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Hotspot Genetik Ein Hotspot heiße Stelle bezeichnet in der Genetik Bereiche in der DNA bei denen vermehrt Rekombinatione

Hotspot (Genetik)

Ein Hotspot (‚heiße Stelle‘) bezeichnet in der Genetik Bereiche in der DNA, bei denen vermehrt Rekombinationen stattfinden.

Eigenschaften Bearbeiten

Die Rekombinationsrate in einem Hotspot kann im Vergleich zu den umgebenden DNA-Sequenzen bis zu tausendfach erhöht sein. Die Länge eines Hotspots ist meist zwischen 1,5 und 2 Kilobasen. Im menschlichen Genom existieren über 25.000 Hotspots. In Menschen kommt ein Crossing-over in einem Hotspot durchschnittlich etwa alle 1300 Meiosen vor, in einzelnen Hotspots können alle 110 Meiosen eine Rekombination stattfinden. Hotspots sind empfindlicher für einen DNA-Schaden und eine teilweise fehlerhafte DNA-Reparatur und dienen möglicherweise einer erhöhten Rekombinationsrate.

Vermutlich ist das Protein PRDM9 eine Folge einer Rekombination in einem Hotspot in Säugern.

aDNA Bearbeiten

In der aDNA-Forschung wird als Hotspot eine Stelle bezeichnet, an der besonders häufig postmortale Veränderungen im DNA-Strang beobachtet werden.

Nach dem Tod eines Lebewesens beginnt sofort die Autolyse (Zersetzung) molekularer Zellbestandteile, darunter auch des Erbgutes, der DNA. Die Zersetzungsprozesse führen nicht immer zur vollständigen Zerlegung der DNA-Stränge, sondern können auch Strukturveränderungen an einzelnen Basen oder Basenpaaren hervorrufen, die zu Reproduktionsfehlern bei der technischen Vervielfältigung (Polymerase-Kettenreaktion, PCR) und damit indirekt zu Lesefehlern bei der Sequenzierung führen. Diese Strukturveränderungen werden als damage (deutsch: „Beschädigung“) bezeichnet. Sie können gehäuft an, und in der Nähe von Positionen im DNA-Molekül auftreten, an denen auch bevorzugt Rekombinationsfehler (Punktmutationen) im lebenden Organismus vorkommen (mutational hotspots). Solche, eventuell strukturbedingt labileren, Bereiche werden als Hotspots bezeichnet.

An diesen Hotspots ist eine Unterscheidung zwischen In-vivo-Mutation und postmortaler Veränderung anhand herkömmlicher Aufbereitungs- und Sequenzierungsverfahren nicht vollständig möglich. Die Behandlung der Proben vor der PCR mit Uracil-N-Glycosylase führt zur Zerstörung veränderter Molekülreste. Daneben werden statistische Methoden genutzt, um aDNA-Sequenzen von postmortalen Artefakten zu „bereinigen“.

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. D. Burnouf, M. Bichara, C. Dhalluin, A. Garcia, R. Janel-Bintz, N. Koffel-Schwartz, I. Lambert, J. F. Lefèvre, J. E. Lindsley, G. Maenhaut-Michel, C. Milhé, R. Lobo-Napolitano, P. Valladier-Belguise, R. P. Fuchs: Induction of frameshift mutations at hotspot sequences by carcinogen adducts. In: Recent results in cancer research. Fortschritte der Krebsforschung. Progrès dans les recherches sur le cancer. Band 143, 1997, S. 1–20, ISSN 0080-0015. PMID 8912408.
  2. Jeffreys AJ, Kauppi L, Neumann R: Intensely punctate meiotic recombination in the class II region of the major histocompatibility complex. In: Nat. Genet. 29. Jahrgang, Nr. 2, Oktober 2001, S. 217–22, doi:10.1038/ng1001-217, PMID 11586303.
  3. Myers S, Bottolo L, Freeman C, McVean G, Donnelly P: A fine-scale map of recombination rates and hotspots across the human genome. In: Science. 310. Jahrgang, Nr. 5746, Oktober 2005, S. 321–4, doi:10.1126/science.1117196, PMID 16224025.
  4. Myers S, Spencer CC, Auton A, et al.: The distribution and causes of meiotic recombination in the human genome. In: Biochem. Soc. Trans. 34. Jahrgang, Pt 4, August 2006, S. 526–30, doi:10.1042/BST0340526, PMID 16856851.
  5. Harris Bernstein, Carol Bernstein and Richard E. Michod (2011). Meiosis as an Evolutionary Adaptation for DNA Repair. Chapter 19 in DNA Repair. Inna Kruman editor. InTech Open Publisher. doi:10.5772/25117.
  6. Hochwagen A, Marais GA: Meiosis: a PRDM9 guide to the hotspots of recombination. In: Curr. Biol. 20. Jahrgang, Nr. 6, März 2010, S. R271–4, doi:10.1016/j.cub.2010.01.048, PMID 20334833.
  7. M. Hofreiter u. a.: DNA sequences from multiple amplifications reveal artifacts induced by cytosine deamination in ancient DNA. In: Nucleic Acids Research 29, 2001, S. 4793–4799.

