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Muster in der DNA. Replikationsursprung im Virus HCMV. Grundlegende Definitionen. DNA (deoxyribose nucleic acid): Informationsträger für Lebensprozesse (z.B. Vermehrung) Gen: Sequenz in der DNA, die ein Protein mit gewisser Funktion codiert Genom: Gesamtgenbestand einer Zelle - PowerPoint PPT Presentation
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Muster in der DNAMuster in der DNA
Replikationsursprung im Virus Replikationsursprung im Virus HCMVHCMV
Grundlegende DefinitionenGrundlegende Definitionen DNA (deoxyribose nucleic acid):DNA (deoxyribose nucleic acid):
Informationsträger für Lebensprozesse Informationsträger für Lebensprozesse (z.B. Vermehrung)(z.B. Vermehrung)
Gen:Gen: Sequenz in der DNA, die ein Protein Sequenz in der DNA, die ein Protein mit gewisser Funktion codiertmit gewisser Funktion codiert
Genom:Genom: Gesamtgenbestand einer Zelle Gesamtgenbestand einer Zelle Genomics:Genomics: Erforschung von Lebewesen Erforschung von Lebewesen
unter voller Kenntnis der DNA-Sequenzunter voller Kenntnis der DNA-Sequenz
Aufbau der DNAAufbau der DNA Nucleotid:Nucleotid: stickstoffhaltige stickstoffhaltige
Base + Zucker + PhosphatrestBase + Zucker + Phosphatrest Basen:Basen:
Pyrimidine: Pyrimidine: TThymin, hymin, CCytosinytosin Purine: Purine: AAdenin, denin, GGuaninuanin
DNA ist PolynucleotidketteDNA ist Polynucleotidkette KomplementKomplement zu ACGT ist TGCA zu ACGT ist TGCA
DNA ist DoppelhelixDNA ist Doppelhelix
Replikation von DNAReplikation von DNA Replikation:Replikation: Prozess des Kopierens Prozess des Kopierens
von DNAvon DNA Initiation der Replikation erfolgt Initiation der Replikation erfolgt
durch das durch das PrimosomPrimosom Synthese der Tochterstränge erfolgt Synthese der Tochterstränge erfolgt
durch das durch das ReplisomReplisom Replikationsursprung:Replikationsursprung: Stelle in der Stelle in der
DNA, an der Replikation initiiert wirdDNA, an der Replikation initiiert wird
Human CytomegalovirusHuman Cytomegalovirus(HCMV)(HCMV)
Virus:Virus: von Proteinhülle (Kapsid) umgebene von Proteinhülle (Kapsid) umgebene DNADNA
HCMV ist Virus der Herpes-Familie und hat HCMV ist Virus der Herpes-Familie und hat Inzidenz von 30-80% (latent)Inzidenz von 30-80% (latent)
Länge von HCMV: 229 354 bLänge von HCMV: 229 354 b in produktivem Zyklus gefährlich für in produktivem Zyklus gefährlich für
Menschen mit geschwächtem Immunsystem:Menschen mit geschwächtem Immunsystem: TransplantationspatientenTransplantationspatienten AIDS-PatientenAIDS-Patienten
Human CytomegalovirusHuman Cytomegalovirus(HCMV)(HCMV)
Auswirkungen (teils lethal): Auswirkungen (teils lethal): LungenentzündungLungenentzündung neurologische Störungenneurologische Störungen Magen-Darm-KrankheitenMagen-Darm-Krankheiten angeborene Taubheitangeborene Taubheit
ForschungszielForschungsziel Auffinden des ReplikationsursprungsAuffinden des Replikationsursprungs Kennzeichen in der DNA-Sequenz Kennzeichen in der DNA-Sequenz
sind vermutlich Anhäufungen sind vermutlich Anhäufungen sogenannter Palindromesogenannter Palindrome
