Ich muss zugeben, dass für mich die Genetik oder Molekularbiologie immer das nervigste am Studium war, irgendwie hat es mich nie interessiert. Ich musste im Labor auch molekularbiologisch Arbeiten und habe PCR durchgeführt und auch Gensequenzierungen gemacht, war aber letzten Endes immer nur das Werkzeug um Proteine zu erzeugen. Als Chemiker fehlt einem da vielleicht auch ein bisschen die Basis. Um es kurz zu machen: Ich bin also nicht der große Genetiker. Dennoch glaube ich, dass ein wenig Wissen über Genetik notwendig ist, um PSSM2 zu verstehen und ich möchte es Euch möglichst einfach vermitteln:
Proteine übernehmen wichtige Funktionen im Organismus: Enzyme sind zum Beispiel Proteine, sie Katalysieren wichtige chemische Vorgänge im Körper wie zum Beispiel bei der Verdauung und der Spaltung der Nahrung in wichtige Bausteine und Energie. Es gibt auch Signalproteine wie Hormone, die Vorgänge im Körper regulieren. Antikörper im Immunsystem sind ebenfalls Proteine. Und ein Großteil der Proteine sind Strukturproteine wie zum Beispiel im Muskel: Myosin und Actin zum Beispiel sind maßgeblich an der Bewegung der Muskulatur beteiligt. Proteine sind aus Aminosäuren aufgebaut. Es gibt hauptsächlich 20 Aminosäuren aus denen alle Proteine aufgebaut sind. Bei der Synthese der Proteinen wird eine Aminosäure an die nächste gehängt. Die meisten Proteine bestehen aus 100-500 Aminosäuren, aber es gibt auch welche die aus 1000 Aminosäuren aufgebaut sind. Aber woher weiß eine Zelle welche Aminosäuresequenz ein bestimmtes Protein besitzt? Da kommt die DNA bzw. das Erbgut ins Spiel. Sie ist sozusagen die Bauanleitung für Proteine. Jede Zelle hat im Zellkern die DNA und somit die Bauanleitung für die Proteine gespeichert. Der Code der DNA wird dann in den Aminosäure Code des Proteins übersetzt, das nennt man die Translation. Das Ganze ist etwas komplizierter, da die DNA selbst nicht direkt zur Proteinsysnthese verwendet wird, sondern zunächst in RNA umgewandelt wird, da die DNA den Zellkern nicht verlassen kann, aber das wäre jetzt zu kompliziert, daher lassen wir den Schritt mal weg. Es gibt insgesamt 4 Basen aus denen die DNA aufgebaut ist. Ein Code aus 3 Basen ergibt immer eine Aminosäure. Man nennt die drei Basen, die eine Aminosäure vorgeben, ein Codon. Insgesamt gibt es 61 Codons für die 20 Aminosäuren, eine Aminosäure wird also meist von mehr als einem Codon vorgeben. Außer die Aminosäure Metheonin, die wird nur von einem Codon kodiert. Diese Aminosäure ist gleichzeitig das Start Codon. Sie zeigt an, dass hier ein Protein anfängt. Dann gibt es noch drei Stopcodons, also die Sequenz die vorgibt, dass das Ende eines Proteins erreicht ist. Und das ist es auch fast schon. Aus der DNA Blaupause wird somit das Protein gebaut. Ist nun aber ein Fehler in der DNA Sequenz, kann das auch ein Fehler in der Proteinsequenz bedeuten. Und da kommen wir nun zum PSSM2. Es ist eine Generkrankung, die durch eine bestimmte Mutation in der DNA verursacht wird. Man muss an dieser Stelle wissen dass es drei verschiedene Mutationen gibt: Es gibt Mutationen im nicht kodierenden Bereich. Nicht die gesamte DNA ist eine Blaupause für Proteine, es gibt auch Teile der DNA, und das sind mehr als 50% die keine Proteinsequenz vorgibt. Das sind die sogenannten Introns. Die genaue Funktion der Introns ist noch nicht bekannt, mir zumindest nicht :-). Die Protein kodierenden Sequenzen sind die sogenannten Exons. Da de Funktion der Introns noch nicht voll verstanden sind, kann man auch nicht wirklich etwas zu Mutationen in dem Bereich sagen. Dann gibt es noch Mutationen in den Exons, die zwei unterschiedliche Konsequenz haben: Eine Mutation einer einzigen Base können dazu führen, dass in dem Protein eine andere Aminosäure eingebaut wird als eigentlich vorgesehen. Das kann erhebliche Auswirkungen haben. Die 20 Aminosäuren sind alle unterschiedlich aufgebaut, sie haben unterschiedliche chemische und elektrochemische Eigenschaften und sind auch unterschiedlich groß und Sperrig. Die Sequenz der Aminosäureabfolge gibt nicht nur die Struktur des Gesamtproteins vor, sondern auch die Interaktion mit anderen Proteinen oder sonstigen Bestandteilen einer Zelle. Bei einem Enzym kann es zum kompletten Verlust der Funktion führen. Bei einem Hormon kann es zum Bindungsverlust an die Rezeptoren führen, was eine Signalweiterleitung verhindert. Bei Strukturproteinen kann es zum Verlust der Struktur kommen. Und dann gibt es noch die Stille Mutation: Wie oben erwähnt gibt es verschiedene Codons, die alle eine Aminosäure kodieren (bis zu vier). Es kann also auch sein, dass eine Base durch eine andere ausgetauscht (mutiert) wurde, die Aminosäure bleibt aber die gleiche. Bei einer stillen Mutation ist die Konsequenz nicht immer bekannt, in einigen Fällen führt eine solche Mutation zu einer Veränderung in der Regulation der Translation des jeweiligen Proteins, also die Häufigkeit in der es hergestellt wird.
Das ist erst einmal das wichtigste, was man wissen muss um die Genetik hinter PSSM2 zu verstehen.
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