HC2. Genoomorganisatie

Algemene informatie

• Welke onderwerpen worden behandeld in het hoorcollege?
  • In dit college wordt de globale indeling van het genoom besproken
• Welke onderwerpen worden besproken die niet worden behandeld in de literatuur?
  • Alle onderwerpen in dit college worden ook behandeld in de literatuur
• Welke recente ontwikkelingen in het vakgebied worden besproken?
  • Verschillende manieren chromosomen af te beelden
• Welke opmerkingen worden er tijdens het college gedaan door de docent met betrekking tot het tentamen?
  • Er zijn geen opmerkingen gemaakt over het tentamen
• Welke vragen worden behandeld die gesteld kunnen worden op het tentamen?
  • Er zijn geen potentiële tentamenvragen besproken

Opbouw van een dubbele helix

Nucleotiden (desoxyadenosinemonofosfaat) zijn de bouwstenen van DNA. Het centrum van een nucleotide bestaat uit een suikergroep. Deze suikergroep heeft genummerde C-atomen met daaraan verschillende groepen:

• Op 1’ (C-atoom 1) zit een base
• Op 3’ (C-atoom 3) zit een OH-groep
• Op 5’ (C-atoom 5) zit een fosfaatgroep 
  • Deze is negatief geladen → zorgt voor polariteit

Een DNA-streng ontstaat doordat meerdere nucleotiden aan elkaar worden gekoppeld:

• De ruggengraat van een DNA-molecuul heet de “suikerfosfaatbone”
• De twee DNA-strengen lopen antiparallel aan elkaar: de 5’ kant van het ene molecuul zit aan dezelfde zijde als de 3’ kant van het andere molecuul
• DNA-strengen komen samen in een dubbele helix → deze bestaat dus uit twee polynucleotideketens:

• Deze ketens worden via de bases met elkaar verbonden. Er ontstaan verbindingen tussen tegenoverliggende bases door waterstofbruggen:
  1. 1. Adenine (A) vormt een paar met thymine (T)
        • Hierbij zijn 2 H-bruggen betrokken → minder stevig
     2. Guanine (G) vormt een paar met cytosine (C)
        • Hierbij zijn 3 H-bruggen betrokken → stevig
• Adenine en guanine zijn purines (2 ringen)
• Thymine en cytosine zijn pyrimidines (1 ring)

Hiermee wordt de basis voor het overervingsmechanisme gevormd.

Semi-conservatieve replicatie

Bij DNA-replicatie wordt het DNA gekopieerd. De template streng is de streng die wordt gekopieerd. Bij DNA-replicatie wordt van elke streng (polynucleotideketen) één kopie gemaakt. De kopie van de ene streng wordt vervolgens verbonden aan de oude versie van de andere streng, en vice versa. Er is dus in beide kopieën één oude en één nieuwe streng aanwezig. Hierdoor blijft generatie op generatie het DNA correct.

Feitjes humane genoom

Het humane genoom is de complete genetische samenstelling van een mens:

• Het humane genoom bestaat uit 3 miljard baseparen
• Er zijn 22000 eiwit-coderende genen
  • Heel veel genen coderen niet voor een eiwit, maar voor een RNA
• De lengte van het humane genoom is 1 meter (Watson-Crick dsDNA)
  • Dus er is 2 meter in een kern, want deze bestaat uit 2 sets chromosomen
• De diameter van DNA is 2 nanometer
• Het gewicht is 3 picogram (pg)
• Er zijn 46 chromosomen
  • 23 (24)
    • 22 autosomen
    • 2 gonadosomen of sekschromosomen
• Er is één

PDC1. Velocardiofaciaal syndroom

Algemene informatie

• Welke onderwerpen worden behandeld in het hoorcollege?
  • In dit college wordt globaal het velocardiofaciaal syndroom besproken
• Welke onderwerpen worden besproken die niet worden behandeld in de literatuur?
  • Alle onderwerpen in dit college worden ook behandeld in de literatuur
• Welke recente ontwikkelingen in het vakgebied worden besproken?
  • Er worden geen recente ontwikkelingen besproken
• Welke opmerkingen worden er tijdens het college gedaan door de docent met betrekking tot het tentamen?
  • Er zijn geen opmerkingen gemaakt over het tentamen
• Welke vragen worden behandeld die gesteld kunnen worden op het tentamen?
  • Er zijn geen potentiële tentamenvragen besproken

Wat is velocardiofaciaal syndroom?

Velocardiofaciaal syndroom is een afwijking van het 22q11 gen. Er zijn verschillende namen voor, maar het gaat om dezelfde aandoening:

• 22q11 deletie syndroom
• Velocardiofaciaal syndroom (veel mensen hebben een gespleten gehemelte of cardiologisch afwijking)
• DiGeorge syndroom
• Conotruncal anomaly syndroom
• Cayler cardiofaciaal syndroom

Kenmerken zijn:

• Spleetogen
• Rechte, lange neus met een brede neusbrug
• Kleine mond
• Kleine, vierkante oortjes
• Milde ontwikkelingsachterstanden of verstandelijke beperking
• Slappe spieren
• Kleine gestalte
• Lange slanke vingers
• Gehemeltespleet
• Immuunstoornissen
• Voedingsproblemen
• Laag calcium
• Nierafwijkingen
• Linker uitstroomdefecten hart: bv. septumdefecten, vernauwde aorta.
• Psychiatrische problemen

Waarom ontstaat 22q11 deletie zo vaak?

22q11 deletie komt vaak voor: 1 op de 2000 pasgeborenen heeft het.

Het ontstaat tijdens de uitwisseling van materiaal door chromosomen tijdens meiose I. Er ontstaat deletie op de Q-arm van een van de chromosomen 22. In plaats van deletie kunnen er ook duplicaties ontstaan → mildere kenmerken.

Overerving

• 22q11 deletie:
  • Deletie is vaak “de novo” → ouders hebben het niet, het is nieuw bij het kind
  • In 10-20% van de gevallen hebben de ouders ook deletie
    • VCF erft autosomaal-dominant over → 50% kans op overdraging
  • De expressie is variabel
• 22q11 duplicatie:
  • Vaak overgeërfd van één van de ouders
  • Variabele expressie/verminderde kenmerken

HC4. Nucleïnezuren en eiwitten

Algemene informatie

• Welke onderwerpen worden behandeld in het hoorcollege?
  • In dit college wordt de DNA-replicatie behandeld
• Welke onderwerpen worden besproken die niet worden behandeld in de literatuur?
  • Alle onderwerpen in dit college worden ook behandeld in de literatuur
• Welke recente ontwikkelingen in het vakgebied worden besproken?
  • Er worden geen recente ontwikkelingen besproken
• Welke opmerkingen worden er tijdens het college gedaan door de docent met betrekking tot het tentamen?
  • Er zijn geen opmerkingen gemaakt over het tentamen
• Welke vragen worden behandeld die gesteld kunnen worden op het tentamen?
  • Er zijn geen potentiële tentamenvragen besproken

Het centrale dogma van de moleculaire biologie

DNA repliceert zich op het moment dat celdeling plaatsvindt → aan elke dochtercel wordt hetzelfde DNA doorgegeven. DNA heeft pas impact als het tot expressie komt.

