Mutatie vs Variant
Mutatie:
- “The changing of the structure of a gene, resulting in a variant form that may be transmitted to subsequent generations, caused by the alteration of single base units in DNA, or the deletion, insertion or rearrangement of larger sections of genes on chromosomes.”
- “A change in the nucleotide sequence of an organism’s DNA or in the DNA or RNA of a virus.”
Variant:
- “An alteration in the most common DNA nucleotide sequence. The term variant can be used to describe an alteration that may be benign, pathogenic or of unknown significance. The term variant is increasingly being used in place of the term mutation.”
- “Differences among individuals in the composition of their genes or other DNA sequences.”
Verschillende typen genetische variatie
- Single nucleotide variants (SNVs) & single nucleotide polymorphisms (SNPs)
- Insertion & deletion (indels)
- Structural variation
Single Nucleotide variant (SNV)
-
Één enkele nucleotide in het DNA verandert
-
Ref: ATCGGGGCCATG
-
Alt: ATCGAGGGCATG
-
Purine: A & G
-
Pyridine: T & C
-
Verschillende typen substituties:
- Transitions
- Transversions
Single nucleotide polymorphism (SNP)
Subtype van een SNV
Een SNP is een SNV die in minstens 1% van een populatie voorkomt
Synonymous vs non-synonymous SNV
Synonymous SNVs: aminozuur verandert niet
ref CTT → codeert voor een leucine alt CTC → codeert voor een leucine
Non-synonymous SNV: aminozuur verandert wel
ref CTT → codeert voor een leucine alt ATT → codeert voor een isoleucine
Insertion & Deletion - Indel
- Insertie of deletie van een aantal nucleotiden in het DNA
- Kunnen 1 tot enkele honderden bp lang zijn
- Kunnen frameshift veroorzaken, maar kunnen ook in-frame zijn
- Inserties en deleties in het DNA noemen we “indels”
Insertie
Ref ACTGACGCATGCATCATGCATGC Alt ACTGACGCATGGTACATCATGCATGC
Deletie Ref ACTGACGCATGCATCATGCATGC Alt ACTGACG - - TGCATCATGCATGC
Structural Variation/genetische variatie
Genetische variatie gaat over een groter stuk DNA
Er zijn 5 typen:
- Inversion
- Translocation
- Duplication
- Insertion
- Deletion
Hoe kom je achter genetische variatie?
Stappen:
Grijs: Referentie genoom
Rood: Reads

Homozygoot vs Heterozygoot
Homozygoot: De frequentie van een positie = 100%
Heterozygoot:
- De frequente van de niet-referentie allel tussen 20-80% ligt
- Dit komen door foutjes met reads
- en hoe vaak het gerepliceerd wordt
Variant annotatie
Variant annotatie: het toewijzen van informatie aan DNA varianten.
Het helpt om de genetische variatie te interpreteren.
Voorbeelden:
- Positie in gen of intergene regio
- Effect van een variant op eiwit
- Sequentie conservatie
- Minor Allele Frequency (MAF)
Voorbeelden
Positie in gen of intergene regio
- Intron
- Coderend exon
- Niet-coderend exon
- Splice site
- UTR
- Promotor regio
- Niet-coderende regio (intergenic DNA)
Splice sites: regios aan de 5’ en 3’ kant van intronen waar het spliceosome de introns spliced
Meest voorkomende splice site sequenties (> 99% van de splice sites):
- Donor site: GT
- Acceptor site: AG
Effect van een variant op eiwit
Het is mogelijk om het effect van een variant te voorspellen, daar zijn namelijk tools voor:
- SIFT
- PolyPhen
- Mutpred
Deze tools voorspellen het volgende:
- Het effect van een variant op de structuur van een eiwit
- Het effect van een variant op de functie van een eiwit
- Eventuele pathogeniciteit van de variant
Sequentie conservatie
Waarom is het interessant om naar sequentie conservatie te kijken wanneer we varianten annoteren?
Wanneer een sequentie over de tijd goed geconserveerd is gebleven, is het waarschijnlijk belangrijk voor de functie van het DNA/eiwit
Wanneer er een mutatie plaatsvindt in een geconserveerde sequentie, is de kans groter dat het effect heeft op de functie van het DNA/eiwit
Er is een tool om conservatie te voorspellen: phyloP
Positieve score: meet conservatie
- langzamere evolutie dan verwacht
- van deze plekken in het DNA is voorspeld dat ze geconserveerd zijn
Negatieve score: meet acceleratie
- snellere evolutie dan verwacht
- van deze plekken in het DNA is voorspeld dat ze snel evolueren
Minor Allele Frequence (MAF)
MAF: De frequentie van de tweede meest voorkomende allel in een populatie.
De formule voor het berekenen van de frequentie: allel met bepaalde varianten / alle gescreende varianten
Pathogeniciteit van een variant
Al deze vormen van annotatie helpen om iets te kunnen zeggen over de pathogeniciteit van een variant.
Een variant kan:
- goedaardig (benign) zijn
- ziekteverwekkend (pathogenic) zijn
- of er is nog niks over bekend (unknown significance)
Waar zijn genetische varianten te vinden?
Databases om genetische varianten te zoeken:
- OMIM – allelic variants
- NCBI dbSNP
- NCBI ClinVar
- NCBI Gene – genomic regions, transcripts, products
Genetische Markers
Genetische markers zijn variabele DNA-sequenties die dienen als herkenningspunten in het genoom
Ze bevinden zich meestal op bekende posities en kunnen worden gebruikt om genetische eigenschappen te traceren
Het kan gebruikt worden om een individu of soort te identificeren
Het kan beschreven worden als de variatie die wordt geobserveerd
Voorbeelden van genetische markers:
- SNPs
- Microsatellieten
Markers kunnen gebruikt worden om bijvoorbeeld:
- Humane evolutie te bestuderen
- Ziektegenen te identificeren
- Genen te identificeren die onze gevoeligheid voor ziekten, toxins of medicijnen beïnvloeden
Hoe analyseer je microsatelliet markers?
Stappen:
- Amplicifeer m.b.v. PCR het aantal repeats in het DNA
- Gebruik primers (~ 20 nt elk) op het DNA naast de repeat regio
- Scheidt vervolgens de PCR producten met gel electroforese
Voorbeelden
SNP als genetische marker
Een specifieke SNP is geïdentificeerd in alle mensen met een bepaalde ziekte
SNP draagt zelf niet bij aan de ziekte, maar de nabijheid van de SNP naast het ziekteverwekkende gen is een indicatie voor het hebben van de ziekte
Deze SNP kan bijvoorbeeld als marker worden gebruikt wanneer de SNP en het ziekteverwekkende gen altijd samen overerven (ze zijn “linked”)
Microsatelliet in forensisch onderzoek
In 1984 was Earl Washington ter dood veroordeeld voor de moord op Rebecca Williams
In 2000 microsatelliet marker analyse gedaan om zijn onschuld te bewijzen
Uit de analyse kwam dat de markers overeen kwamen met Kenneth Tinsley (die al in de gevangenis zat voor een ander vergrijp)