochter die draagster is 50%.
In de stamboom is er verticale transmissie maar nooit van vader op zoon. Draagsters van X-gebonden recessieve
aandoeningen kunnen in zeldzame gevallen toch symptomen vertonen door skewed of niet-gebalanceerde
inactivatie van een van de X-chromosomen. Dit is wanneer het gemuteerde allel op het actieve X-chromosoom ligt
en het normale allel op het inactieve X-chromosoom ligt. Het omgekeerde zijn asymptomatische heterozygoten. In
dit geval ligt het gemuteerde allel op het inactieve X-chromosoom en het normale allel op het actieve Xchromosoom. Cellen met het oorspronkelijk mutant allel op het actieve X-chromosoom hebben een verminderde
celoverleving en een verminderde celdeling.
X-gebonden dominante overerving
Zowel mannen als vrouwen worden aangetast maar het ziektebeeld bij vrouwen is meestal milder. Alle dochters en
geen enkele zoon van een aangetaste man zijn aangetast. In een stamboom zien we verticale transmissie. Er is
echter nooit transmissie van vader op zoon en een zwangere vrouw heeft 50% kans op een aangetast kind.
Niet-mendeliaanse overerving bij monogenetische aandoeningen
Non-penetrantie en onvolledige penetrantie
Dit is een statistisch begrip dat weergeeft hoe vaak het afwijkend fenotype wordt vastgesteld bij een afwijkend
genotype. Indien de penetrantie 100% is verschijnen alle individuen met het afwijkend genotype de
ziekteverschijnselen. Een penetrantie van minder dan 100% is een verminderde, incomplete of onvolledige
penetrantie.
Non penetrantie of onvolledige penetrantie is niet hetzelfde als variabele expressie. Bij variabele expressie
veroorzaakt de aanwezigheid van het allel bij verschillende individuen een verschil in ernst van het fenotype. Dit is
meestal het effect van andere genen, de modifier genen.
Onvolledige penetrantie komt vaak voor bij autosomaal dominante aandoeningen, bijvoorbeeld borstkanker waar bij
de penetrantie 80% bedraagt. Maar het kan ook bij autosomaal recessieve aandoeningen, bijvoorbeeld hereditaire
hemochromatose type 1, veroorzaakt door een bi-allelische mutatie. Er is een te hoge ijzeropname met als gevolg
orgaanbeschadiging. De drageschapsfrequentie bedraagt 1/10 en het is een van de meest frequent voorkomende
genetische aandoeningen. Het is behandelbaar indien de diagnose tijdelijk wordt gesteld.
Mosaïcisme
Dit is een fenomeen waarbij in 1 individu tenminste 2 genetisch verschillende celpopulaties aanwezig zijn, afkomstig
van dezelfde zygote. Een gen draagt een bepaald defect waardoor alle daarop volgende cellen dit defect met zich
meedragen. Wanneer ze nog eens delen zal dit defect doorgegeven worden. Hierdoor ontstaat een mozaïek van
cellen die ofwel gezond zijn, ofwel drager zijn, ofwel defect gemuteerd zijn. Dit kan zowel op chromosomaal niveau
als op gen niveau.
Somatisch mosaïcisme betekent dat de cellijnen enkel aanwezig zijn in de somatische cellen. Ze zijn niet in alle cellen
aanwezig maar in een subset van cellen van bepaalde weefsels. Bijvoorbeeld: familiale adenomateuze polyposis
darmkanker, er zijn duizenden poliepen in het colon aanwezig, veroorzaakt door een mutatie in het APC-gen.
Gonadaal mosaïcisme betekent dat de cellijnen aanwezig zijn in de geslachtscellen. De mutatie is enkel aanwezig in
de gonadale cellen. Een individu met gonadaal mosaïcisme kan meerdere aangetaste kinderen hebben.
Anticipatie
Dit is een fenomeen waarbij een aandoening in volgende generaties sneller en/of ernstiger gaat optreden.
Voorbeelden zijn ziekten die veroorzaakt worden door tri nucleotide repeat expansies waarvoor anticipatie
beschreven is.
Ziekte van Steinert
Deze aandoening wordt veroorzaakt door een onstabiele CTG-repeat in de 3’UTR van het DMPK gen op chromosoom
19. Gezonde personen hebben 5à35 repeats. Bij individuen met de milde of subklinische vorm zijn er 50 à 150
repeats. Bij de klassieke vorm van myotone dystrofie type Steinert zijn er 100 tot 1000 repeats. Bij de ernstige
congenitale vorm lopen de repeats boven de 2000 op. Er is een omgekeerde correlatie tussen de lengte van de
repeat en het optreden en de ernst van de ziekte. De CTG-repeat is zowel tijden de mitose als meiose onstabiel.
Meiotisch kunnen de CTG-repeats toenemen in opeenvolgende generaties. In zaadcellen zijn er zelden of nooit
expansies met meer dan 1000 CTG-repeats. tijdens de spermatogenese is er een selectie tegen zaadcellen met heel
grote expansies. Maar zeer grote expansies kunnen wel maternele transmissie tonen. Ernstige vormen worden dus
enkel gezien bij nakomelingen van een aangetaste moeder. Bij mitotische onstabiliteit kunnen individuen in
verschillende weefsels verschillende CTG-repeat lengtes hebben.
