Stellen Sie sich eine Welt vor, in der ein einziger genetischer Fehler das Schicksal eines Menschen für immer verändern kann. Dieses Buch enthüllt die komplexe Realität der Sichelzellenanämie (Drepanozytose), einer heimtückischen Erbkrankheit, die durch eine winzige Punktmutation im Hämoglobin-Gen ausgelöst wird. Entdecken Sie, wie der Austausch einer einzigen Aminosäure – Glutaminsäure durch Valin – die rote Blutkörperchen in starre, sichelförmige Zellen verwandelt, die lebenswichtige Blutgefäße verstopfen und verheerende Organschäden verursachen. Tauchen Sie ein in die autosomal-rezessive Vererbung dieser Krankheit und verstehen Sie, warum sie in bestimmten Bevölkerungsgruppen, insbesondere in Malariagebieten Afrikas, so weit verbreitet ist. Erfahren Sie mehr über den paradoxen Selektionsvorteil, den heterozygote Träger gegenüber Malaria tropica genießen, und die damit verbundenen gesundheitlichen Kompromisse. Das Buch beleuchtet die revolutionären gentechnischen Methoden zum Nachweis des mutierten Gens, einschließlich Gensonden und Restriktionsenzymanalysen, die es ermöglichen, die Krankheit frühzeitig zu erkennen und das Risiko falsch-positiver Ergebnisse zu minimieren. Es werden die verschiedenen Nachweismethoden, wie beispielsweise DNA-Moleküle und Restriktionsenzyme, detailliert beschrieben. Es werden ebenfalls die Vor- und Nachteile der einzelnen Methoden betrachtet. Ergründen Sie die wissenschaftlichen Grundlagen der Sichelzellenanämie, von der molekularen Ursache bis hin zu den neuesten diagnostischen Verfahren, und gewinnen Sie ein tieferes Verständnis für diese globale Gesundheitsherausforderung. Dieses Buch ist eine unverzichtbare Lektüre für Mediziner, Genetiker, Studierende und alle, die sich für die Komplexität der menschlichen Genetik und die Auswirkungen von Erbkrankheiten interessieren. Es bietet einen umfassenden Überblick über die Sichelzellenanämie, einschließlich ihrer Ursachen, Symptome, Diagnose und Behandlung. Es wird auch auf die genetischen Grundlagen der Krankheit und die verschiedenen Mutationen, die zu ihrer Entstehung führen können, eingegangen. Die hier erläuterten Erkenntnisse bieten neue Therapieansätze, die das Leben von Millionen Betroffenen verbessern könnten.
Sichelzellen-Anämie [Drepanozytose]
Eine erbliche Krankheit des Menschen, bei der die roten Blutkörperchen (Erythrozyten) eine sichelartige Form und eine veränderte Hämoglobinstruktur aufweisen. Die Krankheit beruht auf einer Punktmutation des Hämoglobingens, wobei eine Base im DNA-Strang ausgetauscht wurde; Glutaminsäure durch Valin an der 6. Position der b- Polypeptidkette.
normales b-Globin:
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8 ⇒ 146 Aminosäuren insgesamt
Val - His - Leu - Thr - Pro - Glu - Glu - Lys - ...
Sichelzell-b-Globin:
Val - His - Leu - Thr - Pro - Val - Glu - Lys - ...
Schon diese kleine Veränderung vom normalen b-Globingen bewirkt bei homozygot Kranken, dass die veränderten Blutkörperchen von weißen Blutkörperchen angegriffen und aufgelöst werden. Außerdem verstopfen die Sichelzellen wegen ihrer Starrheit feinere Blutgefäße, wodurch die O2-Versorgung von Geweben gestört wird. Ohne medizinische Behandlung sterben homozygot Kranke meist schon in den ersten Lebensjahren.
Autosomal-rezessiver Erbgang: (also geschlechtsunabhängig)
s = mutiertes Sichelzellgen G = gesundes Gen
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
In manchen Bevölkerungsgruppen (vor allem Negriden) ist das Sichelzellgen erstaunlich häufig. So kann der Anteil der heterozygoten Träger in den Malariagebieten Afrikas bis zu 40% betragen. Diese Menschen zeigen nähmlich eine Resistenz gegen Malaria tropica. Sie haben gegenüber den Gesunden einen Selektionsvorteil, da die Entwicklung der Malariaerreger in den abnormen roten Blutkörperchen gestört ist. Allerdings haben heterozygote Träger eine schlechtere Sauerstoffversorgung im Körper und machen bei sportlicher Betätigung früher schlapp.
