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Muster in der DNA

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

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Muster in der DNA

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Presentation Transcript

  1. Muster in der DNA Replikationsursprung im Virus HCMV

  2. 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 • Genomics: Erforschung von Lebewesen unter voller Kenntnis der DNA-Sequenz

  3. Aufbau der DNA • Nucleotid: stickstoffhaltige Base + Zucker + Phosphatrest • Basen: • Pyrimidine: Thymin, Cytosin • Purine: Adenin, Guanin • DNA ist Polynucleotidkette • Komplement zu ACGT ist TGCA

  4. DNA ist Doppelhelix

  5. Replikation von DNA • Replikation: Prozess des Kopierens von DNA • Initiation der Replikation erfolgt durch das Primosom • Synthese der Tochterstränge erfolgt durch das Replisom • Replikationsursprung: Stelle in der DNA, an der Replikation initiiert wird

  6. Human Cytomegalovirus(HCMV) • Virus: von Proteinhülle (Kapsid) umgebene DNA • HCMV ist Virus der Herpes-Familie und hat Inzidenz von 30-80% (latent) • Länge von HCMV: 229 354 b • in produktivem Zyklus gefährlich für Menschen mit geschwächtem Immunsystem: • Transplantationspatienten • AIDS-Patienten

  7. Human Cytomegalovirus(HCMV) • Auswirkungen (teils lethal): • Lungenentzündung • neurologische Störungen • Magen-Darm-Krankheiten • angeborene Taubheit

  8. Forschungsziel • Auffinden des Replikationsursprungs • Kennzeichen in der DNA-Sequenz sind vermutlich Anhäufungen sogenannter Palindrome • Palindrom: Sequenz, die mit ihrem umgekehrt gelesenen Komplement übereinstimmt, z.B. GGGCATGCCC • Entwicklung eines Impfstoffes

  9. Daten • Positionen der insgesamt 296 Palindrome mit Länge  10 b • zu häufige Palindrome (z.B. AT) zählt man dabei nicht • Hypothese: Palindrome sind auf der DNA gleichverteilt

  10. χ2-Test auf Gleichverteilung • Segmentierung der DNA in 10 gleich lange Abschnitte

  11. χ2-Test auf Gleichverteilung • R-Code: • l<-read.table("HCMV.txt",header=TRUE)[,1] • v<-cut(l,breaks=22935.4*(0:10)) • f<-as.vector(table(v)) • p<-rep(0.1,10) • chisq.test(f,y=NULL,correct=TRUE,p) • p-Wert = 0.90

  12. Homogener Poisson-Prozess • Fasse gleichverteilte Palindrome als unabhängige Treffer auf der DNA auf. • X... Anzahl der Treffer in Teilintervall • hängt nicht von der Position des Teilintervalls ab, nur von dessen Länge • ist für disjunkte Intervalle unabhängig • P(X=k) = λk/k! e-λ

  13. χ2-Test auf Poisson-Verteilung • 57 Intervalle à 4000 b • P-Wert = 0.98

  14. χ2-Test auf maximale Palindromzahl • Teilung der DNA in 57 Intervalle à 4000 b • Schätzwert λ = 5.16 • größte Beobachtung: 14 • P(Maximum  14) = 0.06

  15. Schlussfolgerungen • Sowohl Hypothese der Gleichverteilung der Palindrome als auch der Poisson-Verteilung für die Trefferzahl sind stichhaltig. • Das gezählte Maximum an Treffern ist aber recht unwahrscheinlich, also könnte man Replikationsursprung im zugehörigen Intervall suchen.

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