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Copy number variation kurz CNV deutsch Kopienzahlvariation bezeichnet eine Form struktureller Variation des Erbguts kurz

Copy number variation

Copy number variation (kurz CNV, deutsch Kopienzahlvariation) bezeichnet eine Form struktureller Variation des Erbguts (kurz SV, englisch structural variation), die Abweichungen der Anzahl der Kopien eines bestimmten DNA-Abschnittes innerhalb eines Genoms erzeugt. Wurde zunächst angenommen, dass Gene im Genom in der Regel in zwei Kopien vorliegen (je eine Kopie pro Chromosomensatz), so zeigten einige Gene eine Variation der Genkopienzahl zwischen verschiedenen Individuen. So kann ein Gen in nur einer Kopienzahl vorliegen (Gendeletion) oder in mehr als drei oder vier Kopien (Genduplikation). Gene können auch vollständig fehlen (homozygote Gendeletion). Ähnlich wie mit Einzelnukleotid-Polymorphismen (oder SNPs) lassen sich auch aufgrund des Vorkommens bzw. Fehlens von CNVs Individuen voneinander eindeutig unterscheiden. CNVs können Auswirkungen auf die Prädisposition für bestimmte Erkrankungen haben. Verglichen mit SNPs erzeugen CNVs eine größere Anzahl von Erbgut-Unterschieden zwischen Personen, wenn man die Anzahl der durch CNVs betroffenen DNA-Bausteine (Nukleotide) zu Grunde legt.

Beispiele für Arten der Chromosomenmutation

Analysemethoden Bearbeiten

Zur CNV-Identifizierung im Genom werden sowohl auf Mikroarrays basierende Techniken als auch immer häufiger die DNA-Sequenzierung, insbesondere Methoden des Second Generation Sequencing verwendet. Eine Analyse von Daten einer Pilotstudie des 1000-Genome-Projektes ermöglichte die Identifizierung von 28.000 CNVs in den Genomen von 185 Individuen mit vier verschiedenen DNA-Sequenz basierten Analysemethoden. Diese vier Methoden umfassen die Endpaar-Sequenzierung und deren bioinformatische Analyse (paired-end mapping), die direkte Alinierung von DNA-Sequenzen über die Endstellen (oder "Bruchpunkte") von CNVs (split-read analysis), die Sequenztiefenanalyse (read-depth analysis) und die Verwendung von bioinformatischen Methoden zur Sequenz-Assemblierung (sequence assembly). Im Gegensatz zu Mikroarray-basierten Techniken ermöglicht die DNA-Sequenzierung die Auffindung einer größeren Zahl an Klassen struktureller Variationen, inklusive Inversionen und Translokationen.

Medizinische Bedeutung Bearbeiten

Schematische Darstellung des nicotinischen ACh-Rezeptors

Duplikationen und Deletionen können je nach Größe (Länge) des betroffenen DNA-Abschnitts und je nach Gen-Dichte der betroffenen Chromosomenregion sehr unterschiedliche Wirkungen haben. Zunächst können gen-freie Zonen, ein Teil eines Gens, ein komplettes Gen, oder mehrere Gene betroffen sein. Dann hängen die Folgen von der Funktion der betroffenen Gene ab. Hier reicht das Spektrum von tödlich (Fehlgeburt) bis harmlos. Zudem kann – auch innerhalb einer Familie – die Durchschlagskraft (Penetranz und Expressivität) einer solchen genetischen Abweichung von Person zu Person höchst unterschiedlich sein (0–100 %).

Da bei Deletionen ein Teil der Erbinformation nur einfach statt doppelt vorhanden ist oder gar völlig fehlt, ist die Möglichkeit von hierdurch verursachten Störungen einleuchtend. Störungen durch Duplikationen sind schwerer zu erklären. Hier gibt es Beobachtungen, dass bei einer zusätzlichen Kopie eines Gens eine übermäßige Gen-Aktivität (Genexpression) entstehen kann. Zum Beispiel können in einem bestimmten Zeitfenster übermäßig viele Bauelemente für einen Rezeptor hergestellt werden, was zu Stress und Fehlentwicklung von Zellen führen kann.

Viele Entwicklungsstörungen, wie etwa Störungen im Autismusspektrum, sind häufig durch Kopienzahlvariationen bedingt – oft durch mehrere gleichzeitig an verschiedenen Orten.