DNA bevat een code die kan leiden tot mRNA, dat codeert voor eiwitten:

• De overschrijving van DNA naar RNA heet transcriptie
  • RNA is uit hetzelfde materiaal opgebouwd als DNA: nucleotiden
• De stap van RNA naar eiwitten heet translatie
  • Eiwitten zijn van een hele andere structuur dan RNA: aminozuren

De bouwstenen van DNA:

DNA en RNA zijn opgebouwd uit nucleotiden:

• Suikermolecuul 
  • Ribose wordt gebruikt in RNA
  • Des-oxyribose wordt gebruikt in DNA
• Fosfaatgroepen
• Bases:
  • DNA: adenine, thymine, guanine, cytosine
  • RNA: adenine, uracil, guanine, cytosine

Bouwstenen van DNA zijn deoxy-ribonucleotides, hier zijn 4 soorten van:

• dAMP
• dTMP
• dGMP
• dCMP

De bases zijn van belang om een dubbele helix te kunnen vormen. Adenine vormt een waterstofbrug met het tegenoverliggende thymine (of uracil), cytosine met guanine. Een DNA-streng krijgt een backbone doordat de fosfaatgroepen verbonden zijn aan de suikergroep van de voorganger. Hierdoor ontstaat de 5’ → 3’  binding:

• DNA heeft een strengrichting met een 5’ (fosfaatgroep) begin en een 3’ (OH groep) uiteinde
• De 2 DNA-strengen moeten antiparallel aan elkaar zijn om baseparing te laten plaatsvinden

DNA-replicatie

Met DNA-replicatie wordt het kopiëren van DNA bedoeld. Om celdeling te laten plaatsvinden moet DNA verdubbeld zijn.

Gegevens over DNA-replicatie:

• DNA-replicatie is semi-conservatief: 
  1. De dubbele helix (die bestaat uit twee DNA-strengen) wordt in tweeën gesplitst
  2. De ene streng vormt de template voor een nieuwe streng van het ene DNA-molecuul, de andere streng voor het andere DNA-molecuul
• DNA-synthese verloopt altijd in de 5’ → 3’ richting
  1. Aan de template streng moeten nieuwe nucleotiden gemaakt worden → hiervoor zorgt DNA-polymerase: vormt een 3’ → 5’ binding
  2. De nieuwe nucleotide (een trifosfaat) komt eraan → brengt zijn eigen energie mee om de polymerisatie te laten verlopen 
     • 2 fosfaten worden van de nucleotide afgeknipt → energie komt vrij en zorgt ervoor dat het 3^e fosfaat een verbinding vormt met de OH-groep (base) van de vorige nucleotide
• DNA-replicatie is zeer nauwkeurig, er zijn anders te veel mutaties → er is slechts 1 fout per 10⁷ baseparen

HC6. Repair

Algemene informatie

• Welke onderwerpen worden behandeld in het hoorcollege?
  • In dit college worden verschillende wijzen waarop mutaties ontstaan en manieren waarop DNA hersteld wordt besproken
• Welke onderwerpen worden besproken die niet worden behandeld in de literatuur?
  • Alle onderwerpen in dit college worden ook behandeld in de literatuur
• Welke recente ontwikkelingen in het vakgebied worden besproken?
  • Er worden geen recente ontwikkelingen besproken
• Welke opmerkingen worden er tijdens het college gedaan door de docent met betrekking tot het tentamen?
  • Er zijn geen opmerkingen met betrekking tot het tentamen gedaan
• Welke vragen worden behandeld die gesteld kunnen worden op het tentamen?
  • Er zijn geen mogelijke vragen behandeld

Consequenties van mutaties

Het lichaam bestaat uit 10¹⁴ cellen. Elke cel heeft 6 x 10⁹ baseparen. Gedurende het leven vindt er een turnover plaats van 100x het lichaam, dus 10¹⁶ cellen.

Het proces van celdeling duurt ongeveer 5 uur. Hierbij worden de 6 x 10⁹ baseparen bijna foutloos gekopieerd: er treedt minder dan één fout per celdeling op.

Een mutatie is een permanente verandering in de DNA-sequentie die wordt doorgegeven aan dochtercellen of aan het nageslacht. Mutaties ontstaan tijdens normale cellulaire processen of door blootstelling aan chemicaliën gedurende het leven. Er zijn 3 soorten mutaties:

• Genoommutatie: winst of verlies van chromosomen
  • Verandering van het karyotype
  • Genoommutaties zijn vaak aanwezig in kankercellen
• Chromosoommutatie: verandering binnen een chromosoom
  • Translocatie of inversie
• Genmutatie: verandering binnen een gen
  • Basepaarsubstitutie, insertie of deletie
    • Sikkelcelanemie wordt veroorzaakt door een basepaarsubstitutie in B-globine, met een afwijkende bouw van de rode bloedcellen als gevolg
      • A-T is gemuteerd tot T-A

Mutaties in coderende sequenties:

• Stille mutatie: heeft geen invloed op de aminozuurvolgorde van het polypeptide waar het gen voor codeert
• Missende mutatie: zorgt ervoor dat het triplet codeert voor een ander aminozuur
  • Als het gesubstitueerde aminozuur geen detecteerbaar effect heeft op de eiwitfunctie kan deze mutatie neutraal zijn
• Nonsense mutatie: verandering van een normaal codon in een stopcodon
  • Heeft vaak een functieverandering als gevolg
• Frameshift mutatie: insertie of deletie die ervoor zorgt dat het leesraam verandert
  • Translatie van het nieuwe mRNA resulteert vanaf de plaats van de mutatie in een verschillende aminozuursequentie
  • Omdat 3 van de 64 codons een stopcodon zijn, treedt vaak al snel na de mutatie terminatie van de translatie op

Mutaties in niet-coderende sequenties:

Ook in niet-coderende sequenties kunnen mutaties optreden (maar 3% van ons genoom is gecodeerd):

• Mutatie van een promotor: laat de mate van transcriptie toe- of afnemen
  • Bij het syndroom fragile X is er een repeterende regio aanwezig tussen de promotor en het open reading frame van het FMR1-gen → deze regio kan uitbreiden → leidt tot silencing: het gen komt niet meer tot expressie
• Mutatie van een regulatoir element: verstoort de regulatie van genen
• Mutatie van 5’UTR of 3’UTR: verandert

PD4. Hemoglobinopathieën (HbP)

Algemene informatie

• Welke onderwerpen worden behandeld in het hoorcollege?
  • In deze patiëntdemonstratie worden twee aandoeningen die te maken hebben met hemoglobine besproken: sikkelcelanemie en thalassemie
• Welke onderwerpen worden besproken die niet worden behandeld in de literatuur?
  • Alle onderwerpen in dit college worden ook behandeld in de literatuur
• Welke recente ontwikkelingen in het vakgebied worden besproken?
  • Er worden geen recente ontwikkelingen besproken
• Welke opmerkingen worden er tijdens het college gedaan door de docent met betrekking tot het tentamen?
  • Er zijn geen opmerkingen over het tentamen gemaakt
• Welke vragen worden behandeld die gesteld kunnen worden op het tentamen?
  • Er zijn geen mogelijke vragen besproken

Hemoglobine

De aanmaak van rode bloedcellen (erytrocyten) wordt erytropoïese genoemd. Erytropoïese vindt constant plaats in het beenmerg van platte beenderen (bij een foetus doen alle beenderen mee). Tijdens de rijping wordt hemoglobine gemaakt en verdwijnt de celkern.

Hemoglobine zorgt voor zuurstoftransport in het lichaam. Hemoglobine is een tetrameer eiwit: het bestaat uit 2 alfa- en twee bètaketens. Door middel van 4 heemgroepen kunnen deze ketens 4 zuurstofmoleculen binden. Er zijn 3 genen die coderen voor deze globine ketens:

• 2 coderen voor alfa-globine (op 16p)
  • Hemoglobine α1en α2
• 1 codeert voor bèta-globine (op 11p)
  • Hemoglobine β1en β2

De hoeveelheid alfa- en bèta-globine die wordt gemaakt is wel gelijk. In het gencluster waar deze genen liggen, liggen ook andere genen:

• Pseudogenen: zijn door mutaties inactief
• Andere genen: worden in- of uitgeschakeld om de verschillende soorten hemoglobine te reguleren → de hemoglobine switch
  • Dit wordt geregeld door de locus control region: een gebied waar eiwitten kunnen binden om contact/een complex te kunnen maken met een gen

Soorten globine:

• In de embryonale periode
  • Zeta-globine vormt:
    • Hemoglobine Gower I en II
    • Hemoglobine Portland
  • Epsilon-globine
• In de foetale periode
  • Alfa- en gamma-globines vormen:
    • Hemoglobine F (foetaal, HbF)
• In de volwassen levensfase
  • Alfa- en bèta-globine vormen:
    • Hemoglobine A (adult, HbA)
  • Alfa- en delta-globine vormen:
    • Hemoglobine A2

High pressure liquid chromatography (HPLC):

Na de geboorte heeft het kind behoefte aan een lagere hemoglobine-affiniteit: de concentratie HbF gaat afnemen en de concentratie HbA gaat toenemen.