Fragiele-X syndroom
Dit is een van de meest frequent voorkomende erfelijke vormen van mentale retardatie. Het verantwoordelijke gen
is het FMR1-gen gelegen op de lange arm van het X-chromosoom. Dit is een fragiele site waar chromatine niet
adequaat zal condenseren tijden de meiose. De incidentie bedraagt 1/4000 jongens. 50-70% van de vrouwelijke
dragers heeft ook een milde tot matige achterstand. De verantwoordelijke mutatie zijn expanderende CGG repeats
in de 5’UTR (promotorregio) van het FMR1-gen. Het normaal aantal repeats bedraagt 6 à 43 CGG’s. bij een
premutatie zijn er 59 tot 200 repeats, deze individuen zijn normaal begaafd. Van zodra er meer dan 200 repeats zijn
spreken we van een mutatie. Er is een overmatige methylatie van cytosines in de promoter waardoor deze
geïnactiveerd wordt. Hierdoor is er geen expressie en dus een loss of function effect. Bij mannen met meer dan 200
repeats zijn er altijd symptomen. Bij 50 tot 70% van de vrouwen met meer dan 200 repeats is het IQ kleiner dan 85.
De CGG repeats zijn meiotisch en mitotisch instabiel. Een expansie van premutatie naar mutatie komt enkel voor bij
vrouwelijke draagsters dus meiotische instabiliteit komt alleen voor na maternele transmissies. De kans op een
expansie van een premutatie is afhankelijk van de grootte van het aantal CGG-repeats. Mannen die drager zijn van
de premutatie geven naar al hun dochters door zonder dat er expansie optreedt (normal transmitting males). In een
kleine minderheid van de gevallen is het fragiele-X syndroom een gevolg van een deletie of een puntmutatie op het
FMR1-gen waardoor een niet functioneel eiwit wordt aangemaakt. De diagnose wordt vaak klinisch gesteld. Het
fenotype bij volwassen mannen: laag gelaat, grote oren, prominente kin, ogivaal verhemelte, macroörchidie, milde
gewrichshyperlaxiteit (vooral van handen en voeten). Jonge kinderen vertonen gedragsstoornissen. De diagnose
wordt meestal bevestigt door DNA-onderzoek. Er is een onderscheid mogelijk tussen mutatie, premutatie en een
normaal DNA-patroon, maar bij vrouwelijke foetussen met de full mutatie kan het klinisch fenotype niet met
zekerheid bepaald worden.
Genomische imprinting
Er zijn verschillen in genexpressie tussen het allel afkomstig van de moeder en het allel afkomstig van de vader. Of
het gen tot expressie komt en bijgevolg een bepaald ziektebeeld veroorzaakt is afhankelijk van welke ouder het allel
wordt overgeërfd. Het onderliggend mechanisme hiervan, imprinting, is nog niet zo goed gekend maar we weten dat
het te maken heeft met verandering in chromatine die de genexpressie beïnvloedt zonder dar de DNA-sequentie zelf
verandert. Imprinting is een reversibel fenomeen. Er is sprake van een geninactivatie en niet van een mutatie. Bij een
gen met paternele imprinting is het gen inactief op het paternele chromosoom. Bij een gen met maternele
imprinting is het gen inactief op het maternele chromosoom. Het conversieproces wordt geregeld door het
imprinting centrum gelegen in de geïmprinteerde regio zelf.
Prader-Willi en Angelman Syndroom
Beiden zijn mentale retardatie syndromen. Meestal betreft het een microdeletie op chromosoom 15q 11-13.
Paterneel is PWS en materneel is AS. De microdeletie is teruggevonden bij ongeveer 70% van de AS en PWS
patiënten. In ongeveer 30% van de PWS patiënten en 5% van de Angelman patiënten is er geen sprake van een
microdeletie maar van uniparentele disomie. Bij PWS zijn er twee maternele chromosomen 15, bij AS zijn er twee
paternele chromosomen 15. Tenslotte kan er ook een defect zijn in het imprinting centrum zelf, hierdoor gebeurt de
conversie niet. Een zaadcel met een blijvend abnormale vrouwelijke imprint leidt tot PWS. Een eicel met een blijvend
abnormale mannelijke imprint leidt tot AS. AS kan ook het gevolg zijn van een mutatie in het maternele UBE3A-gen
(het AS-gen).
Bij 70% van de AS-gevallen is er sprake van een microdeletie op het maternele chromosoom 15. In 7-9% is er sprake
van uniparentele disomie (2 paternele chromosomen). In 3-5% van de gevallen is er sprake van een mutatie in het
imprinting centrum. In 10% van de gevallen is er een mutatie op het AS-gen.
Bij 65-75% van de PWS-gevallen is er een microdeletie op met het paterneel chromosoom 15. In 20-30% van de
gevallen is er spraken van uniparentele disomie (2 maternele chromosomen 15). In 0.5 tot 2% van de gevallen is er
een mutatie in het imprinting centrum.
Uniparentele disomie
Beide chromosomen van 1 homoloog paar zijn afkomstig van ouder. Trisomie rescue betekent dat 1 van de 3
chromosomen wordt afgestoten. Er zijn 2 vormen. Idodisomie betekent dat 2 chromosomen genetisch identiek zijn.
Heterodisomie betekend dat de 2 chromosomen homoloog zijn maar niet identiek.
