Lees de taal van de tumor

1
Bioinformatica Leven in de computer
2
Inleidende les

• Binnenkort is er een computerpracticum van
  Nijmeegse student(en) over bioinformatica.
• Deze les is noodzakelijk om voorbereid te worden
  in de bioinformatica.
• Inhoud van deze les
• Opfrissen moleculaire kennis
• Een aantal voorbeelden van de bioinformatica in
  de praktijk.
• Benodigdheden
• Pen of potlood
• Antwoordblad -inleidende les-
• BINAS of BioData

3
InzoomenVan organisme naar molecuul
De vorm en functie van eiwitten zijn
verantwoordelijk voor de functie van organellen
en cellen
De cellen bepalen hoe het weefsel werkt, hoe het
orgaan functioneert en uiteindelijk hoe het hele
organisme leeft.
DNA is het bouwplan voor een eiwit
In (bijna) iedere cel zit DNA
4
Eiwitsynthese (3 min.)
5
Aminozuren en eiwitten
Pak je antwoordblad erbij!
DNA
TACGCCATACGACGGACCGACGACCCA
.
transcriptie
RNA
AUGCGGUAUGCUGCCUGGCUGGGUUGA
.
translatie
aminozuren
Methionine (start), arginine, tyrosine, alanine,
alanine, tryptofaan, leucine, glycine M
R Y A A W L G Er bestaat geen tRNA
die past op UGA, de ketting aminozuren wordt
hierdoor onderbroken.
Hoe heten de processen die met pijlen staan
aangegeven? Wat zijn de namen van deze
aminozuren? Wat is de één-letter code van de
gevonden aminozuren? UGA is een stopcodon, hoe
werkt een stopcodon? Klik nogmaals voor de
antwoorden
6
Invloeden op niveau
Vul het schema op het antwoordenblad in. Er mogen
vakken leeg blijven. Een voorbeeld voor de
eerste kolom
Een organisme wordt blootgesteld aan veel UV-straling
Organisme Wat gebeurt er met een organisme bij veel UV-straling? Een organisme kan (huid)kanker krijgen.
Cel Wat gebeurt er met een cel bij veel UV-straling? In pigmentcellen wordt pigment aangemaakt, bij andere cellen gebeurt weinig.
DNA Wat gebeurt er met het DNA bij veel UV-straling? Er treden mutaties in het DNA op.
Eiwit Wat gebeurt er met een eiwit bij veel UV-straling? Straling doet op zich niets met bestaande eiwitten, maar door het gemuteerde DNA worden nieuwe eiwitten verkeerd gevormd.
7
Invloeden op niveau
Antwoorden van de tweede kolom
Een levercel deelt
Organisme Een organisme heeft meer levercellen.
Cel Een cel deelt (verdeelt organellen en legt DNA in juiste positie).
DNA Het DNA verdubbelt zich.
Eiwit Er gebeurt niets met de eiwitten zelf.
8
Invloeden op niveau
Antwoorden van de derde kolom
Het DNA muteert in een niet-coderend gedeelte
Organisme -
Cel -
DNA Het DNA heeft een andere volgorde van basen dan voorheen.
Eiwit -
9
Invloeden op niveau
Antwoorden van de vierde kolom
Één eiwitmolecuul is verkeerd gevouwen
Organisme Met een organisme gebeurt niet zo veel.
Cel Afhankelijk van de functie van het oorspronkelijke eiwit, verandert er iets aan de cel. Een verkeerde vouwing in een structuureiwit kan bijvoorbeeld een misvormde cel opleveren.
DNA Er verandert niets aan het DNA, wel kan de oorzaak van de verkeerde vouwing in het DNA liggen. Door een mutatie bijvoorbeeld.
Eiwit Door de verkeerde vouwing kan de functie van het eiwit verloren gaan.
10
Wat is bioinformatica?
Schrijf termen die te maken hebben met
bioinformatica op het bord.
Nu volgen twee voorbeelden van bioinformatica.
Aan het einde van de les worden de opgeschreven
termen nogmaals bekeken.
11
Voorbeeld 1 Het vogelbekdier
12
Een mengelmoes
Zogen
Snavel
Legt eieren
Gifklieren
13
Ook genetische mengelmoes
DNA-volgorde met genen
De genen coderen voor verschillende eigenschappen
van het vogelbekdier
ACGTGCATCGATCAACGCTACGCCCTAGCTGACTACGATTTCAGACTAGC
TACGCTAGCTAGCTAGCTAGGCTTAGCTAAATCGCACATACTGCTACATA
TCGATACCATAGGATACAGATACAGATATAGAAATAGACACAGAGGGATA
GACAGAGAGATATATAGAG
14
Evolutionair gezien
Stamboom vanaf Amniotes
aangepast in 2008
Warren, W. et al. Genome analysis of the platypus
reveals unique signatures of evolution Nature
453, 175-184 (2008)
15
Symptomen Spierzwakte in armen en benen
Coördinatieproblemen Beperkt gezichtsvermogen
Gehoorverlies Onduidelijke spraak
Ongeneeslijk
Erfelijk!
Spierziekte
Mutatie in het eiwit frataxine
Voorbeeld 2 Ataxie van Friedriech
16
Frataxine
Frataxine is een eiwit dat betrokken is bij de
verwijdering van ijzerionen (giftig!) rond de
mitochondriën in het cytoplasma.
Zonder frataxine worden de zenuw- en spiercellen
aangetast.
Gevolg ruggenmerg wordt steeds dunner
(degeneratie) Gevolg slecht evenwicht, slappe
armen en benen, vaak dingen laten vallen, slechte
hand-oog-coördinatie
17
DNA-alignment
Het gen dat codeert voor het eiwit frataxine bij
Friedreichs ataxie patiënten bevat heel veel
repetities van de basen GAA
GAA x 70 tot 1000
GAAGAAGAAGAAGAAGAAGAA
Bij het gezonde gen frataxine, wordt GAA slechts
5-30 keer herhaald. Meer herhalingen leiden
geleidelijk tot uitschakelen van het gen.
Met behulp van deze ontdekking (2006), worden
specifieke medicijnen ontwikkeld! Klinische
studies zijn nu gaande.
18
Andere toepassingen van bioinformatica
Kennis van sterolen helpt bij het maken van
cholesterolverlagende boter
Met hulp van DNAvolgordes kunnen diagnostische
tests worden uitgevoerd
Bioinformatica
Enzymen die bij lage temperaturen actief zijn
maken wasmiddelen beter
Selectie op genen vergemakkelijkt plantenveredel
ing
19
Afsluiting
Kijk nogmaals naar de termen op het bord. Welke
termen kunnen worden weggehaald? En kunnen
nieuwe termen worden toegevoed?
Tijdens het practicum kun je zelf aan de slag met
bioinformatica!
Tijdens het practicum kun je zelf aan de slag met
bioinformatica!