De verhouding tussen HbF en HbA kan door middel van de scheidingsmethode HPLC weergegeven worden:

• De zwak gebonden hemoglobines verschijnen als eerste op de grafiek in de vorm van pieken
• De goed gebonden hemoglobines verschijnen als laatste op de grafiek

Hoe groter de piek, hoe hoger de concentratie. Deze concentraties veranderen dus tijdens de levensloop:

• Volwassenen: 97-98% HbA en 2-3% HbA2
• Neonaat: 80% HbF en 20% HbA
  • HbA2 is nog niet detecteerbaar

Bij afwijkend hemoglobine ontstaan er pieken op andere plekken. 

Hemoglobinopathieën (HbP)

De meest voorkomende hemoglobinopathieën zijn sikkelcelziekte en thalassemie. 

Dit zijn autosomale, recessieve aandoeningen die veroorzaakt worden door mutaties

HC7. Celmembranen en transport

Algemene informatie

• Welke onderwerpen worden behandeld in het hoorcollege?
  • In dit college wordt de opbouw van een celmembraan en de verschillende manieren van transport door het celmembraan besproken
• Welke onderwerpen worden besproken die niet worden behandeld in de literatuur?
  • Alle onderwerpen in dit college worden ook behandeld in de literatuur
• Welke recente ontwikkelingen in het vakgebied worden besproken?
  • Er worden geen recente ontwikkelingen besproken
• Welke opmerkingen worden er tijdens het college gedaan door de docent met betrekking tot het tentamen?
  • Er zijn geen opmerkingen met betrekking tot het tentamen gedaan
• Welke vragen worden behandeld die gesteld kunnen worden op het tentamen?
  • Er zijn geen mogelijke vragen behandeld

Structuur en functie van celmembranen

De bouw van prokaryote en eukaryote cellen:

Er zijn enkele verschillen tussen de bouw van prokaryote en eukaryote cellen:

• Prokaryoot
  • Eén plasmamembraan
    • Alle cellulaire processen vinden plaats in het cytoplasma
• Eukaryoot
  • Er zijn interne membranen (om de organellen) en plasmamembranen (om de cel)
    • Organellen zijn d.m.v. een membraan afgescheiden van het cytoplasma

Opbouw van een celmembraan:

Alle celmembranen zijn opgebouwd uit:

• Lipiden
• Eiwitten

Het plasmamembraan heeft een dun laagje dat bestaat uit een lipide-dubbellaag: 

• Twee lipiden tegen elkaar aan
• De hydrofiele koppen van de lipiden zijn naar buiten gericht, de hydrofobe staarten naar binnen
• Hiertussen dobberen allerlei eiwitten

Het grootste deel van de lipiden in membranen zijn amfipatische fosfolipiden. Deze bestaan uit:

• Een glycerol-ruggengraat waar vetzuren aan vast zitten → de hydrofobe staarten
• Een fosfaatgroep met daarboven choline → de hydrofiele koppen

Als fosfolipiden in water opgelost worden vormen ze spontaan een celmembraan, het worden liposomen. De hydrofiele koppen gaan spontaan naar buiten en de hydrofobe staarten naar binnen.

Vloeibaarheid van membranen:

Eiwitten binnen de lipiden liggen niet stil → membranen zijn niet statitsch. Dit wordt veroorzaakt door de continue beweging van de lipiden binnen een celmembraan. Lipiden kunnen verschillende bewegingen maken:

• Beweging op afstand (lateral diffusion)
• Van plek wisselen (flexion)
• Draaien (rotation)
• Van de ene laag naar de andere laag (flip-flop) → dit komt zelden voor!
  • Hiervoor zijn enzymen nodig

Om deze niet-statische membranen toch een beetje stevigheid te geven zijn er cholesterol moleculen aanwezig → zorgen voor de rigiditeit van het membraan:

• Cholesterol heeft een heel klein OH-kopje dat naar de waterkant toesteekt → veroorzaakt stevigheid
• 20% van het celmembraan bestaat uit cholesterol.

De vloeibare eigenschap van het membraan is belangrijk bij veel cellulaire processen:

• Celdeling: het membraan moet kunnen openen en sluiten
• Vesiculair transport: blaasjes moeten kunnen fuseren en daarna weer verlaten
• Eiwitten moeten zich fatsoenlijk kunnen bewegen

Functie van membraaneiwitten:

Er zijn heel veel membraaneiwitten die allemaal een andere functie hebben:

• Transporteurs
• Ankereiwitten
• Receptoren
• Enzymen

Eiwitten in een membraan hebben vaak een alfa-helix vorm → zo blijven ze in het membraan

HC9. Eiwittransport in de cel

Algemene informatie

• Welke onderwerpen worden behandeld in het hoorcollege?
  • In dit college wordt de vorming en het transport van eiwitten in de cel behandeld
• Welke onderwerpen worden besproken die niet worden behandeld in de literatuur?
  • Alle onderwerpen in dit college worden ook behandeld in de literatuur
• Welke recente ontwikkelingen in het vakgebied worden besproken?
  • Er zijn geen recente ontwikkelingen besproken
• Welke opmerkingen worden er tijdens het college gedaan door de docent met betrekking tot het tentamen?
  • Er zijn geen opmerkingen met betrekking tot het tentamen gedaan
• Welke vragen worden behandeld die gesteld kunnen worden op het tentamen?
  • Er zijn geen mogelijke vragen behandeld

Eiwitvorming

In de cel vindt eiwit- en vesiculair (alles in de cel wat een functie heeft: lysosomen, mitochondriën, etc.) transport plaats. Een cel zit stampvol met eiwitten (een paar miljard). Deze eiwitten zitten heel dicht op elkaar. Een aantal van deze eiwitten zijn ribosomen. Tussen de ribosomen bewegen zich nog meer eiwitten, met allemaal een eigen functie.

Vorming eiwitten:

• De eerste translatie van mRNA begint in het cytosol op een vrij ribosoom: het RNA van het ribosoom voert de chemische reactie voor de translatie uit
  • Dit RNA heet een ribozym (enzym)
• Translatie vindt plaats van 5’ → 3’
  • Een ribosoom begint dus altijd aan de 5’ kant
• Uit het ribosoom komt altijd eerst het N-terminale deel van het eiwit → bepaalt de bestemming van het eiwit
  • Aan het N-terminale deel van 30% van de eiwit zit een ‘signaal’-sequentie (een aminozuurvolgorde die functioneert als “adreslabel), deze is specifiek voor de eindlocatie:” 
    • De N-terminus bestaat uit een aminozuur en een ongebonden aminogroep
    • De C-terminus is het andere uiteinde van de eiwitketen: een aminozuur met een ongebonden carboxygroep
  • De 70% met geen signaalsequentie blijft in het cytosol → cytosolische lokalisatie van het eiwit
    • Cytosol is cytoplasma zonder organellen
• In de aminozuurvolgorde van het eiwit zit informatie die zegt waar het eiwit heen moet gaan
  • Dit zijn onafhankelijke signalen die ook aan een ander eiwit geplakt kunnen worden

Uit een ribosoom komt een eiwit dat geen structuur heeft → het moet vouwen om functioneel te worden. In 70% van de gevallen zijn de eiwitten verkeerd, kunnen ze geen partner vinden voor een eiwitcomplex of zijn ze verkeerd gevouwen. Deze eiwitten worden direct weer afgebroken. Als dit niet gebeurt ontstaan er aggregaten, dit is het geval bij de ziekte van Huntington of Alzheimer. De eiwitten gaan aan elkaar klonteren.De cel wil dus voorkomen dat er aggregaten ontstaan.

