Bioinformatica Opdracht: Retinitis Pigmentosa

Vragenboek bij Bioinformatica Opdracht over Retinitis Pigmentosa
(http://www.cmbi.ru.nl/~vgelder/vwo/RP/)
N.B. Voor de KORTE VERSIE van deze opgave hoeven de vragen die cursief zijn weergegeven niet
gemaakt te worden.
STAP 1: Het rhodopsinegen
Geen vragen bij deze stap, alleen leesmateriaal.
STAP 2: Het rhodopsine eiwit
Voor deze opgave heb je de webpagina's nodig met de codontabel en met de 3- en 1-letternotatie
van de aminozuren.
Vraag 1. Bekijk de codontabel. Welke codons koderen voor Serine?
Vraag 2. Wat is de aminozuurvolgorde van rhodopsine?
a) Gebruik de codontabel. Doe de 1e 10 aminozuren met de hand. Om het je gemakkelijk te maken
zijn de eerste 240 basen van het rhodopsine gen hieronder gegeven:
atgaatggca cagaaggccc taacttctac gtgcccttct ccaatgcgac gggtgtggta 60
cgcagcccct tcgagtaccc acagtactac ctggctgagc catggcagtt ctccatgctg 120
gccgcctaca tgtttctgct gatcgtgctg ggcttcccca tcaacttcct cacgctctac 180
gtcaccgtcc agcacaagaa gctgcgcacg cctctcaact acatcctgct caacctagcc 240
1
b) Gebruik http://www.expasy.ch/tools/dna.html om een volledige vertaling (translatie) te doen. De
cijfers (basenummering) mogen gerust mee geknipt en geplakt worden, het programma negeert
deze. Speel wat met dit programma.
Begrijp je waarom je 6 mogelijke vertalingen ("reading frames") krijgt?
Kijk of je zelf bij de aminozuur volgorde van rhodopsine kunt komen. Hieronder is deze volgorde
ook weergegeven in 1 -letternotatie voor aminozuren, zodat je hem kunt gebruiken bij de rest
van de opgave.
Bedenk dat dit de aminozuur volgorde is van gezonde mensen!
M N G T E G P N F Y V P F S N A T G V V R S P F E Y P Q Y Y L A E P W Q
F S M L A A Y M F L L I V L G F P I N F L T L Y V T V Q H K K L R T P L
N Y I L L N L A V A D L F M V L G G F T S T L Y T S L H G Y F V F G P T
G C N L E G F F A T L G G E I A L W S L V V L A I E R Y V V V C K P M S
N F R F G E N H A I M G V A F T W V M A L A C A A P P L A G W S R Y I P
E G L Q C S C G I D Y Y T L K P E V N N E S F V I Y M F V V H F T I P M
I I I F F C Y G Q L V F T V K E A A A Q Q Q E S A T T Q K A E K E V T R
M V I I M V I A F L I C W V P Y A S V A F Y I F T H Q G S N F G P I F M
T I P A F F A K S A A I Y N P V I Y I M M N K Q F R N C M L T T I C C G
K N P L G D D E A S A T V S K T E T S Q V A P A Stop
STAP 3: Mutaties in humaan rhodopsine
Vraag 1: Wat zijn de codons voor Lysine en voor Glutaminezuur (zie codontabel)?
Lysine (Lys):
Glutaminezuur (Glu):
Vraag 2: Welke base is in rhodopsine veranderd (gemuteerd) om de aminozuurverandering
K296E te veroorzaken?
Vraag 3: Vertaal de andere aminozuur mutaties die RP kunnen veroorzaken van 3-letternotatie
naar 1-letternotatie.
Ser186Pro
2
Cys187Tyr
Met207Arg
Ala292Glu
Vraag 4: Omcirkel in de sequentie van het rhodopsineeiwit van STAP 2 de bovengenoemde
mutatieplaatsen.
Vraag 5: Probeer een databank met mutantinformatie over rhodopsine te vinden op het
Internet
Hint: Gebruik www.google.com en gebruik zoekwoorden als "mutations rhodopsin"
Mocht het niet lukken gebruik dan de database die genoemd is onderaan de webpagina met de RP
opdracht.
Vraag 6: Zoek in deze database enkele andere mutaties op in rhodopsine die ook RP
veroorzaken.
Hint: Bedenk hierbij dat rhodopsine vaak met RHO afgekort wordt in de database en dat ADRP (of
adRP) staat voor de autosomaal dominante vorm van RP.
STAP 4: De drie-dimensionale structuur van runder rhodopsine
Bekijk de rhodopsine structuur bij Stap 4 op de webpagina met de RP opdracht.
Vraag 1. Dit molecuul steekt door een membraan (= de celwand van cellen, zoals hersencellen).
Hoe zit het in het membraan denk je?
Vraag 2. Hoeveel helixen zijn er eigenlijk?
Vraag 3. Wat zouden de gele atomen zijn die je in het ruimtevullend model ziet?
Weet je ook in welke van de 20 aminozuren deze atomen voorkomen?
Hint: Welke elementen vind je nog meer in eiwitten naast C, O, N en H?
3
STAP 5: Vergelijking van de sequenties van humaan en runder rhodopsine
Vraag 1. Hoeveel van de 348 aminozuren die beide rhodopsines bevatten zijn er verschillend
tussen mens en rund?
Vraag 2. Reken hiermee uit hoe groot het percentage sequentie overeenkomst is.
Vraag 3. Kun je bedenken wat de symbolen "." en ":" betekenen in de alignment?
STAP 6: De plaats van de RP mutaties in de drie-dimensionale structuur van
rhodopsine
Bekijk de rhodopsine structuur bij Stap 6 op de webpagina met de RP opdracht.
Vraag 1. Kun je nu bedenken waarom bij mensen met een of meerdere van deze mutaties in hun
rhodopsine eiwit het proces van zien niet goed verloopt?
STAP 7: Eiwitdatabases
Alle eiwitvolgordes die bepaald worden komen in Eiwitdatabases op Internet terecht. Als je tijd
over hebt kun je proberen om eens in een zo'n eiwitdatase de aminozuur volgorde van menselijk
rhodopsine op te zoeken.
Vraag 1. Opzoeken rhodopsine in SwissProt database.
Volg hiervoor de aanwijzigingen in de webpagina die genoemd staat in de opgave.
STAP 8: Tot slot
Als je nog zin en tijd hebt kun je de webpagina's bekijken die zijn genoemd onderaan de webpagina
over rhodopsine & RP.
CMBI
Celia van Gelder
18 januari 2005
4