Imprinting center mutatie
Een ICM die leidt tot PWS zorgt ervoor dat paterneel expresserende genen niet tot expressie zullen komen. Het zal
enkel tot een fenotype leiden indien het afkomstig is van de vader. Alle individuen die de mutatie overerven van de
moeder zullen geen fenotype vertonen.
Een ICM die leidt tot AS zorgt ervoor dat materneel expresserende genen niet tot expressie zullen komen. De
mutatie zal enkel tot een fenotype leiden indien ze afkomstig is van de moeder. Alle individuen die de mutatie
overerven van de vader zullen geen fenotype vertonen.
Multifactoriële overerving
Definitie
Multifactoriële aandoeningen zijn slecht gedeeltelijk genetisch bepaald. Ze vertonen familiale aggregatie volgen
geen herkenbaar mendeliaans overervingspatroon. Ze ontstaan door interactie van genetische en niet-genetische
factoren. Ze worden ook polygenische aandoeningen genoemd omdat er meerdere genen een rol spelen. Ze zijn veel
frequenter dan monogenische en chromosomale aandoeningen.
Mendeliaans, polygenisch en multifactorieel
De bijdrage van erfelijkheid aan het ontstaan van ziektes vormt een continuüm.
Mendeliaanse aandoeningen-----oligo- en polygenische aandoeningen-----complexe of multifactoriële aandoeningen
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Mendeliaanse aandoeningen zijn monogenisch, ze vertonen segregatie en ze vertonen ook een duidelijk
overervingspatroon. Multifactoriële aandoening worden veroorzaakt door zowel genetische als niet-genetische
factoren en er is geen duidelijk overervingspatroon. Wel is er vaak een belaste familiale voorgeschiedenis. Het
onderscheid wordt bepaald door het aantal loci die het fenotype beïnvloeden en het risico dat aan deze loci
geassocieerd is.
Belangrijke begrippen bij multifactoriële overerving
Heritabiliteit
Het belang of aandeel van genetische factoren in het ontstaan van een multifactoriële aandoening. Hoe groter de
heritabiliteit, hoe groter het aandeel van genetische factoren in het ontstaan van de aandoening. Dit kan onderzocht
worden met behulp van tweelingenstudies. Men kan bepalen in welke mate tweelingen concordant zijn voor een
aandoening. Een concordantie kleiner dan 100% betekent een contributie van niet-genetische factoren.
Verwantschap
Verwanten met veel gemeenschappelijke genen zullen in het algemeen meer op elkaar lijken. Hoeveel genen
verwanten gelijk hebben zal afhangen van de graad van verwantschap.
Liability of treshold model
Bij vele multifactoriële aandoeningen is er geen sprake van kwantitatieve variabiliteit maar van kwalitatieve
verschillen. Om ook voor deze aandoeningen het model van multifactoriële erfelijkheid bruikbaar te maken maakt
men gebruik van het treshold model. Hierbij wordt veronderstelt dat er voor een aandoening een zekere liability of
aanleg bestaat die in de populatie normaal verdeeld is. Deze liability is zelf niet meetbaar maar wordt als aanwezig
verondersteld. Indien de liability onder de drempel ligt is er geen ziekte, indien ze boven de drempel ligt is er wel
ziekte.
Kenmerken van multifactoriële overerving
Het risico voor eerstegraadsvewanten is ongeveer de vierkantswortel van de frequentie van de aandoening in de
populatie (ongeveer 3-5%). Het risico voor tweedegraadsverwanten en verder neemt exponentieel af. Voor
eerstegraadsverwanten is het risico ook groter naarmate meer personen in de familie zijn aangetast en naarmate de
aandoening ernstiger is. Indien de aandoening frequenter is bij het ene geslacht dan bij het andere wordt het risico
groter voor een eerstegraadsverwante van het aangetaste individu van het geslacht waarbij de aandoening het
minst frequent voorkomt.
Congenitale afwijkingen met multifactoriële overerving
Congenitale afwijkingen kunnen als geïsoleerde defecten voorkomen. Ze vertonen meestal multifactoriële
overerving, familiale aggregatie en verwanten van een aangetast individu hebben een verhoogd risico.
Gespleten lip + verhemelte (CL+P)
Dit is een van de meest frequente congenitale malformaties. De incidentie bedraagt 1/1000 levend pasgeborenen.
Het is het gevolg van een stoornis in de fusie van de processus maxillaris en frontalis in het vroege embryonale leven.
De etiologie kan zeer wisselend zijn. Syndromale vormen omvatten zowel chromosomale, monogenetische als
teratogene aandoeningen. In deze gevallen komt de lip- en verhemeltespleet in associatie met andere aangeboren
afwijkingen voor. De concordantie bij monozygote tweelingen bedraagt 30%, bij dizygotische tweelingen bedraagt
de concordantie 5%.
Neurale buisdefecten
Nalezen in cursus
Pylorusstenose
Nalezen in cursus
Mitochondriale aandoeningen
Mitochondriaal DNA
De volledige sequentie van het mitochondriaal DNA werd bepaald in 1981. Ze bedraagt 16,5kb of 16 500 en bevat 37
genen. 2 van deze genen coderen voor rRNA, 22 coderen voor tRNA en de overige 16 coderen voor eiwitten die
onderdeel zijn van enzymen. Deze laatste zijn belangrijk in de oxidatieve fosforylatie. Dit is een stofwisselingsreactie
bestaande uit verschillende enzymcomplexen en zorgt voor de energieproductie van de cel uitgaande van zuurstof
en suikers.