Het eiwit dat het ribosoom uit komt moet het ER in. Hiertussen zit een hydrofoob membraan → eiwitten moeten op een bepaalde wijze over het membraan heen gaan.

Signaalsequenties

Signaalsequenties zijn dus een soort adreslabels van een aantal aminozuren aan het uiteinde van een eiwit, die het eiwit door membranen naar de

HC10: Prenatale diagnostiek en screening

Algemene informatie

• Welke onderwerpen worden behandeld in het hoorcollege?
  • In dit college worden verschillende methoden van prenatale diagnostiek en screening behandeld en wordt uitgelegd wat precies het verschil tussen diagnostiek en screening is
• Welke onderwerpen worden besproken die niet worden behandeld in de literatuur?
  • Alle onderwerpen in dit college worden ook behandeld in de literatuur
• Welke recente ontwikkelingen in het vakgebied worden besproken?
  • De NIPT is een redelijk recente ontwikkeling op het gebied van prenatale screening
• Welke opmerkingen worden er tijdens het college gedaan door de docent met betrekking tot het tentamen?
  • Er zijn geen opmerkingen met betrekking tot het tentamen gedaan
• Welke vragen worden behandeld die gesteld kunnen worden op het tentamen?
  • Er zijn geen mogelijke vragen behandeld

Prenatale diagnostiek

Voor elke willekeurige zwangere is de kans op een kind met een aangeboren afwijking en/of een verstandelijke beperking 3-5%.

Prenatale diagnostiek heeft meerdere methoden:

• Vruchtwaterpunctie
  • Termijn: week 15/16
  • Naald wordt ingebracht → foetale cellen worden onderzocht
    • Wordt gebruikt voor karyotypering: duurt 2-3 weken
  • 0,3% kans op miskraam 
  • Afbreking: inleiding van de bevalling
• Vlokkentest
  • Termijn: vanaf 11 weken
  • Een stuk foetaal placenta wordt genomen
    • De placenta bestaat uit een moederlijk en kinderlijk deel
    • Er kan transabdominaal) of cervicaal een stuk kinderlijk placenta worden genomen
    • De placenta bestaat uit twee lagen
      • Buitenlaag: korte termijnkweek
      • Binnenlaag: lange termijnkweek
      • De placenta deelt snel → door mozaïek ontstaat er een verschil in de uitslag van korte en lange termijn
    • De uitslag komt vanaf 2 dagen - 2 weken
  • 0,5-1% kans op miskraam Risico miskraam: 1/100 of 1/200
  • Afbreking: curettage/medicamenteus

Prenatale diagnostiek heeft meerdere doelen:

• Karyotypering
• DNA-onderzoek
• Enzymonderzoek

Indicaties invasieve prenatale diagnostiek:

• Maternale leeftijd: dit is in 2015 afgeschaft
• Echo-afwijking
• Verhoogde kans op een kind met een stofwisselingsziekte (DNA- of enzymonderzoek)
• Verhoogde kans op een kind met een aandoening waarvoor DNA-onderzoek mogelijk is (bv. cystic fibrosis)
• Voorgaand kind met een chromosoomafwijking

Het voordeel van prenatale diagnostiek is dat het diagnostisch onderzoek is → hoge betrouwbaarheid. Echter zijn er ook een aantal nadelen. Zo is leeftijd is een slechte voorspeller → 95% van de ingrepen heeft een normale uitslag → er is een ingreeprisico.

Prenatale screening

Bij prenataal screenend onderzoek worden hoog-risico zwangeren geselecteerd en worden zij niet-invasief onderzocht. Er zijn enkele verschillen tussen diagnostiek en screening:

Er zijn enkele uitgangspunten/criteria voor screening, samengesteld door Wilson en

HC12. Glucose en vetmetabolisme

Algemene informatie

• Welke onderwerpen worden behandeld in het hoorcollege?
  • In dit college worden de verschillende cycli van glucose- en vetmetabolisme behandeld
• Welke onderwerpen worden besproken die niet worden behandeld in de literatuur?
  • Alle onderwerpen in dit college worden ook behandeld in de literatuur
• Welke recente ontwikkelingen in het vakgebied worden besproken?
  • Er zijn geen recente ontwikkelingen besproken
• Welke opmerkingen worden er tijdens het college gedaan door de docent met betrekking tot het tentamen?
  • Voor het tentamen hoeven we niet precies alle reactievergelijkingen uit ons hoofd te kennen
• Welke vragen worden behandeld die gesteld kunnen worden op het tentamen?
  • Er zijn geen mogelijke vragen behandeld

Verbranding van glucose in een cel

Carrier moleculen:

Metabolisme is een andere naam voor stofwisseling:

• Alle chemische processen die plaatsvinden in een cel
  • Twee vormen: 
    • Anabolisme (assimilatie): kleine moleculen worden samengevoegd tot grotere stoffen → kost energie
    • Katabolisme (dissimilatie): grotere moleculen worden afgebroken tot kleinere moleculen → energie komt vrij

In de cellen wordt glucose stapsgewijs afgebroken en wordt de energie die vrijkomt opgevangen door carrier moleculen (draagmoleculen). 

Bij verbranding wordt energie overgebracht in carrier moleculen naar een andere route/stofje. Carrier moleculen:

• ATP (adenosine trifosfaat)
  • Een nucleotide die hoge energiefosfaatgroepen draagt
  • Er zijn 3 fosfaatgroepen, bij afsplitsing van de 3^e fosfaatgroep komt energie vrij voor alle cellulaire processen
• NADH (nicotinamide adenine dinucleotide)
  • Draagt elektronen
  • Bij verbranding van stoffen vinden redoxreacties plaats → elektronen worden overgedragen
  • NAD⁺+ H⁺+ 2e^-→ NADH
• FADH₂ (flavin adenine dinucleotide)
  • Ander type elektronen carrier, komt minder voor
  • Kan ook elektronen opnemen/afgeven: FAD wordt FADH₂
• Co-enzym A: 
  • Een acetyl groep carrier → draagt acetyl-CoA
  • Groot molecuul met aan het einde een zwavelgroep → kan binden op acetylgroepen (lange koolstofketens) 
    • Hiermee ontstaat een binding: de acetylgroep wordt geactiveerd: bij binding aan co-enzym A ontstaat acetyl-CoA

Glucose katabolisme:

De verbranding van glucose bestaat uit 3 processen:

1. Glycolyse
2. Citroenzuurcyclus
3. Oxidatieve fosforylering

Hierbij komt ATP vrij. Elektronen worden gedragen door NADH en FADH₂.

Glycolyse:

De glycolyse bestaat uit 10 stappen, waarbij een glucosemolecuul (dat bestaat uit 6 C-atomen) wordt omgezet in 2 pyruvaat moleculen. Belangrijk is dat er zuurstof aanwezig is en dat de reactie dus aeroob is.

