Frühjahrsprogramm 2008
DNA: Bausteine des Lebens
Konzeption und Kursleitung:
Pascale Ohnsorg
Philipp Taxböck
Michael Röthlisberger
Organisation:
Dr. Peter Jann
Begrüssung, Rückblick
Theorie Restriktionsenzyme
Ansetzen des Verdaues
Auswertung Experiment mtDNA
Kursleiter 3. Teil:
Philip Taxböck & Michael Röthlisberger
Repetition - DNA
Deoxyribonucleic Acid
Desoxyribonucleinsäure
Restriktionsenzym
Restriktion
Enzym
EcoR1
5`-GAATTC-3`
3`-CTTAAG-5`
Dde1
5`-CTNAG-3`
3`-GANTC-5`
Bgl1
5`-GCCNNNNNGGC-3`
3`-CGGNNNNNCCG-5`
Restriktionsenzyme – Herkunft der Namen
Restriktions Bakterium
enzym
Beschreibung
EcoR1
Escherichia
coli
Darm von Tier und Mensch,
gerade Stäbchen
Bacillus
globigii
Harmlos für Menschen,
allgegenwärtig in
herumfliegendem Staub,
Stäbchen
Desulfovibrio
desulfuricans
Sulfat reduzierendes Bakterium,
weit verbreitet, gekrümmte
Stäbchen
Bgl1
Dde1
pUC 19 Plasmid
2686 Basenpaare lang
Warum gibt es
Restriktionsenzyme?
Werner Arber, *1929 in Gränichen
Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 1978
Warum gibt es
Restriktionsenzyme?
Warum gibt es
Restriktionsenzyme?
2
Pause
Wie gross werden
die Fragmente sein?
DNA-Plasmid pUC-19
XXX
1. Schnittstelle bestimmen
 Eco RI: 396
 Bgl I: 245,1813
 Dde I: 171,1081,1490,
1656, 2196, 2622
2. Teilstücke berechnen
Plasmid puc 19
0
Gesamtlänge
2686 bp
2686
500
1000
Etc. ...
2. Teilstücke berechnen
Plasmid puc 19
 Eco RI: 396
0
2686
396
500
1000
Gesamtlänge
2686 bp
2. Teilstücke berechnen
Plasmid puc 19
 Eco RI: 396
0
Eine Schnittstelle
2686
396
500

Ein
Fragment
1000
Länge des Fragmentes: ???
Gesamtlänge
2686 bp
2. Teilstücke berechnen
Plasmid puc 19
 Eco RI: 396
0
Eine Schnittstelle
2686
396
500

Ein
Fragment
Gesamtlänge
2686 bp
1000
Länge des Fragmentes: ???
2. Teilstücke berechnen
Plasmid puc 19
 Eco RI: 396
0
Eine Schnittstelle

Ein
Fragment
2686
Gesamtlänge
2686 bp
396
500
1000
Länge des Fragmentes: 2686 bp
2. Teilstücke berechnen
Plasmid puc 19
 Bgl I: 245,1813
0
Zwei Schnittstellen
2686
245
500

Zwei
Fragmente
1813
Länge der Fragmente:
1000
Gesamtlänge
2686 bp
2. Teilstücke berechnen
Plasmid puc 19
 Bgl I: 245,1813
0
Zwei Schnittstellen
2686
Gesamtlänge
2686 bp
245
500

Zwei
Fragmente
1813
1000
Länge der Fragmente: 1118, 1568
2. Teilstücke berechnen
 Dde I:171,1081,
26220
1490,1656,
2196, 2622
2686171
Drei Schnittstellen