De mitochondriale DNA-molecule is een circulair dubbelstrengige structuur die zich bevindt in de mitochondriën.
mtDNA heeft een hogere mutatiefrequentie dan het nucleair genoom en een verschillende genetische code. mtDNA
heeft 3 bijzonder eigenschappen:
1. Replicatieve segregatie: bij iedere celdeling gaan de multipele kopieën van het mtDNA repliceren die zich
dan willekeurig verdelen over de mitochondriën. Ze verdelen zich willekeurig in de dochtercellen.
2. Homoplasmie: alle mitochondriën in de cel bevatten hetzelfde mtDNA-molecule. Dit kan mutant of normaal
zijn. Bij heteroplasmie is er een mengeling van normaal en mutant.
3. mtDNA is volledig afkomstig van de moeder.
Wanneer er defecten aanwezig zijn in het mtDNA zijn vooral organen met grote energiebehoefte getroffen. De
fenotypische expressie van het mutante mtDNA is afhankelijk van de proprtie normaal versus mutant mtDNA. De
overerving wordt gekenmerkt door een verminderde penetrantie, variabele expressie en pleiotropie. De weerslag op
de cellulaire functie is ook afhankelijk van de aard van de mutatie. De incidentie van mitochondriale aandoeningen
bedraagt ongeveer 1/5000 levend pasgeborenen. Deze zijn vaak moeilijk of zelfs niet te behandelen. Defecten van
het mtDNA kunnen we onderverdelen in 3 verschillende types:
1. deleties of duplicatie in mtDNA
2. mutaties in genen die coderen voor eiwitten van de oxidatieve fosforylatie
3. mutaties in tRNA- of rRNA-genen
Mitochondriale deleties zijn sporadisch en worden zelden overgeërfd.
Het Kearns Sayre syndroom is het gevolg van een deletie van 5kb gekenmerkt door progressieve myopathie,
progressieve oftalmoplegie, ataxie en suikerziekte.
Het Pearson syndroom is het gevolg van een grotere deletie gekenmerkt door onvoldoende werking van de
pancreas, de alvleesklier, een tekort aan alle soorten witte bloedcellen, melkzuuropstapeling in het bloed, sterven
vaak op kinderleeftijd. Indien ze overleven na 20jaar ontwikkelen ze vaak het Kearns Sayre syndroom. Patiënten zijn
in beide gevallen heteroplasmisch.
Mutaties in genen die coderen voor eiwitten belangrijk voor de oxidatieve fosforylatie kunnen leiden tot Leber
Heriditary Optic Neuropathie: dit kenmerkt zich door acuut gezichtsverlies op volwassen leeftijd. De incidentie
bedraagt 12/100 000 individuen. Meestal betreft het een hotspotmutatie en meestal zijn patiënten homoplasmisch.
Mannen worden vaker getroffen dan vrouwen en er is een onvolledige penetrantie. 50% van de mannen in een
familie zijn aangetast en 10% van de vrouwen.
Mutaties in tRNA of mRNA kunnen leiden tot verschillende aandoeningen.
Melas of myopathie encefalopathie, lactaat acidose, stroke like episodes. Het betreft meestal een hotspotmutatie,
patiënten zijn meestal heteroplasmisch. Mutaties worden vooral doorgegeven via maternele overerving. De
expressie is variabel. 10-30% witte bloedcellen, diabetes type2, al dan niet in associatie met doofheid. 70% van
mtDNA MELAS.
MERFF (myoclone epilepsie met ragged red fibers, myopathie, ataxie, doofheid, dementie) Hier is sprake van een
mutatie in het tRNA coderen voor lysine, meestal heteroplasmie, vooral door maternele transmisie overgeërfd.
Speciale vorm van doofheid: progressieve sensorineuraal, niet syndromisch: mutaties in 125RNA, meestal
homoplasmisch, vooral door maternele overerving.
Genetica en kanker
Definitie
Kanker is niet 1 enkele ziekte, maar een benaming van meerdere vormen van maligne neoplasie, een proces
gekenmerkt door ongecontroleerde proliferatie van cellen met het ontstaan van een maligne tumor. Een tumor is
maligne wanneer celgroei ongecontroleerd verloopt met invasie van omliggende weefsels en uitzaaiing naar meer
op afstand gelegen weefsels.
Een massa die niet metastaseert is vaak niet cancerogeen en dus benigne.
We onderscheiden 3 grote groepen:
1. sarcomen: een tumor uitgaande van mesenchymaal weefsel (botten, spieren,…)
2. carcinomen: een tumor uitgaande van epitheliaal weefsel (darm, borstklier,…)
3. hematopoietische en lymfatische maligniteiten (leukemie, lymfomen,…)
Ontstaan van kanker
Mutaties in genen die instaan voor controle van cel proliferatie, cel differentiatie en celdood zijn verantwoordelijk
voor kanker, welk een meerstappenproces is waarbij meerdere genen betrokken zijn.
Hyperplasie: het weefsel ziet er normaal uit maar groeit sneller
Dysplasie: het weefsel vertoont afwijkingen in oriëntatie en vorm
In situ kanker: aanwezigheid van maligne cellen die niet zijn binnengedrongen in weefselstructuren
Invasieve kanker: invasie van het onderliggende weefsel en metastasering
Doorheen dit proces is er accumulatie van mutaties in meerdere genen. In de meerderheid van de gevallen ontstaat
er initieel een mutatie in 1 enkele somatische cel die zich verder deelt. De mutatie kan optreden door
omgevingsfactoren of spontaan.