1. Aan een glucosemolecuul worden 2 fosfaatgroepen gehangen → fructose 1,6-bifosfaat wordt gevormd
   • Dit kost energie
2. Fructose 1,6-bifosfaat wordt gesplitst in twee suikers die bestaan uit 2 C-atomen → glyceraldehyde 3-fosfaat
3. Twee pyruvaatmoleculen worden gevormd → energie komt vrij in de vorm van 4 ATP

Netto reactie glycolyse: 

• Glucose → 2 pyruvaat + 2 H₂O
• 4 ATP gevormd – 2 ATP gebruikt → 2 ATP
• 2 NAD⁺+ 4 e^-+ 4 H⁺→ 2 NADH + 2 H⁺

Glycolyse vindt plaats in het cytoplasma van de cel. Daarna verplaatst het proces naar de mitochondriën: pyruvaat wordt door een transporteiwit door het

PD6: Mono-genetische diabetes

Algemene informatie

• Welke onderwerpen worden behandeld in het hoorcollege?
  • Deze patiëntdemonstratie gaat over diabetes, met name over het MODY
• Welke onderwerpen worden besproken die niet worden behandeld in de literatuur?
  • Alle onderwerpen in dit college worden ook behandeld in de literatuur
• Welke recente ontwikkelingen in het vakgebied worden besproken?
  • Er zijn geen recente ontwikkelingen besproken
• Welke opmerkingen worden er tijdens het college gedaan door de docent met betrekking tot het tentamen?
  • Er zijn geen opmerkingen met betrekking tot het tentamen gedaan
• Welke vragen worden behandeld die gesteld kunnen worden op het tentamen?
  • Er zijn geen mogelijke vragen behandeld

Glucosegehaltes

Diabetes wordt ook wel suikerziekte genoemd. Bij diabetes zijn er verhoogde glucosegehaltes:

• Nuchter: 7,0 mmol/L of hoger
• Niet nuchter: 11,1 mmol/L of hoger

Bij deze waarden is het risico op complicaties groter. Bij een gestoord nuchter glucosegehalte (> 6,1 en < 7,0 mmol/l) is er risico op het ontwikkelen van diabetes. 

Glucose komt postprandiaal (na de maaltijd) in het bloed. Dit triggert de alvleesklier → produceert insuline. Insuline zorgt ervoor dat de glucose in spier- en vetcellen wordt opgenomen en dat de glucoseproductie door de lever wordt verminderd.

Glucose kan ook postabsorptief (via de lever) gemaakt worden. Met glucagon zorgt de lever ervoor dat er altijd voldoende glucose is → gluconeogenese door de lever.

Orgaansystemen betrokken bij glucosestofwisseling

Er zijn verschillende orgaansystemen betrokken bij de glucosestofwisseling:

• Insulineafgifte: pancreas
  • Eilandjes van Langerhans:
    • Bestaan uit 2000 insulineproducerende β-cellen:
      • Productie van spijsverteringsenzymen (98-99% van het volume van de pancreas)
      • Insuline productie (1-2%)
      • Elke individuele β-cel kan precies de glucose meten → geeft een signaal af dat zorgt voor insulinetoename in het bloed → glucosegehalte neemt af
      • Hebben een sensor- (reageert op een trigger) en secretiefunctie
• Insuline-effect: spieren, vetcellen, lever

Diabetes mellitus type 1

Diabetes mellitus type 1 is een auto-immuunaandoening: het eigen afweersysteem vernietigt insuline-producerende cellen. Deze cellen zijn vrijwel allemaal kapot: er is geen sensor en geen secretiefunctie. Omdat insuline nodig is om te overleven, neemt een glucoseapparaatje de sensorfunctie over en wordt de secretiefunctie overgenomen door de insuline die ingespoten wordt. 

De piekleeftijd van diabetes type 1 is 13 jaar. 50% van de patiënten krijgt de diagnose onder de 18 jaar.

Diabetes mellitus type 2

Type 2 diabetes ontstaat door overgewicht en te weinig beweging. Hierdoor is er onvoldoende effect van insuline → te weinig glucose opname in spier- en vetcellen en te hoge glucoseproductie door de lever. Er ontstaat dus insulineresistentie: de lever blijft insuline aanmaken, maar er wordt niet op gereageerd. Diabetes type 2 heeft een veel langzamer verloop dan type 1, de reactie op insuline wordt steeds iets minder. 

De piekleeftijd voor type 2 diabetes ligt rond de 50 jaar, maar wordt steeds jonger. 

Behandeldoelen

Het doel van de behandeling van diabetes is vooral het voorkomen van problemen door te hoge glucosewaarden:

• Korte termijn complicaties:

HC15+16. Overervingspatronen

Algemene informatie

• Welke onderwerpen worden behandeld in het hoorcollege?
  • In dit college worden een aantal basisbegrippen die horen bij het onderwerp overervingspatronen behandeld
• Welke onderwerpen worden besproken die niet worden behandeld in de literatuur?
  • Alle onderwerpen in dit college worden ook behandeld in de literatuur
• Welke recente ontwikkelingen in het vakgebied worden besproken?
  • Er zijn geen recente ontwikkelingen besproken
• Welke opmerkingen worden er tijdens het college gedaan door de docent met betrekking tot het tentamen?
  • Je moet weten wanneer je het Hardy-Weinberg evenwicht moet toepassen en wanneer niet
• Welke vragen worden behandeld die gesteld kunnen worden op het tentamen?
  • Er zijn geen mogelijke vragen behandeld

Geschiedenis

William Bateson en Archibald Garrod ontdekten in 1908 alkaptonuria als eerste monogenetische aandoening. Hierbij kan aminozuur tyrosine niet goed worden omgezet door een gebrek aan het enzym dat homogentisinezuur omzet.

Victor McKusick is de “vader” van de medische genetica. Hij heeft alle gegevens over monogenetische aandoeningen verzameld in McKusick’s catalog.

Soorten afwijkingen

Er zijn 3 soorten afwijkingen:

• Single gene afwijking/mono-genetische ziekte: er is één mutatie in één gen
  • Mendeliaanse overerving
  • Bijvoorbeeld in het homogentisate 1,2-dioxygenase gen →  alkaptonuria
  • Er zijn 3.820 genen gelinkt aan monogene aandoeningen
• Chromosomale afwijking: er is een kwalitatieve of kwantitatieve afwijking van een chromosoom
  • Bijvoorbeeld trisomie 21
• Multifactoriële afwijking: er zijn meerdere genen betrokken
  • Een polygene overerving in families (lichaamslengte, diabetes mellitus, etc.)

DNA-onderzoek wordt ook buiten de medische wereld gebruikt. De verwantschap tussen mensen kan gebruikt worden om een “cold case” op te lossen. 

Stamboomonderzoek

Bij een mono-genetische ziekte kan men informatie over de diagnose en de wijze van overerving aan de hand van stambomen bekijken. Hiermee kan men de risico’s op een ziekte en de kans op dragerschap berekenen. Echter kan er niet altijd a.d.h.v. stambomen een beslissing gemaakt worden: er kunnen altijd spontane mutaties of uniparentale disomie ontstaan →  kunnen niet van de stamboom afgelezen worden.

Bij stamboomonderzoek wordt er gekeken naar de transmissiepatronen binnen families.