Literatur Bearbeiten

Weblinks Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

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Copy number variation kurz CNV deutsch Kopienzahlvariation bezeichnet eine Form struktureller Variation des Erbguts kurz SV englisch structural variation die Abweichungen der Anzahl der Kopien eines bestimmten DNA Abschnittes innerhalb eines Genoms erzeugt 1 2 Wurde zunachst angenommen dass Gene im Genom in der Regel in zwei Kopien vorliegen je eine Kopie pro Chromosomensatz so zeigten einige Gene eine Variation der Genkopienzahl zwischen verschiedenen Individuen So kann ein Gen in nur einer Kopienzahl vorliegen Gendeletion oder in mehr als drei oder vier Kopien Genduplikation Gene konnen auch vollstandig fehlen homozygote Gendeletion Ahnlich wie mit Einzelnukleotid Polymorphismen oder SNPs lassen sich auch aufgrund des Vorkommens bzw Fehlens von CNVs Individuen voneinander eindeutig unterscheiden CNVs konnen Auswirkungen auf die Pradisposition fur bestimmte Erkrankungen haben Verglichen mit SNPs erzeugen CNVs eine grossere Anzahl von Erbgut Unterschieden zwischen Personen wenn man die Anzahl der durch CNVs betroffenen DNA Bausteine Nukleotide zu Grunde legt 3 Beispiele fur Arten der Chromosomenmutation Inhaltsverzeichnis 1 Analysemethoden 2 Medizinische Bedeutung 3 Literatur 4 Weblinks 5 EinzelnachweiseAnalysemethoden BearbeitenZur CNV Identifizierung im Genom werden sowohl auf Mikroarrays basierende Techniken 4 als auch immer haufiger die DNA Sequenzierung insbesondere Methoden des Second Generation Sequencing verwendet Eine Analyse von Daten einer Pilotstudie des 1000 Genome Projektes ermoglichte die Identifizierung von 28 000 CNVs in den Genomen von 185 Individuen mit vier verschiedenen DNA Sequenz basierten Analysemethoden 2 Diese vier Methoden umfassen die Endpaar Sequenzierung und deren bioinformatische Analyse paired end mapping 5 6 die direkte Alinierung von DNA Sequenzen uber die Endstellen oder Bruchpunkte von CNVs split read analysis 7 8 die Sequenztiefenanalyse read depth analysis 9 10 und die Verwendung von bioinformatischen Methoden zur Sequenz Assemblierung sequence assembly Im Gegensatz zu Mikroarray basierten Techniken ermoglicht die DNA Sequenzierung die Auffindung einer grosseren Zahl an Klassen struktureller Variationen inklusive Inversionen und Translokationen Medizinische Bedeutung Bearbeiten nbsp Schematische Darstellung des nicotinischen ACh RezeptorsDuplikationen und Deletionen konnen je nach Grosse Lange des betroffenen DNA Abschnitts und je nach Gen Dichte der betroffenen Chromosomenregion sehr unterschiedliche Wirkungen haben Zunachst konnen gen freie Zonen ein Teil eines Gens ein komplettes Gen oder mehrere Gene betroffen sein Dann hangen die Folgen von der Funktion der betroffenen Gene ab Hier reicht das Spektrum von todlich Fehlgeburt bis harmlos Zudem kann auch innerhalb einer Familie die Durchschlagskraft Penetranz und Expressivitat einer solchen genetischen Abweichung von Person zu Person hochst unterschiedlich sein 0 100 Da bei Deletionen ein Teil der Erbinformation nur einfach statt doppelt vorhanden ist oder gar vollig fehlt ist die Moglichkeit von hierdurch verursachten Storungen einleuchtend Storungen durch Duplikationen sind schwerer zu erklaren Hier gibt es Beobachtungen dass bei einer zusatzlichen Kopie eines Gens eine ubermassige Gen Aktivitat Genexpression entstehen kann Zum Beispiel konnen in einem bestimmten Zeitfenster ubermassig viele Bauelemente fur einen Rezeptor hergestellt werden was zu Stress und Fehlentwicklung von Zellen fuhren kann 11 12 Viele Entwicklungsstorungen wie etwa Storungen im Autismusspektrum sind haufig durch Kopienzahlvariationen bedingt oft durch mehrere gleichzeitig an verschiedenen Orten 13 14 Literatur BearbeitenM Saitou O Gokcumen An Evolutionary Perspective on the Impact of Genomic Copy Number Variation on Human Health In Journal of molecular evolution Band 88 Nummer 1 Januar 2020 S 104 119 doi 10 1007 s00239 019 09911 6 PMID 31522275 Review V Salpietro A Manole S Efthymiou H Houlden A Review of Copy Number Variants in Inherited Neuropathies In 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4600432 freier Volltext Review G Ramaswami D H Geschwind Genetics of autism spectrum disorder In Handbook of clinical neurology Band 147 2018 S 321 329 doi 10 1016 B978 0 444 63233 3 00021 X PMID 29325621 Review PDF M Woodbury Smith S W Scherer Progress in the genetics of autism spectrum disorder In Developmental medicine and child neurology Band 60 Nummer 5 05 2018 S 445 451 doi 10 1111 dmcn 13717 PMID 29574884 Review freier Volltext Dieser Artikel behandelt ein Gesundheitsthema Er dient nicht der Selbstdiagnose und ersetzt nicht eine Diagnose durch einen Arzt Bitte hierzu den Hinweis zu Gesundheitsthemen beachten Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Copy number variation amp oldid 221955941