Ons Genoom

Ons genoom, het volledig DNA-materiaal van een organisme, ligt opgeslagen in de celkern van iedere cel. DNA is in chromosomen georganiseerd en bestaat uit eiwitcoderend en niet-eiwitcoderend DNA. Het eiwitcoderende DNA omvat ongeveer 1-2% van het totale genoom en bevat de genen die afgelezen kunnen worden voor de aanmaak van eiwitten. In het transcriptie proces worden deze genen omgezet in messenger-RNA (mRNA). Hierna wordt het mRNA per nucleotidentriplet vertaald naar eiwitten tijdens de translatie. Niet-eiwitcoderend DNA beslaat de overgrote meerderheid van het genoom. Hoewel dit deel van het genoom niet voor eiwitten codeert, hebben de RNA producten ervan belangrijke regulerende functies. Deze RNA producten worden microRNA (miRNA) genoemd en reguleren de genexpressie door mRNA-degradatie of remming van de translatie.

In de DNA sequentie kunnen verschillende soorten veranderingen ontstaan, die invloed hebben op het vormen van mRNA, nucleotidentriplets en het eiwitproduct.

Een single nucleotide variant (SNV) is een verandering in één enkele nucleotide in de DNA sequentie. Er zijn verschillende soorten SNV’s:

• Missense variant: De verandering in de nucleotide codeert voor een ander aminozuur. Het veranderde aminozuur kan andere eigenschappen (lading, polariteit) hebben, wat de functie van het eiwit kan veranderen. Zie figuur 1.5-2.

• Nonsense variant: het nucleotidentriplet verandert in een stopcodon, waardoor de synthese van het eiwit vroegtijdig wordt beëindigd. Dit leidt meestal tot een niet-functioneel eiwit. Zie figuur 1.5-2.

• Silent variant: De verandering van de nucleotide resulteert niet in een verandering van het aminozuur dat door het betreffende codon wordt gecodeerd. Meestal veroorzaakt dit geen ziekte, maar het kan wel de stabiliteit van het mRNA aantasten of een alternatieve (cryptische) splice site introduceren die de vorming van een correct eiwit verstoort.

Bij een splice-site variant zorgt een verandering in de DNA sequentie (bijvoorbeeld een SNV) voor een verstoorde splicing van het RNA. Splicing is het proces waarbij intronen worden verwijderd van exonen en de exonen aan elkaar worden gekoppeld. Een verstoorde splicing kan resulteren in een abnormaal mRNA-molecuul en eiwit. Zie figuur 1.5-3.

Een kleine insertie en deletie is een invoeging of verwijdering van één of enkele nucleotide uit de DNA sequentie. Als de insertie of deletie geen veelvoud is van drie nucleotiden (één codon), veroorzaakt dat een verandering in het leesvenster (frameshift), wat vaak resulteert in een veranderd stopcodon en een niet functioneel eiwit. Zie figuur 1.5-4.

Bij grote deleties (ook wel copy number variant, CNV) is er een verlies van een groot deel van het DNA (meerdere basenparen of soms een heel gen), wat resulteert in een drastisch ander mRNA en ontbrekend of niet functionerend eiwit.

Video’s over basisprincipes van de genetica, het centrale dogma van de moleculaire diagnostiek en de typen varianten zijn te vinden op het Youtube kanaal E-Learning University Medical Center Groningen (https://www.youtube.com/@e-learninguniversitymedica7748/videos; kennisclips “Building Blocks Genome”, “Central Dogma” en “Genetic Variants”).