In de minderheid van de gevallen, bij erfelijke kanker syndromen, is de initiële kanker veroorzakende mutatie
overgeërfd en is ze in elke cel van het lichaam aanwezig.
In beide gevallen ontstaat kanker door verdere accumulatie van mutaties in genen door toename van groeisignalen,
verlies van signalen die de groei remmen, stoppen van de geprogrammeerde celdood, bloedvatvorming, invasie en
metastase en onbeperkte delingscapaciteit.
Kanker is dus het gevolg van meerdere gendefecten die stapsgewijs leiden tot omzetting van een normale cel tot een
kankercel. Voor de groei van de tumor is er onder meer aanmaak van nieuwe bloedvaten die instaan voor de
voedsel- en zuurstofvoorziening van de tumor nodig.
Kankergenen
Oncogenen
Een mutant gen waarbij de gewijzigde expressie leidt tot abnormale stimulatie van celdeling en proliferatie en dus
groeibevorderend is. Ze zijn meestal allelen van een klasse normale cellulaire genen die we proto-oncogenen
noemen. De normale functie van proto-oncogenen is het stimuleren van celgroei, het verhinderen van apoptose, het
stimuleren van bloedvatvorming en het stimuleren van invasie. Oncogenen ontstaan dus door een gain of function
mutatie waardoor maligne transformatie bevorderd wordt door stimulatie van cel proliferatie, toegenomen
bloedvoorziening en inhibitie van apoptose. De activatie van proto-oncogenen kan gebeuren door verschillende
mechanismen: puntmutaties, amplificatie van het gen, vormen van een translocatie met vorming van een nieuw
fusiegen of een gen dat onder controle komt van een zogenaamde sterke enhacer.
Tumorsupressor genen
Deze inhiberen de tumorontwikkeling door regulatie van de celgroei. De functies kunnen het remmen van celgroei
en metastase, het remmen van angiogenese, het remmen invasie of het herstel van DNA zijn. Dit zijn de DNA-herstel
genen. Loss of function mutaties op beide allelen van deze tumorsupressor genen geven aanleiding tot
ongecontroleerde cel proliferatie of defectieve apoptose. Kanker veroorzaakt door tumorsupressor genen gedraagt
zich op cellulair niveau als een recessieve aandoening.
Bij erfelijke vormen is er reeds van bij de bevruchting een mutatie aanwezig in alle cellen op 1 van beide allelen.
Wanneer daarbij een tweede somatische mutatie optreedt in het overblijvend allel van een bepaald weefsel ontstaat
er tumorvorming en kanker. Er is een grote kans op het ontwikkelen van tumoren op verschillende plaatsen en op
jonge leeftijd.
Bij niet-erfelijke vormen is er initieel geen mutatie aanwezig. De mutaties ontstaan pas na de bevruchting. De kans
op tumorvorming is kleiner en de kans dat meerder tumoren ontstaan op meerdere plaatsen is gering.
Deze Knudson two hit hypothese werd voor het eerst beschreven naar aanleiding van de observatie dat er zowel
sporadische als familiale vormen van retinoblastoom voorkomen.
Bij de sporadische vorm van retinoblastoom is er geen familiale voorgeschiedenis, het ontstaat doorgaans op latere
leeftijd en is unilateraal en unifocaal.
Bij de familiale vorm van retinoblastoom is er familiale voorgeschiedenis, doorgaans ontstaat het op jonge leeftijd en
het is bilateraal en multifocaal.
Het gen verantwoordelijk voor retinoblastoom werd ontdekt in 1896 (RB1-gen). Het ligt op chromosoom 13 en is een
tumorsupressor gen. RB1 blokkeert de overgang van de G-fase naar de S-fase tijdens de celcyclus. Inactivatie leidt
dus tot cel proliferatie en tumorvorming.
Het APC gen controleert de celdeling van de darmepitheelcellen. Bij familiale polyposis coli is er een germinale
mutatie in 1 van de beide allelen op het APC-gen. Deze individuen ontwikkelen een grote hoeveelheid goedaardige
adenomateuze poliepen in de dikke darm op jonge leeftijd. Steeds worden een of meerdere van deze poliepen
maligne met als gevolg het ontstaan van een coloncarcinoom.
Hereditaire non polyposis colon kanker is een erfelijke vorm van darmkanker op jong volwassen leeftijd, niet
gerelateerd aan een verhoogd aantal darmpoliepen. Mannen hebben een groter risico (90%) dan vrouwen (70%)
maar vrouwen vertonen wel een verhoogd risico op endometrium- en ovariumkanker. Tenslotte hebben ze ook een
verhoogd risico op kanker van de galwegen of urinewegen. HNPCC vormt een groep van kankersyndromen
veroorzaakt door een mutatie in 1 van de 5 DNA-repair genen (MCH1, MSH2, PMSL1, PMSL2 en MSH6). Deze 5
genen zijn verantwoordelijk voor 60 tot 70% van alle HNPCC families. Alle HNPCC genen zijn zogenaamde care taker
genen.
BRCA1 en BRCA2- genen zijn mutaties in tumorsupressor genen die verantwoordelijk zijn voor familiale vormen van
borst en ovariumkanker. Het zijn eveneens DNA-repair genen.