Nachweis des mutierten Gens (Nukleotid) anhand der Gentechnik:
1. Methode:
Ein kurzkettiges DNA Molekül (ca. 19 Basen), das den ersten Basen des b-Globinstranges komplementär ist, wird künstlich hergestellt. Es wird durch Anbau eines radioaktiven Phosphats markiert (Gensonde). Der zu prüfenden Person werden Zellen entnommen, die DNA daraus gewonnen und an Filter gebunden. Die DNA wird durch vorsichtiges Erhitzen in Einzelstränge aufgelöst. Der markierte Phosphatstrang wird hinzugegeben und bei 55°C bindet sich dieser nur dann, wenn das Gen intakt ist. Ist nur ein einziges Nukleotid verändert, so erfolgt keine dauerhafte Bildung des Doppelstranges und keine Radioaktivität ist im Filter gebunden.
2. Methode:
Der Austausch des Nukleotids zerstört eine Bindungsstelle für ein Restriktionsenzym, die bei dem normalen Globingen vorhanden ist. Man lässt die DNA mit einem Restriktionsenzym reagieren, trennt die entstandenen Spaltstücke durch Elektrophorese und erzeugt davon Einzelstränge. Dann lässt man eine dem b-Globingen entsprechende radioaktiv markierte Einzelstrang DNA (Gensonde) einwirken. Die DNA Spaltstücke, die mit der Gensonde reagieren, müssen aus dem entsprechenden Gen stammen. Ist ein Spaltstück weniger vorhanden als bei gesunder DNA, so ist eine Schnittstelle verlorengegangen.
3. Methode:
Häufig gestellte Fragen
Was ist Sichelzellenanämie (Drepanozytose)?
Sichelzellenanämie ist eine erbliche Krankheit, bei der die roten Blutkörperchen (Erythrozyten) eine sichelartige Form annehmen und eine veränderte Hämoglobinstruktur aufweisen.
Was verursacht Sichelzellenanämie?
Die Krankheit wird durch eine Punktmutation im Hämoglobingen verursacht. Dabei wird eine Base im DNA-Strang ausgetauscht, wodurch Glutaminsäure durch Valin an der 6. Position der b-Polypeptidkette ersetzt wird.
Was sind die Folgen dieser Mutation?
Bei homozygot betroffenen Personen bewirkt diese kleine Veränderung, dass die veränderten Blutkörperchen von weißen Blutkörperchen angegriffen und aufgelöst werden. Außerdem können die Sichelzellen aufgrund ihrer Starrheit feinere Blutgefäße verstopfen, was die Sauerstoffversorgung des Gewebes beeinträchtigt. Unbehandelt führt dies oft zum Tod in den ersten Lebensjahren.
Wie wird Sichelzellenanämie vererbt?
Sichelzellenanämie wird autosomal-rezessiv vererbt, das heißt geschlechtsunabhängig. Man braucht zwei mutierte Sichelzellgene (s), um die Krankheit auszubilden.
Warum ist das Sichelzellgen in manchen Bevölkerungsgruppen häufiger?
In manchen Bevölkerungsgruppen, besonders in Malariagebieten Afrikas, ist das Sichelzellgen häufiger, weil heterozygote Träger (mit einem gesunden und einem mutierten Gen) eine Resistenz gegen Malaria tropica aufweisen und somit einen Selektionsvorteil haben.
Welche Nachteile haben heterozygote Träger des Sichelzellgens?
Heterozygote Träger haben eine schlechtere Sauerstoffversorgung im Körper und ermüden bei sportlicher Betätigung schneller.
Wie kann das mutierte Gen nachgewiesen werden?
Es gibt verschiedene gentechnische Methoden, um das mutierte Gen nachzuweisen, darunter:
- Gensonde (markiertes DNA-Molekül, das an intakte Gene bindet).
- Restriktionsenzyme (die an spezifischen Stellen schneiden und durch die Mutation eine Schnittstelle verlieren können).
- Analyse von DNA-Abschnitten ohne Funktion, die mit der Mutation im Strukturgen gekoppelt sein können.
Wie funktioniert die Gensonden-Methode?
Ein kurzkettiges, komplementäres DNA-Molekül wird radioaktiv markiert (Gensonde). Die DNA der zu prüfenden Person wird aufgetrennt und die Gensonde hinzugegeben. Wenn das Gen intakt ist, bindet die Sonde. Bei einer Mutation erfolgt keine dauerhafte Bindung, und es wird keine Radioaktivität nachgewiesen.
Wie funktionieren Methoden mit Restriktionsenzymen?
Die Mutation kann eine Bindungsstelle für ein Restriktionsenzym zerstören. Man lässt die DNA mit dem Enzym reagieren, trennt die Spaltstücke durch Elektrophorese und lässt eine radioaktiv markierte Gensonde einwirken. Das Fehlen eines erwarteten Spaltstücks deutet auf die Mutation hin.
Gibt es Einschränkungen bei den Nachweismethoden?
Ja, besonders die Methode, die auf Mutationen in DNA-Abschnitten ohne Funktion basiert, ist nicht völlig sicher und kann zu falschen Aussagen führen. Durch die Verwendung verschiedener Restriktionsenzyme kann die Fehlerquote reduziert werden.
- Quote paper
- Leoni Wilhelm (Author), 2000, Sichelzellen-Anämie, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/100570