• Familiegeschiedenis
• Proband = de eerste persoon die attentie zoekt voor zijn klachten
• Andere familieleden (zussen en broers)
• Eerstegraads, tweedegraads, derdegraads
• Consaguinous = bloedverwantschap

Begrippen omtrent genetische eigenschappen:

Er worden een aantal begrippen gebruikt om een genetische eigenschap te beschrijven:

• Dominant: wordt met een hoofdletter aangegeven
  • Sterk/puur dominant: het fenotype komt tot expressie wanneer er al één kopie van het allel is
  • Co-dominant
    • AB0-systeem
  • Incompleet/semidominant??
• Recessief: wordt met een kleine letter aangegeven
  • Twee mutante allelen
• Homozygoot: 2 dezelfde genen (RR of rr)
  • Twee mutante of twee wild type allelen
• Heterozygoot: 2 verschillende genen (Rr)
  • Eén mutant en één wild type allel
  • Compound heterozygoot: er zijn twee verschillende mutante allelen
• Hemizygoot: een mutant allel op een X-chromosoom in een man
  • Er kan sprake zijn van een mitochondriale afwijking

Begrippen omtrent genen:

HC18. Triplet expansie ziekte

Algemene informatie

• Welke onderwerpen worden behandeld in het hoorcollege?
  • In dit college worden de triplet expansie ziektes myotone distrofie, fragiele X-syndroom en de ziekte van Huntington besproken
• Welke onderwerpen worden besproken die niet worden behandeld in de literatuur?
  • Alle onderwerpen in dit college worden ook behandeld in de literatuur
• Welke recente ontwikkelingen in het vakgebied worden besproken?
  • Er zijn geen recente ontwikkelingen besproken
• Welke opmerkingen worden er tijdens het college gedaan door de docent met betrekking tot het tentamen?
  • Er zijn geen opmerkingen over het tentamen gemaakt
• Welke vragen worden behandeld die gesteld kunnen worden op het tentamen?
  • Er zijn geen mogelijke vragen behandeld

Myotone distrofie

Myotone distrofie is een voorbeeld van een expansie van een repeat (in dit geval de CTG-volgorde) op chromosoom 19. Het is een dominant overervende aandoening. Deze repeats kunnen instabiel zijn: een deel van de cellen kan een lange repeat hebben terwijl een ander deel een korte repeat heeft. Door overerving kunnen repeats steeds groter worden (anticipatie):

• Normaal: 5-41 repeats
• Premutatie: 42-180 repeats
• Klassieke mutatie: 200-1000 repeats
• Congenitale mutatie: 1000-2000 repeats

Zo’n verlenging of verkorting van een stukje DNA kan zichtbaar gemaakt worden met de “southern blott” techniek. Deze techniek is erop gebaseerd dat korte stukjes DNA sneller voortbewegen dan lange stukjes DNA.

Fragiele X-syndroom

Een andere repeatziekte is het fragiele X-syndroom: een X-gebonden recessieve aandoening. Hierbij is er een repeat van CGG in FMR1 op plaats Xq27:

• Normaal: 5-44 repeats
  • Geen klachten en geen verhoogde kans op fragiele X-offspring
• Intermediate: 45-54 repeats
  • Vrouwen: in 14% van de gevallen verlenging tot premutaties bij de draagster 
• Premutatie: 55-200 repeats
  • Mannen: kans op ataxie en tremo, transmissie is stabiel
  • Vrouwen: kans op vroegtijdige overgang, kans op transmissie naar een volledige mutatie
• Pathologie: >200 repeats
  • Mannen: 100% heeft een verstandelijke beperking
  • Vrouwen: 50% heeft een verstandelijke beperking

Kenmerken:

De belangrijkste kenmerken zijn:

• Matige ernstige mentale retardatie
• Lang gelaat
• Grote, afstaande oren
• Typisch gedrag:
  • Hyperactiviteit
  • Fladderen met armen/handen
  • Verminderd oogcontact
  • In 25% van de gevallen autisme

Bij meisjes met een volle mutatie is er een vergelijkbaar maar milder beeld. 50% heeft een normale intelligentie.

De ziekte van Huntington

Het gen voor de ziekte van Huntington ligt op chromosoom 4p. De ziekte erft autosomaal dominant over. Bij de ziekte van Huntington is er een expansie opgetreden van de repeterende sequentie voor glutamine (CAG) in het huntingtine gen:

1. Doordat glutamine wordt uitgerekt ontstaat er een afwijkend eiwit 
2. Het eiwit gaat in de kern aggregeren
3. De andere eiwitten in de cel vallen weg
4. Er sterven zenuwcellen af

Dit leidt tot de symptomen van de ziekte van Huntington: het niet onder controle hebben van de spieren. De ziekte van Huntington komt gemiddeld tussen het 40^steen 60^stelevensjaar tot uiting. Bij een langere repeat is er een eerdere beginleeftijd:

HC20. Inleiding communicatie en signaaloverdracht

Algemene informatie

• Welke onderwerpen worden behandeld in het hoorcollege?
  • In dit college wordt de eerste basis voor het onderwerp cel communicatie en signaaloverdracht gelegd
• Welke onderwerpen worden besproken die niet worden behandeld in de literatuur?
  • Alle onderwerpen in dit college worden ook behandeld in de literatuur
• Welke recente ontwikkelingen in het vakgebied worden besproken?
  • Er zijn geen recente ontwikkelingen besproken
• Welke opmerkingen worden er tijdens het college gedaan door de docent met betrekking tot het tentamen?
  • Er zijn geen opmerkingen over het tentamen gemaakt
• Welke vragen worden behandeld die gesteld kunnen worden op het tentamen?
  • Er zijn geen mogelijke vragen behandeld

Verspreiden van signalen

Bij communicatie en signaaloverdracht spelen zenders en ontvangers een grote rol:

• Zenders zenden signalen uit
• Ontvangers ontvangen en verwerken signalen

Deze elektrische of chemische signalen verschillen in snelheid → de effecten kunnen heel direct of indirect zijn.

Er zijn verschillende soorten signalen:

• Chemisch: via signaalmoleculen
• Elektrisch: depolarisatie celmembraan

Chemische signalen kunnen op verschillende manieren verspreid worden:

• Endocriene signalen: hormonen → worden aan de bloedbaan afgegeven
  • Lange afstand communicatie
• Paracriene signalen: worden aan extracellulaire vloeistof afgegeven → komen terecht bij de buurtcellen
  • Communicatie tussen cellen bij elkaar in de buurt
• Neuronale signalen: worden d.m.v. een neurotransmitter afgegeven → binden aan een receptor in de targetcellen
  • De neurotransmitter wordt afgegeven in de synapsspleet
  • Communicatie over een iets langere afstand
• Contact-afhankelijke signalen: worden door membraangebonden signaalmoleculen van cel naar cel overgedragen
  • Membraangebonden signaalmoleculen binden aan een receptor van de doelwitcel
  • Er is fysiek contact tussen de cellen

Het effect van een extracellulair signaalmolecuul wordt bepaald door de “cellulaire context”:

• De aan- of afwezigheid van de specifieke receptor van dat molecuul in/op een cel
  • Vb: als een cel geen receptor heeft voor insuline, kan de cel hier niks mee
• De aanwezige intercellulaire signaal- en effectormoleculen

Cellen kunnen zich op verschillende manieren gedragen. Een cel kan:

• Overleven
• Groeien
• Delen
• Differentiëren in een andere cel
• Doodgaan (apoptose)

Deze processen kunnen alleen goed uitgevoerd worden bij goede celcommunicatie.

Soorten receptoren

Het effect van een signaal in de ontvangende cel kan verschillen:

• Snelle reacties: de binding van het signaalmolecuul aan de receptor zorgt gelijk voor een verandering van de functie van het eiwit
• Langzaam: gaat via transcriptie → nieuw RNA maakt nieuwe eiwitten aan

Vaak is er een combinatie van snelle en langzame signalen aanwezig.