Besluit
Kanker is dus een genetische aandoening. Het ontstaat door veranderingen in erfelijk materiaal van een cel. Ze
veroorzaken een toename of afname in expressie van bepaalde genen waardoor er een toename of afname ontstaat
van bepaalde eiwitten. Deze eiwitten spelen een rol in processen die de celdeling en bloedvatvorming controleren.
Meestal gaat het om defecten die optreden in de loop van het leven. Soms zijn deze defecten overgeërfd.
Genetische veranderingen kunnen veroorzaakt worden door inactiverende of activerende mutaties, chromosomale
defecten of genamplificaties. Genetisch onderzoek van kankercellen is van diagnostisch belang vermits genetische
defecten zeer divers en vaak karakteristiek zijn voor welbepaalde types van kanker. De aanwezigheid van bepaalde
genetische defecten kan belangrijke diagnostische en prognostische betekenis hebben en soms een rol spelen in de
keuze van behandeling. Een moleculaire merker biedt bovendien de mogelijkheid tot de opvolging van antwoord op
de behandeling en laat soms toe om een minimale ziekterest te detecteren.
Risicoberekening
Enkele begrippen uit de kansrekening
De additieve wet
Wanneer ofwel gebeurtenis 1 ofwel gebeurtenis 2 kan voorkomen maar nooit samen en wanner de kans op
gebeurtenis 1 = P1 en de kans op gebeurtenis 2 = P2, dan is de kans dat ofwel gebeurtenis 1 ofwel gebeurtenis 2
optreedt P=P1+P2.
De multiplicatieve wet
Wanneer gebeurtenis 1 en gebeurtenis 2 onafhankelijk kunnen optreden en wanneer de kans op gebeurtenis 1=P1
en de kans op gebeurtenis 2=P2 dan is de kans dat zowel gebeurtenis 1 als gebeurtenis 2 optreden P=P1*P2.
Bayes’ theorema
Bij de berekening van de uiteindelijke kans wordt rekening gehouden met de anterieure en posterieure informatie:
de prior probabiliteit is de initiële probabiliteit. De conditionele probabiliteit is de probabiliteit op de posterieure
informatie, gegeven een bepaalde voorwaarde. De joint probabiliteit is het product van de prior en de conditionele
probabiliteit. De posterieure probabiliteit is de joint probabiliteit gedeeld door de som van de joint probabiliteiten.
Risicoberekening voor numerieke chromosoomafwijkingen
1. trisomie 21 ten gevolge van non-disjunctie tijdens de meiose, het karyotype van beide ouders is normaal: de
kans dat bij een volgende zwangerschap opnieuw trisomie 21 optreedt is maximaal 1%. Trisomie bij
2opeenvolgende zwangerschappen kan mogelijk verklaard worden door gonadaal mosaïcisme, genetische
predispositie tot non-disjunctie of toeval.
2. Trisomie 21 ten gevolge van een Robertsoniaanse translocatie bij 1 van beide ouders: ongeveer 1/1000
personen is drager van dergelijke translocatie. Indien de vader drager is, is het herhalingsrisico bij een
volgende stap 1-3%. Monosomie 21, monosomie 14 en trisomie 14 leiden steeds tot een miskraam. Indien
de moeder draagster is, is het risico op Down bij elke volgende zwangerschap 10%.
Risicoberekening voor monogenische aandoeningen
1. Autosomaal dominant
Het risico voor kinderen van een aangetast individu is in de regel 50%. Cave non-penetrantie: voorbeeld:
penetrantie = 80%: risico wordt ½*8/10 = 0.4 in plaats van 0.5. belangrijk is steeds rekening te houden met
gonadaal mosaïcisme. Bij een nieuwe mutatie is het risico moeilijk te bepalen en wordt geschat op 1-3%.
2. Autosomaal recessief
In de regel zijn beide ouders van het aangetaste kind drager en is het herhalingsrisico voor broers en zussen 25%.
Cave uniparentele disomie: kan een mogelijke verklaring zijn wanneer we bij 1 van beide ouders het dragerschap
niet kunnen vaststellen. Cave non-paterniteit: daar moet je steeds aan denken als je dragerschap bij 1 van beide
ouders niet kan vaststellen. Besluit: indien mogelijk steeds het dragerschap bij beide ouders bevestigen.
3. X-gebonden recessief
3 mogelijkheden: de moeder is draagster: het risico op een aangetaste zoon bij de volgende zwangerschap is ½.
Indien de moeder geen draagster is betreft het een nieuwe mutatie tijdens de maternele meiose met
verwaarloosbaar klein herhalingsrisico. De moeder vertoont gonadaal mosaïcisme klein herhalingsrisico. In de
praktijk is het moeilijk om een onderscheid te maken tussen deze 3 mogelijkheden tenzij een dragerschapstest
voorhanden is.
Risicoberekening voor multifactoriële aandoeningen
Dit is meestal gebaseerd op observaties uit familiestudies. Het zijn geen theoretische berekeningen dus spreekt men
van empirische risico’s. de kenmerken zijn: het risico voor eerstegraadsverwanten is ongeveer de vierkantswortel
van het populatierisico (meestal 3-5%). Het risico voor tweedegraadsverwanten en verder neemt exponentieel af.