Literatur Bearbeiten

  • M. T. P. Gilbert u. a.: Post-mortem DNA-damage hotspots in Bison (Bison bison) provide evidence for both damage and mutational hotspots in mitochondrial DNA. In: Journal of Archaeological Science 32, 2005, S. 1053–1060.
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Ein Hotspot heisse Stelle bezeichnet in der Genetik Bereiche in der DNA bei denen vermehrt Rekombinationen stattfinden 1 Inhaltsverzeichnis 1 Eigenschaften 1 1 aDNA 2 Einzelnachweise 3 LiteraturEigenschaften BearbeitenDie Rekombinationsrate in einem Hotspot kann im Vergleich zu den umgebenden DNA Sequenzen bis zu tausendfach erhoht sein 2 Die Lange eines Hotspots ist meist zwischen 1 5 und 2 Kilobasen Im menschlichen Genom existieren uber 25 000 Hotspots 3 In Menschen kommt ein Crossing over in einem Hotspot durchschnittlich etwa alle 1300 Meiosen vor in einzelnen Hotspots konnen alle 110 Meiosen eine Rekombination stattfinden 4 Hotspots sind empfindlicher fur einen DNA Schaden und eine teilweise fehlerhafte DNA Reparatur und dienen moglicherweise einer erhohten Rekombinationsrate 5 Vermutlich ist das Protein PRDM9 eine Folge einer Rekombination in einem Hotspot in Saugern 6 aDNA Bearbeiten In der aDNA Forschung wird als Hotspot eine Stelle bezeichnet an der besonders haufig postmortale Veranderungen im DNA Strang beobachtet werden Nach dem Tod eines Lebewesens beginnt sofort die Autolyse Zersetzung molekularer Zellbestandteile darunter auch des Erbgutes der DNA Die Zersetzungsprozesse fuhren nicht immer zur vollstandigen Zerlegung der DNA Strange sondern konnen auch Strukturveranderungen an einzelnen Basen oder Basenpaaren hervorrufen die zu Reproduktionsfehlern bei der technischen Vervielfaltigung Polymerase Kettenreaktion PCR und damit indirekt zu Lesefehlern bei der Sequenzierung fuhren Diese Strukturveranderungen werden als damage deutsch Beschadigung bezeichnet Sie konnen gehauft an und in der Nahe von Positionen im DNA Molekul auftreten an denen auch bevorzugt Rekombinationsfehler Punktmutationen im lebenden Organismus vorkommen mutational hotspots Solche eventuell strukturbedingt labileren Bereiche werden als Hotspots bezeichnet An diesen Hotspots ist eine Unterscheidung zwischen In vivo Mutation und postmortaler Veranderung anhand herkommlicher Aufbereitungs und Sequenzierungsverfahren nicht vollstandig moglich Die Behandlung der Proben vor der PCR mit Uracil N Glycosylase fuhrt zur Zerstorung veranderter Molekulreste 7 Daneben werden statistische Methoden genutzt um aDNA Sequenzen von postmortalen Artefakten zu bereinigen Einzelnachweise Bearbeiten D Burnouf M Bichara C Dhalluin A Garcia R Janel Bintz N Koffel Schwartz I Lambert J F Lefevre J E Lindsley G Maenhaut Michel C Milhe R Lobo Napolitano P Valladier Belguise R P Fuchs Induction of frameshift mutations at hotspot sequences by carcinogen adducts In Recent results in cancer research Fortschritte der Krebsforschung Progres dans les recherches sur le cancer Band 143 1997 S 1 20 ISSN 0080 0015 PMID 8912408 Jeffreys AJ Kauppi L Neumann R Intensely punctate meiotic recombination in the class II region of the major histocompatibility complex In Nat Genet 29 Jahrgang Nr 2 Oktober 2001 S 217 22 doi 10 1038 ng1001 217 PMID 11586303 Myers S Bottolo L Freeman C McVean G Donnelly P A fine scale map of recombination rates and hotspots across the human genome In Science 310 Jahrgang Nr 5746 Oktober 2005 S 321 4 doi 10 1126 science 1117196 PMID 16224025 Myers S Spencer CC Auton A et al The distribution and causes of meiotic recombination in the human genome In Biochem Soc Trans 34 Jahrgang Pt 4 August 2006 S 526 30 doi 10 1042 BST0340526 PMID 16856851 Harris Bernstein Carol Bernstein and Richard E Michod 2011 Meiosis as an Evolutionary Adaptation for DNA Repair Chapter 19 in DNA Repair Inna Kruman editor InTech Open Publisher doi 10 5772 25117 Hochwagen A Marais GA Meiosis a PRDM9 guide to the hotspots of recombination In Curr Biol 20 Jahrgang Nr 6 Marz 2010 S R271 4 doi 10 1016 j cub 2010 01 048 PMID 20334833 M Hofreiter u a DNA sequences from multiple amplifications reveal artifacts induced by cytosine deamination in ancient DNA In Nucleic Acids Research 29 2001 S 4793 4799 Literatur BearbeitenM T P Gilbert u a Post mortem DNA damage hotspots in Bison Bison bison provide evidence for both damage and mutational hotspots in mitochondrial DNA In Journal of Archaeological Science 32 2005 S 1053 1060 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Hotspot Genetik amp oldid 195350945