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Muster in der DNA Replikationsursprung im Virus HCMV.

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Präsentation zum Thema: "Muster in der DNA Replikationsursprung im Virus HCMV."—  Präsentation transkript:

1 Muster in der DNA Replikationsursprung im Virus HCMV

2 Grundlegende Definitionen DNA (deoxyribose nucleic acid): Informationsträger für Lebensprozesse (z.B. Vermehrung) DNA (deoxyribose nucleic acid): Informationsträger für Lebensprozesse (z.B. Vermehrung) Gen: Sequenz in der DNA, die ein Protein mit gewisser Funktion codiert Gen: Sequenz in der DNA, die ein Protein mit gewisser Funktion codiert Genom: Gesamtgenbestand einer Zelle Genom: Gesamtgenbestand einer Zelle Genomics: Erforschung von Lebewesen unter voller Kenntnis der DNA-Sequenz Genomics: Erforschung von Lebewesen unter voller Kenntnis der DNA-Sequenz

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

4 DNA ist Doppelhelix

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

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

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

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

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

10 χ 2 -Test auf Gleichverteilung Segmentierung der DNA in 10 gleich lange Abschnitte Segmentierung der DNA in 10 gleich lange Abschnitte Segment12345 beobachtet erwartet Segment beobachtet erwartet

11 χ 2 -Test 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= *(0:10)) v<-cut(l,breaks= *(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 = 0.90 p-Wert = 0.90

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

13 χ 2 -Test auf Poisson-Verteilung 57 Intervalle à 4000 b 57 Intervalle à 4000 b P-Wert = 0.98 P-Wert = 0.98 Anzahl der Palindrome beobachte Intervallzahl erwartete Intervallzahl gesamt5757

14 χ 2 -Test auf maximale Palindromzahl Teilung der DNA in 57 Intervalle à 4000 b Teilung der DNA in 57 Intervalle à 4000 b Schätzwert λ = 5.16 Schätzwert λ = 5.16 größte Beobachtung: 14 größte Beobachtung: 14 P(Maximum 14) = 0.06 P(Maximum 14) = 0.06

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


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