Het risico voor eerstegraadsverwanten stijgt naarmate verschillende individuen binnen een familie zijn aangetast en
naarmate de aandoening ernstig is. Wanneer de aandoening meer frequent is bij het ene dan bij het andere
geslacht, wordt het risico groter voor eerstegraadsverwanten van een aangetast individu van het geslacht waarbij de
aandoening het minst frequent voorkomt. Consanguiniteit bij de ouders verhoogt het risico op abnormale
nakomelingen.
Mutatiedetectie
Materiaal voor genetisch onderzoek
Moleculair genetische tests kunnen uitgevoerd worden op genetisch materiaal van verschillende bronnen zoals
bloedstalen, gedroogd bloed, buccale cellen, chorion villi of amnioncellen. Elke cel met een kern kan gebruikt
worden voor DNA-onderzoek. De cellen moeten niet in een cultuur gebracht worden. Doorgaans maakt men gebruik
van gedroogd bloed.
Genetische testen worden meestal uitgevoerd op genetisch materiaal dat geamplificeerd wordt door polymerase
kettingreactie. Zowel genomisch DNA als mRNA kunnen als uitgangsmateriaal gebruikt worden. Genomisch DNA kan
bekomen worden uit ongeveer elke bron. Het bevat naast informatie van de exonen potentieel interessante
informatie in sequenties zoals promoters, splice sites die niet aanwezig zijn in mRNA. Het nadeel van genomisch DNA
is dat vele genen groot zijn, met een complexe organisatie van intronen en exonen. Wanneer de gen structuur
gekend is, kunnen alle exonen geamplificeerd worden met behulp van specifieke primers. cDNA afkomstig van mRNA
is een veel eenvoudiger doelwit om te analyseren, omdat de intronen hieruit verwijderd zijn door RNA processing.
RNA degradeert echter sneller dan gDNA en het doelwit gen moet tot expressie komen in het beschikbare weefsel.
Om de aanwezigheid van specifieke mutaties te karakteriseren wordt meestal gDNA gebruikt.
Moleculair genetisch onderzoek
In sommige gevallen is de aard van een mutatie in een bepaald gen gekend:


Slechts een klein aantal verschillende mutaties in de populatie zijn verantwoordelijk voor ziekte (meestal het
gevolg van een founder mutatie).
Ziekte is steeds het gevolg van een bepaald type mutatie (bijvoorbeeld Duchenne: deleties zijn
verantwoordelijk in ongeveer 60% van de gevallen)
In andere gevallen is dergelijke informatie niet gekend:



Het ziektegen is pas geïdentificeerd
Het genotype moet nog aan het fenotype gecorreleerd worden
Er zijn vele genen waar een groot spectrum aan verschillende mutaties gekend zijn: soms zijn deze mutaties
uniek voor een bepaalde familie of een individu= private mutaties.
Het uitvoeren van mutatie analyse in dergelijke genen is technisch zeer omslachtig. Vaak zijn deze genen groot en is
de causale mutatie een verandering van slechts 1 base.
Polymerase ketenreactie (PCR)
Dit is een alternatieve techniek voor klonering waarbij onbeperkte hoeveelheden van een welbepaalde DNAsequentie kunnen aangemaakt worden.
De enzymatische amplificatie van een DNA-fragment, gelokaliseerd tussen 2 oligonucleotide primers. De ene primer
is complementair aan de ene streng van de DNA molecule gelegen aan het ene uiteinde van de target-sequentie. De
andere primer is complementair aan de andere streng van de DNA-molecule gelegen aan de tegenovergestelde zijde
van de targetsequentie.
Het 3’uiteinde van de flankerende oligonucleotide primers wijst daar de targetsequentie die bijgevolg door middel
van thermostabiele DNA-polymerase geamplificeerd worden.
De primers zijn dus zo georiënteerd dat er 2 nieuwe, aan elkaar complementaire strengen worden gevormd, en een
kopie van de targetsequentie vormen.
De herhaalde cycli van denaturatie door middel van verhitting, hybridisatie van primers en enzymatische DNAsynthese resulteren uiteindelijk in een exponentiële amplificatie van de targetsequentie.
PCR wordt uitgevoerd in een PCR toestel waar 20-30cycli van temperatuurverandering worden doorlopen. Na 2-3uut
is er een 105-voudige toename van het DNA.
Stap1: denaturatie of smelten van DNA tot 2 enkele strengen op 95°C.
Stap2: annealen of binden van de 2 primers aan DNA-sequentie die men wil kopiëren.
Stap3: primers worden in de elognatiestap verlengd door inbouw van DNA-bouwstenen met behulp van DNApolymerase.
De lengte van het PCR product kan men verifiëren door middel van gel elektroforese: DNA fragmenten worden
gescheiden op basis van grootte: de kleinste fragmenten migreren het snelst, de grootste het traagst. (denk aan de
uitleg met zeven). De DNA-fragmenten worden gekleurd door middel van ethidium bromide en gevisualiseerd met
Uv-licht. Zo weet men of de PCR reactie geslaagd is. De DNA fragmenten kunnen nu verder geanalyseerd worden.
DNA-sequenering
Het ziektegen is gekend, er zijn veel mogelijke mutaties dus testen waarmee het verschil kan gedetecteerd worden
tussen normale en mutante genen zonder noodzakelijkerwijs de aard van de mutatie te bepalen. We gebruiken
mutatie detectie technieken voor analyse van genen waarin vele verschillende en ongekende mutaties voorkomen.
