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Analyse von. DNA-Sequenzen. Daniela Sellmann. Gliederung. 1. Identifizierung von Genen in einer Genomsequenz Suche nach offenen Leserastern Unterscheidung zwischen echten Genen und zufälligen ORFs. 2. Aufklärung der Funktion eines unbekannten Gens Homologien „Waisen“ Gen-Knockout.

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Presentation Transcript

Analyse von

DNA-Sequenzen

Daniela Sellmann


Gliederung

  • 1. Identifizierung von Genen in einer Genomsequenz

    • Suche nach offenen Leserastern

    • Unterscheidung zwischen echten Genen und zufälligen ORFs

  • 2. Aufklärung der Funktion eines unbekannten Gens

    • Homologien

    • „Waisen“

    • Gen-Knockout


Identifizierung von Genen in einer Genomsequenz

Vorhersage der Nucleotidsequenz möglich

  • bei bekannter Aminosäuresequenz des Proteinprodukts

  • bei vorheriger Sequenzierung der cDNA

  • bei vorheriger Sequenzierung eines ESTs (expressed sequence tag oder exprimiertes Sequenzanhängsel)


Suche nach offenen Leserastern

  • DNA-Sequenz eines Gens = offenes Leseraster ( open reading frame, ORF)

  • Durchmusterung aller 6 Leseraster


Suche nach offenen Leserastern

Im Bakteriengenom:

  • lange ORFs  höchstwahrscheinlich Gene

  • kürzere ORFs  innerhalb von Genen meist zufällig, zwischen zwei Genen selten


Suche nach offenen Leserastern

Im Eukaryotengenom:

  • viele kurze ORFs

  • Problem: Gene in Exons und Introns aufgeteilt


Unterscheidung zwischen echten Genen und zufälligen ORFs

Nützliche Anhaltspunkte in Mensch- und Wirbeltiergenomen:

CpG-Inseln:

  • charakteristische GC-reiche Sequenzen von bis zu 1000 bp

  • deuten auf den Anfang eines Gens hin

  • begleiten 50 – 60% der Gene


Unterscheidung zwischen echten Genen und zufälligen ORFs

Codonbevorzugung:

  • alle AS (außer Methionin und Tryptophan) durch mind. zwei Codons festgelegt

  • meistensnicht alle Codons mit gleicher Häufigkeit genutzt

  • ORF mit vielen seltenen Codons vermutlich kein Gen


Unterscheidung zwischen echten Genen und zufälligen ORFs

Suche nach Homologien per Computer:

  • Abgleich der zu untersuchenden Sequenz mit Gen-Sequenzen aller anderen biologischen Arten in Datenbanken

  • Umwandlung der Nucleotidsequenz in Aminosäuresequenz vermindert die Wahrscheinlichkeit zufälliger Ähnlichkeiten

  • Analyse mit Hilfe von Suchprogrammen (z. B. BLAST) der DNA-Datenbanken im Internet


Homologie relativ sicher,wenn untersuchte Sequenz länger als 200 AS lang ist und mind. 30% Übereinstimmung mit der Datenbank aufweist

Transkriptanalyse kann zeigen, ob das Gen in RNA transkribiert wird.

Unterscheidung zwischen echten Genen und zufälligen ORFs

Suche nach Homologien per Computer:


Aufklärung der Funktion eines unbekannten Gens als 200 AS lang ist und mind. 30% Übereinstimmung mit der Datenbank aufweist

  • Homologie lässt Rückschlüsse auf Funktion zu  Funktion des homologen Gens muss bekannt sein!

  • „Waisen“ (orphans): nicht zugeordnete Gene

    • anhand der Nucleotidsequenz Voraussage über -Helices und -Faltblätter im Protein möglich

    • Struktur lässt manchmal Schlüsse auf die Funktion zu


Aufklärung der Funktion eines unbekannten Gens als 200 AS lang ist und mind. 30% Übereinstimmung mit der Datenbank aufweist

Gen-Knockout:


Das war´s! als 200 AS lang ist und mind. 30% Übereinstimmung mit der Datenbank aufweist


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