Als er een extracellulair signaal hecht op een receptor, ontstaat er een intracellulaire reactie. Deze reactie kan snel of traag plaatsvinden. Er zijn verschillende receptoren:

• Celoppervlakte receptoren: aan de buitenkant van het plasmamembraan
  • Herkennen hydrofiele en grote signaalmoleculen
  • Er zijn 3 hoofdtypen van membraan-gebonden receptoren:
    • Ion-kanaal gekoppelde receptoren: door ligand-receptor binding gaat een kanaal open
    • G-protein gekoppelde receptoren (GPCR’s): doordat ligand bindt aan receptor worden G-eiwitten

HC22. RTK’s en insulinesignalering

Algemene informatie

• Welke onderwerpen worden behandeld in het hoorcollege?
  • In dit college wordt uitgebreid de werking van RTK's en insulinesignalering toegelicht
• Welke onderwerpen worden besproken die niet worden behandeld in de literatuur?
  • Alle onderwerpen in dit college worden ook behandeld in de literatuur
• Welke recente ontwikkelingen in het vakgebied worden besproken?
  • De kort besproken behandeling voor tumoren is een redelijk recente ontwikkeling
• Welke opmerkingen worden er tijdens het college gedaan door de docent met betrekking tot het tentamen?
  • Voor het tentamen hoeven we slechts globaal de verschillende besproken reacties te kennen
• Welke vragen worden behandeld die gesteld kunnen worden op het tentamen?
  • Er zijn geen mogelijke vragen behandeld

RTK’s

Receptor Tyrosine Kinases (RTK’s) zijn enzym-gekoppelde receptoren. Het zijn 2nd messengers. Een voorbeeld van een RTK is de insulinereceptor:

1. Insuline bindt met monomere insulinereceptoren → er vindt dimerisatie van de receptoren plaats: ze komen bij elkaar
2. Het intracellulaire deel van de receptor ondergaat autofosforylering: er komen een aantal gefosforyleerde tyrosines op de RTK: vormen bindingsplaatsen voor verschillende 2nd messenger eiwitten
3. Eiwitten met een affiniteit voor fosfo-tyrosine binden aan de gesfosforyleerde tyrosines → er vormt een intracellulair signaal complex
4. De eiwitten worden door fosforylering actief

Ras-eiwitten:

De meeste receptor tyrosine kinases activeren het monomere G-eiwit Ras. Ras-eiwitten fungeren als “moleculaire schakelaars” die intracellulaire signaalketens controleren:

1. Een signaalmolecuul activeert receptor tyrosine kinases
2. Een adaptor proteïne bindt aan de gefosforyleerde tryosines
3. Ras-GEF (Guanine nucleotide Exchange Factor) bindt aan het aan het adaptor proteïne
4. Ras-GEF zet GDP op het inactieve Ras-eiwit om in GTP → het Ras-eiwit wordt geactiveerd
5. Geactiveerd Ras (met dus gefosforyleerde tyrosines) activeert een proteine kinase cascade, bijvoorbeeld de MAP-kinase route
   • MAP = Mitogen Activated Protein Kinase (mitogeen = celdeling stimulerend)
6. Een geactiveerd Ras bindt met een MAP-kinase die fosforyleert: dit wordt een MAP-kinase kinase kinase genoemd
7. MAP-kinase kinase fosforyleert MAP-kinase kinase
8. MAP-kinase kinase activeert MAP-kinase
9. MAP-kinase stimuleert de celdeling door een aantal “target” eiwitten te fosforyleren

Ras activeert dus de MAP-kinase route

PI3-kinase:

Geactiveerde RTK’s stimuleren ook PI-3 kinase:

1. PI3-kinase zet PIP2 om in PIP3
   • PIP2 en PIP3 zijn eiwitten die met lipiden vast in het membraan zitten
   • Door fosfotyrosine kan PI3-kinase binden en geactiveerd worden → forsoryleert PIP2 naar PIP3
2. Aan PIP3 kunnen andere eiwitten, zoals PDK1, worden verbonden
3. PDK1 bindt aan en activeert Akt
4. Akt activeert Tor (ook een kinase)
   • Tor stimuleert de celgroei via:
     • Inhibering van de eiwitafbraak
     • Stimulering van de eiwitsynthese
   • Geactiveerd Akt remt de apoptose door de fosforylering/remming van het pro-apoptose eiwit Bad → dit zorgt voor het vrijgeven van Bcl2
     • Bcl2 promoot de overleving van de cel

Het effect van PI-3 kinase in omkeerbaar: PIP3 kan door PTEN omgezet worden in PIP2: PTEN haalt de fosfaatgroep van PIP3 af. Er is dus een balans tussen PIP3 en PIP2.

Kankercellen:

De meeste kankercellen

HC23. Therapieën in de maak

Algemene informatie

• Welke onderwerpen worden behandeld in het hoorcollege?
  • In dit college worden mogelijke therapieën voor dystrofine deficiëntie besproken
• Welke onderwerpen worden besproken die niet worden behandeld in de literatuur?
  • Alle onderwerpen in dit college worden ook behandeld in de literatuur
• Welke recente ontwikkelingen in het vakgebied worden besproken?
  • Vrijwel alle besproken therapieën zijn recente ontwikkelingen
• Welke opmerkingen worden er tijdens het college gedaan door de docent met betrekking tot het tentamen?
  • Voor het tentamen is vooral de leesraam van de genetische code belangrijk
• Welke vragen worden behandeld die gesteld kunnen worden op het tentamen?
  • Er zijn geen mogelijke vragen behandeld

Dystrofine

Dystrofine is een schokbreker tijdens de spiercontractie: het verbindt het cytoskelet aan de extracellulaire matrix. Zonder dystrofine zijn de spieren kwetsbaar voor schade en ontstekingen → er is minder bloedtoevoer naar de spieren en te veel calcium. Dit resulteert in verlies van spierfunctie:

• Mensen met de ziekte van Duchenne missen één of meerdere exonen → het leesraam van het eiwit dystrofine is verstoord → de translatie wordt vroegtijdig afgebroken → er ontstaat een niet functioneel dystrofine eiwit
• Mensen met de ziekte van Becker missen ook exonen, maar het leesframe is intact → de translatie kan doorgaan → dystrofine is gedeeltelijk functioneel (is intern korter)

Dystrofine verbindt actine aan het bindweefsel. Zonder dystrofine lopen spiervezels continu schade op tijdens de spiercontractie. Hierdoor is er chronische spierschade: er zijn ontstekingen → leidt tot fibrose. Dit remt het spierherstel. Daarnaast gaat er minder bloed naar de spieren. Bij spiercontractie wordt bloed uit de spier geperst, terwijl er juist meer bloed nodig is. Omdat er geen dystrofine is verwijden de bloedvaten niet. Ook zijn er te veel calciumionen in de spieren → de mitochondria raken beschadigd.

Fouten ontstaan doordat er geen dystrofine eiwitten gemaakt kunnen worden. Tijdens de splicing worden intronen verwijderd en exonen vertaald naar dystrofine. Bij Duchenne missen exon 48, 49 en 50 en passen 47 en 51 niet op elkaar → het leesraam verschuift en de code wordt onleesbaar. Bij Becker mist er nog een exon (51), terwijl 47 wel op 52 past. Hierdoor ontstaat er een eiwit dat in het midden een deel mist, maar doordat de uiteinden wel goed zijn is het eiwit deels functioneel.

De therapie voor Duchenne richt zich op het verbeteren van de spierkwaliteit of spiermassa. Andere therapieën focussen zich op het aanpakken van het gendefect door:

• Exon skipping
• Stopcodon readthrough
• Gentherapie
• Genoom editing

Gentherapie

Bij gentherapie wordt een functioneel gen toegevoegd aan de spiercellen van de patiënt. Hiervan kan dystrofine gemaakt worden. Echter moeten deze genen in de celkernen van spiervezels terecht kunnen komen. Daarom is een microdystrofine ontwikkeld waarbij alleen de cruciale delen zijn behouden → het is klein genoeg om in het adeno-associated virus (AAV) te passen:

• Komt voor in een groot deel van de bevolking
• Infecteert de spier niet
• Heeft de voorkeur voor

HC25. Extracellulaire matrix

Algemene informatie

• Welke onderwerpen worden behandeld in het hoorcollege?
  • In dit college wordt de opbouw en functie van de extracellulaire matrix behandeld
• Welke onderwerpen worden besproken die niet worden behandeld in de literatuur?
  • Alle onderwerpen in dit college worden ook behandeld in de literatuur
• Welke recente ontwikkelingen in het vakgebied worden besproken?
  • Er zijn geen recente ontwikkelingen besproken
• Welke opmerkingen worden er tijdens het college gedaan door de docent met betrekking tot het tentamen?
  • Voor het tentamen dien je in detail de collageensynthese te kennen
• Welke vragen worden behandeld die gesteld kunnen worden op het tentamen?
  • Er zijn geen mogelijke vragen behandeld

De extracellulaire matrix

De extracellulaire matrix (ECM) is een verzameling van extracellulaire moleculen die door cellen worden uitgescheiden. De functies van de ECM zijn:

• Structureel en biochemische ondersteuning
• Celadhesie
• Communicatie
• Differentiatie

De ECM bestaat uit:

• Integrines
• Fibronectines
• Collageenvezels
• Polysacharidecomplexen/proteoglycanen

De ECM zorgt er dus voor dat verschillende weefsels bij elkaar gehouden worden.