Specifieke testen worden uitgewerkt.
Voorbeeld: BRCA1 en BRCA2 genen waarin een groot aantal verschillende mutaties voorkomen.
Het majeure probleem van dit type analyses: evalueren van de gedetecteerde varianten  catalogeren als
polymorfisme (niet-pathogeen) of als pathogene mutatie waarbij verandering schadelijke gevolgen heeft voor de
gen functie.
Directe sequenering (de gouden standaard) is het bepalen van de basenvolgorde van de DNA-sequentie  directe
sequenering PCR-product  informatie over de aard en precieze locatie van de mutatie. Door robotisering steeds
minder arbeidsintensief maar blijft vrij duur.
Methode van Sanger:



Het is de meest gebruikte techniek.
Het is gebaseerd op de enzymatische aanmaak van 1 van de DNA-ketens waarvan de basenvolgorde moet
bepaald worden.
De methode maakt gebruik van een kort gelabelde primer, DNA-polymerase, 4 verschillende nucleotide
bouwstenen en 4 dideoxynucleotiden. De primer hecht zich aan het 3’uiteinde en wordt verlengd. De
bouwstenen worden door DNA-polymerase in de ketens ingebouwd volgens complementariteit aan de
onbekende streng. Wanneer dideoxynucleotide is ingebouwd wordt de aanmaak van de streng gestopt. Op
deze manier ontstaan gelabelde fragmenten met verschillende lengte.
Manueel: de reactieproducten worden naast elkaar gelegd in een gel op lengte gescheiden en zichtbaar gemaakt. De
basenvolgorde van de complementaire streng kan afgelezen worden. De kleinste fragmenten lopen het verst op de
gel en vormen het 5’uiteinde van de complementaire streng en het 3’uiteinde van het onbekende DNA-fragment.
Het principe van directe sequenering: tijdens de lineaire PCR reactie worden in het DNA fragment gemerkte
nucleotiden ingebouwd. Deze nucleotiden zijn chemisch gewijzigd en leiden tot terminatie van de DNA-synthese. De
fragmenten worden volgens grootte gescheiden en detectie van fluorochroom leidt dan tot identificatie van de
nucleotidesequentie.
PCR gebaseerde techniek voor de bepaling van de lengte van een tri nucleotide repeat
De ziekte wordt veroorzaakt door een triplet repeat expansie. De strategie voor het detecteren van dergelijke
reacties is gericht op de bepaling van de lengte van de repeats met PCR gebaseerde technieken. Hoewel elke triplet
repeat expansie een onafhankelijk gebeuren is, komt elke mutatie op dezelfde locatie voor en kan deze bijvoorbeeld
getecteerd worden door een PCR reactie gebaseerd op primers die aanhechten aan elke zijde van de plaats van
expansie. De grootte van het PCR product toont aan of expansie heeft plaats gehad of niet. De grootte van de
expansie is belangrijk voor prognose of de age of onset en de ernst van de aandoening.
Koppelingsonderzoek = indirecte analyse
De mutatie kan niet gekarakteriseerd worden wanneer het causale ziektegen niet gekend is maar wel de genlocus.
Het chromosoom waarin de mutatie zich bevindt kan opgespoord worden in een familie door middel van
koppelingsonderzoek met DNA merkers. Dit is de minst aangewende strategie maar wordt nog toegepast in het
kader van exclusietesten. Vroeger werd dit wel vaak gebruikt.
Mutatieanalyse via sequenering vs. koppelingsonderzoek
Mutatie analyse via sequenering
Opsporen causale mutatie, analyse van causale gen
DNA sequentie gen moet gekend zijn
Enkel onderzoek van het aangetast individu
Techniek laat niet altijd toe de mutatie te vinden
Koppelingsonderzoek
Analyse van polymorfe merkers in of rond het causale
gen
Enkel genlocus moet gekend zijn
Onderzoek zowel van aangetaste als niet-aangetaste
individuen in een bepaalde familie
Pas op bij locus heterogeniteit (verschillende genen
kunnen verantwoordelijk zijn voor ziekte)
Exclusietest
Deze wordt meer en meer gevraagd door koppels waarbij 1 van beide partners 50% risico heeft op een autosomaal
dominante late onset neurodegeneratieve aandoening. Dit wordt niet in ieder genetisch centrum aangeboden en is
in sommige landen zelfs bij wet verboden. Naast de mogelijkheid om via mutatieonderzoek na te gaan of de foetus al
dan niet drager van de ziekte veroorzakende mutatie, is voor een risicodrager die zijn status niet wil kennen een
andere manier van prenataal testen mogelijk: de exclusietest. Het doel is toekomstige ouders met 50% kans om de
ziekte door te geven, het risico voor hun kinderen uit te sluiten zonder hun eigen risico te kennen.
Prenataal onderzoek
Triple test



15e – 16e week
Neurale buisdefecten: stijging AFP
Down: daling AFP en oestriol en stijging HCG
Combinatietest

10e -12e week
Vlokkentest



Vanaf de 10e week, meestal de 11e of 12e week
Transcervicaal
Transabdominaal
Vruchtwaterpunctie

14e week
Navelstrengpunctie


Uitzonderlijke situatie
Vanaf 20ste week
PGD

Bij IVF
NIPT


Niet invasief
Meestal 11e week