Palindrom:Palindrom: Sequenz, die mit ihrem Sequenz, die mit ihrem umgekehrt gelesenen Komplement umgekehrt gelesenen Komplement übereinstimmt, z.B. GGGCATGCCCübereinstimmt, z.B. GGGCATGCCC
Entwicklung eines ImpfstoffesEntwicklung eines Impfstoffes
DatenDaten Positionen der insgesamt 296 Positionen der insgesamt 296
Palindrome mit Länge Palindrome mit Länge 10 b 10 b zu häufige Palindrome (z.B. AT) zählt zu häufige Palindrome (z.B. AT) zählt
man dabei nichtman dabei nicht Hypothese: Palindrome sind auf der Hypothese: Palindrome sind auf der
DNA gleichverteiltDNA gleichverteilt
χχ22-T-Test auf Gleichverteilungest auf Gleichverteilung Segmentierung der DNA in 10 gleich lange Segmentierung der DNA in 10 gleich lange
AbschnitteAbschnitteSegmentSegment 11 22 33 44 55beobachtetbeobachtet 2929 2121 3232 3030 3232erwarteterwartet 29.629.6 29.629.6 29.629.6 29.629.6 29.629.6SegmentSegment 66 77 88 99 1010beobachtetbeobachtet 3131 2828 3232 3434 2727erwarteterwartet 29.629.6 29.629.6 29.629.6 29.629.6 29.629.6
χχ22-T-Test auf Gleichverteilungest auf Gleichverteilung R-Code:R-Code:
l<-read.table("HCMV.txt",header=TRUE)[,1]l<-read.table("HCMV.txt",header=TRUE)[,1] v<-cut(l,breaks=22935.4*(0:10))v<-cut(l,breaks=22935.4*(0:10)) f<-as.vector(table(v))f<-as.vector(table(v)) p<-rep(0.1,10)p<-rep(0.1,10) chisq.test(f,y=NULL,correct=TRUE,p)chisq.test(f,y=NULL,correct=TRUE,p)
p-Wert = 0.90p-Wert = 0.90
Homogener Poisson-ProzessHomogener Poisson-Prozess Fasse gleichverteilte Palindrome als Fasse gleichverteilte Palindrome als
unabhängige Treffer auf der DNA auf. unabhängige Treffer auf der DNA auf. X... Anzahl der Treffer in TeilintervallX... Anzahl der Treffer in Teilintervall
hängt nicht von der Position des hängt nicht von der Position des Teilintervalls ab, nur von dessen LängeTeilintervalls ab, nur von dessen Länge
ist für disjunkte Intervalle unabhängigist für disjunkte Intervalle unabhängig P(X=k) = P(X=k) = λλkk/k! e/k! e--λλ
χχ22-T-Test auf Poisson-est auf Poisson-VerteilungVerteilung
57 Intervalle à 4000 b57 Intervalle à 4000 b P-Wert = 0.98P-Wert = 0.98
Anzahl der PalindromeAnzahl der Palindrome beobachte Intervallzahlbeobachte Intervallzahl erwartete Intervallzahlerwartete Intervallzahl0-20-2 77 6.46.433 88 7.57.544 1010 9.79.755 99 10.010.066 88 8.68.677 55 6.36.388 44 4.14.1 99 66 4.54.5
gesamtgesamt 5757 5757
χχ22-T-Test auf maximale est auf maximale PalindromzahlPalindromzahl
Teilung der DNA in 57 Intervalle à Teilung der DNA in 57 Intervalle à 4000 b4000 b
Schätzwert Schätzwert λλ = 5.16 = 5.16 größte Beobachtung: 14größte Beobachtung: 14 P(Maximum P(Maximum 14) = 0.06 14) = 0.06
SchlussfolgerungenSchlussfolgerungen Sowohl Hypothese der Sowohl Hypothese der
Gleichverteilung der Palindrome als Gleichverteilung der Palindrome als auch der Poisson-Verteilung für die auch der Poisson-Verteilung für die Trefferzahl sind stichhaltig.Trefferzahl sind stichhaltig.
Das gezählte Maximum an Treffern Das gezählte Maximum an Treffern ist aber recht unwahrscheinlich, also ist aber recht unwahrscheinlich, also könnte man Replikationsursprung im könnte man Replikationsursprung im zugehörigen Intervall suchen.zugehörigen Intervall suchen.
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