Integrines

De inwendige cel wordt door fibronectine en integrine verbonden met de ECM. Integrine dimeren bevinden zich in het plasmamembraan en zijn zowel binnen als buiten de cel verbonden:

• Binnen de cel met adaptor eiwitten die binden aan actinefilamenten
• Buiten de cel met fibronectine dat bindt aan collageenfibrillen

Integrines bestaan uit een α- en een β-keten die samen een dimeer vormen:

• β-ketens verbinden met het cytoskelet
• Er zijn 18 α-ketens en 8 β-ketens die samen 24 verschillende integrines vormen

Een actief integrine kan over de oppervlakte van de cel bewegen. Integrines kunnen op twee manieren geactiveerd worden:

• Intracellulair: confirmatieverandering van de β-subunit zorgt ervoor dat het extracellulaire gedeelte ook verandert
• Extracellulair: confirmatieverandering van het extracellulaire gedeelte zorgt ervoor dat ook het intracellulaire gedeelte verandert

Polysachariden en proteoglycanen

Proteoglycanen zijn polymeren van glycosaminoglycanen: gaan interactie aan met eiwitten in de ECM → vormen proteoglycanen. Proteoglycanen zijn:

• Extreem divers in grootte, vorm en samenstelling
• Hydrofiel
• Gelvormend met verschillende poriegroottes → hebben een filterfunctie voor moleculen
• Celmigratie

Collageen

Collageen is bindweefsel. Kenmerken en functies van collageen zijn:

• Het meest voorkomende eiwit in de ECM: 1/3 van het menselijk eiwit is collageen
• Er zijn 28 types die gevormd worden uit 46 verschillende polypeptideketens
  • Collageen type 1 is het meest voorkomend en is net zo sterk als staal
  • De verschillende typen collageen bestaan uit:
    • Fibrilvormende collageen (type I & II)
      • 3 moleculen vormen samen een triple helix
    • Netwerkvormende collageen (type IV en VI)
    • FACIT’s (type IX, XII, XIV)
    • Transmembrane (type XIII, XVII, XXIII, XXV)
    • Multiplexe collageen (type XVIII)
  • Mutaties in verschillende typen collageen veroorzaken verschillende ziektes:
    • Osteogenesis imperfecte komt voor bij 1:15.000 personen
      • Er zijn 8 subtypes
      • Autosomaal dominant
      • Wordt veroorzaakt door een mutatie van Col1A1 of Col1A2
        • Er zijn meer dan 200 verschillende mutaties
• Geeft stevigheid, elasticiteit, ondersteuning en vorm aan weefsels
• Verleent

Proefeindtentamen van Cel tot Molecuul 

1. Het Low Density Lipoprotein (LDL) is een bloedplasma eiwit, waaraan onder andere cholesterol gebonden is. Dit LDL-gebonden cholesterol wordt door cellen opgenomen m.b.v. de LDL-receptor en vervolgens gebruikt als essentieel onderdeel van de plasmamembraan dan wel voor synthese van steroïdhormonen. Welk celbiologisch proces zorgt ervoor dat het LDL in de cel terecht komt? 
   1. Constitutieve exocytose 
   2. Fagocytose
   3. Gereguleerde exocytose 
   4. Pinocytose 
   5. Receptor-gemedieerde endocytose 
   6. Transcytose 
2. De insuline receptor steekt met één α-helix door de celmembraan en dimeriseert na binding van insuline. Wat is het effect van deze (homo)dimerisatie op het intracellulaire deel van de receptor? 
   1. Activering van fosfatase activiteit
   2. Activering van serine kinase activiteit 
   3. Activering van tyrosine kinase activiteit 
   4. Activering van trimere G-proteine 
3. Een onderzoeker vermoedt dat een specifiek aminozuur in een eiwit gefosforyleerd wordt op een serine op plaats 38. Zijn hypothese is dat deze fosforylering de activiteit van het eiwit reguleert. Als zijn hypothese juist is, welk van de volgende beweringen is dan juist? 
   1. Het gefosforyleerde eiwit zal actief zijn 
   2. Het gedefosforyleerde eiwit zal actief zijn 
   3. Dat kan je niet weten
4. Welke enzymatische activiteiten maken de werking van de second messenger cyclisch AMP, respectievelijk, de post-translationele fosforylering van een eiwit ongedaan? 
   1. Adenylyl cyclase – fosforylase
   2. Fosfodiesterase–proteinfosfatase 
   3. Fosforylase-protease
   4. Nuclease - signal peptidase 
5. Met welke term wordt secretie van signaalstoffen omschreven met effect op cellen, die op korte afstand van de plaats van secretie liggen? 
   1. Autocrien
   2. Endocrien 
   3. Exocrien
   4. Paracrien 
6. Een enzym met een hoge Km voor zijn substraat raakt al bij lage substraatconcentraties verzadigd. 
   1. Waar
   2. Niet waar 
7. Welk van de volgende metabole processen treft men niet aan in hersenzenuwcellen? 
   1. Citroenzuurcyclus
   2. Gluconeogenese
   3. Glycolyse
   4. Oxidatieve fosforylering 
8. Naast glucose kunnen ook vetzuren dienen als energiebron voor cellen. Welk verschijnsel zal optreden als er veel vetzuren en weinig glucose verbrand wordt? 
   1. Ketoacidose
   2. Melkzuur acidose
   3. Respiratoire acidose 
9. Na neuronale activatie produceren endotheelcellen stikstofmonoxide (NO), hetgeen de gladde spiercellen ontspant en waardoor de bloedvaten verwijden. Welk molecuul speelt hierbij een signaalrol in de gladde spiercel? 
   1. Ca2+
   2. Cyclisch AMP
   3. Cyclisch GMP
   4. Nositol-3-fosfaat 

10.Welk van de volgende uitspraken over membraanvloeibaarheid is correct? 

1. Neemt toe als de lengte van de vetzuurketens toeneemt 
2. Neemt toe als de temperatuur daalt 
3. Neemt toe als het percentage cholesterol toeneemt 
4. Neemt toe als het percentage onverzadigde vetzuren toeneemt 

11. Rangschik onderstaande moleculen op de mate van spontane doorlaatbaarheid door een fosfolipide-bilaag (van hoog naar laag). 

• Fructose 
• NO
• PO4 
• Methanol
• Glycerol 

1. 1>5>4>2>3 
2. 2>4>5>1>3 
3. 3>1>5>4>2 
4. 4>3>5>2>1 
5. 2>4>5>3>1 

12.Welk van de volgende signaalstoffen kan spontaan de celmembraan passeren en aan een intracellulaire receptor binden waardoor een effect uitgeoefend wordt op regulatie van gentranscriptie? 

1. Acetylcholine 
2. Adrenaline 
3. Cortisol 
4. Glucagon 
5. Insuline 

13.Welk van de volgende stoffen remt de cytokinese? 

1. Cytochalasine 
2. Peniciline
3. Taxol
4. Tetracycline 
5. Vinblastine 

14.Welk van de volgende intermediaire filamenten komen tot expressie in neuronale cellen 

1. Cytokeratines
2. Vimentines
3. Neurofilamenten 

15. Welk van de volgende collageenprocessing stappen is