Drei
Fragmente
2196
1656
1490
Plasmid puc 19
Gesamtlänge
2686 bp
500
1000
1081
Länge der Fragmente: 166, 235, 409, 426, 540, 910
Bakterien produzieren
menschliches Insulin Eine der
ersten Anwendungen der
Gentechnologie
Ein Beispiel aus der Praxis: Das
Insulin
Nach dem Essen: Blutzuckerspiegel
Insulin wird von der Bauchspeicheldrüse hergestellt
Der Zuckergehalt im Blut sinkt, da Körperzellen den Zucker durch
aufnehmen und verarbeiten (Energiegewinnung)
Bei fehlendem oder funktionslosem Insulin: Blutzuckerspiegel bleibt
- Durst
- Sehstörungen
- Harndrang
- Infektionen
- Müdigkeit
- Gewichtsverlust
- Kraftlosigkeit
- Koma
Insulin
Ein Beispiel aus der Praxis: Das
Insulin
Gegen die
Zuckerkrankheit gab es
Anfang des 20.
Jahrhunderts kein anderes
Mittel als Hungern.
Ein Beispiel aus der Praxis: Das
Insulin
Frederick Banting hat als
erster Forscher Insulin aus
den Bauchspeicheldrüsen
von Hunden gewonnen
mtDNA-Experiment: Ueberblick
-Mundschleimhaut gewonnen
-mitochondriale DNA (mtDNA) isoliert
-Gezielt eine sehr individuelle Region der mtDNA vervielfältigt
(„HVR1“)
-Vervielfältigte Sequenzen gelesen
Analyse der Sequenzen
mtDNA-Experiment: Die Sequenzen
mtDNA-Experiment:
Die Cambridge Reference Sequence
-Die mtDNA eines/einer Europäer/in wurde sequenziert, die Sequenz
im Jahre 1981 im Fachmagazin „Nature“ publiziert
-inzwischen leicht korrigiert
-Jede heutige mtDNA Analyse zeigt als Resultat die Abweichungen zu
dieser Cambridge Reference Sequence
-Die Abweichungen sind spezifisch für bestimmte Völkergruppen
mtDNA-Experiment: Völkerwanderung
Zwischen 40% und 60% der Europäer (sowie auch die CRS)
gehören einer Haplotyp H Subklasse an.
mtDNA-Experiment: Die Haplogruppen
-Verschiedene Völkergruppen unterscheiden sich also verschieden
stark von der Cambridge Reference Sequence (H2b)
-Die Unterschiede bestehen in verschiedenen Basen-Varianten an
bestimmten Stellen in der mtDNA-Sequenz
-Untersucht man alle diese Stellen, kann man aus der Kombination
dieser Varianten seine „Haplogruppe“ ablesen
-Unsere Analyse reicht nur für einige dieser Stellen, deshalb können
wir unsere mtDNA nicht sicher einer Haplogruppe zuteilen,
sondern nur ungefähr
mtDNA-Experiment: Sequenzunterschiede
D-Loop mit hypervariabler Region 1 (HVR1)
mtDNA: 16569 bp
…AGTCGTAGTCGGTAACTGA…
C
T
mtDNA-Experiment:
Sequenzanalyse in silico
mtDNA-Experiment: Resultate
Position
Cambridge
16278
C
T
16291
C
T
16294
C
T
16296
C
T
19391
T
C
16362
T
Pers. X
C
Pers. Y
Pers. Z
mtDNA-Experiment:
Vergleich der eigenen Daten
-z.B.
www.mitosearch.com
Oder
www.genpat.uu.se/mtDB/
www.isogg.org/famousdna.htm
mtDNA-Experiment: Resultate
Position
Cambridge
16278
C
T
16291
C
T
16294
C
T
16296
C
T
19391
T
C
16362
T
Haplogrou
p
Pers. X
Pers. Y
Pers. Z
C
H?
H?
??
Phylogenie - Stammbäume
ausgestorben
Gibbons
Orang Utan
Gorilla
Schimpanse
Mensch
24 –14 mya
ausgestorben
Heute
Gibbons
Orang Utan
Gorilla
Schimpanse
Mensch
ausgestorben
24 –14 mya
Heute
Gibbons
Orang Utan
Gorilla
20 - 18
Schimpanse
12,5
Mensch
9-6
8-5
ATTT
ATTG
AATA AAAA
ATTT
ATTG
AATA AAAA
Outgroup
ATTT
ATTG
AATA AAAA
TTTT
Verschiedene Homo - Arten
Charles Darwin
Beispiel Adaptive Radiation
Charles Darwin
Vater der Evolutionstheorie
‘On the Origin
of Species‘
Beispiel Adaptive Radiation
- Entwicklung verschiedener
Schnabelformen
- an verschiedene Nahrungsnischen
angepasst
Beispiel Adaptive Radiation
Knospen, Samen,
Früchte
Blätter
Samen, Kerne,
Früchte
Insekten
und Raupen
Beispiel Phylogenetik
19
11
Skabiose
Drei unabhängige
Verbreitungsgebiete
8+1
Scabiosa s. str.
S. columbaria.
Figure 1: Simplified map of the 3 main distribution centers of Scabiosa s. str. and the
number of species.
Wo ist der
Ursprung ?
Beispiel Phylogenetik
- Genmaterial sammeln
- Molekularer Stammbaum
- Eine morphologisch
‘primitivere‘ Art als Referenz
- Verwandtschaftsanalyse
- Herkunft: Europa / Naher
Osten
Wanderung nach Afrika und
Asien (Erdgeschichte)
Skabiose
Molekulare Uhr
Great moments in evolution
Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit!

2. Teilstücke berechnen