Grundlagen

Was ist ein Gen?

Ein Gen ist ein DNA-Abschnitt, der ein funktionelles RNA-Produkt hervorbringt; manche Gene codieren zusätzlich ein Protein. Das Genom umfasst die gesamte Erbinformation, einschließlich nichtcodierender und regulatorischer DNA. Das menschliche haploide Kerngenom enthält rund 3,1 Milliarden Basenpaare und etwa 20.000 proteincodierende Gene.

Kernpunkte

  • Die meisten kernhaltigen Körperzellen enthalten 46 Chromosomen und viele DNA-Abschnitte mit unterschiedlichen Funktionen.
  • Rund 20.000 proteincodierende Gene machen weniger als 2 Prozent des Genoms aus.
  • Viele Gene liefern funktionelle RNAs; ein Teil davon dient als Vorlage für Proteine.
VON DER ZELLE ZUM GENZelleZellkernChromosomDNAGenJede Zelle trägt dieselbe DNA; ein Gen ist ein Abschnitt auf dem Strang.

Von der Zelle zum Gen

Die meisten kernhaltigen Körperzellen enthalten nahezu dieselbe Erbinformation im Zellkern; reife rote Blutkörperchen besitzen zum Beispiel keinen Zellkern. Das Kerngenom liegt in Chromosomen vor, deren DNA um Proteine organisiert ist. Ein Gen umfasst die Bereiche, die für ein funktionelles RNA-Produkt benötigt werden, und kann regulatorische Abschnitte einschließen.

Was ein Gen tut

Die meisten Gene tragen die Anleitung für ein Protein, den eigentlichen Arbeitsstoff der Zelle. Dazu wird das Gen abgelesen und in eine Boten-RNA umgeschrieben, die dann als Vorlage für den Proteinbau dient. Andere Gene liefern funktionale RNA, die selbst nie zu Protein wird. Welche Aufgabe ein Gen hat, hängt von seiner Sequenz ab, also von der Reihenfolge der Basen.

Wie viele Gene, und was dazwischen liegt

Proteincodierende Abschnitte machen nur einen kleinen Teil des Genoms aus. Weitere Bereiche enthalten Gene für funktionelle RNAs, regulatorische Sequenzen und DNA, deren Funktion noch nicht vollständig geklärt ist. Nicht jede funktionelle DNA-Sequenz gilt als Gen; der Begriff hängt von einer klaren biologischen Definition ab. Für eine Genom-Auswertung ist außerdem wichtig, welche Referenz und welche Position gemeint sind.

Was Genome misst. Genome liest Genotypen an definierten Positionen innerhalb von Genen. Jeder Gen-Artikel im Wiki nennt, welche Position welches Gens gemeint ist und was sie aussagt.

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Quellen

  1. 1Gerstein et al., 2007 What is a gene, post-ENCODE? History and updated definition. Genome Research 17:669-681. doi.org/10.1101/gr.6339607
  2. 2Nurk et al., 2022 The complete sequence of a human genome (T2T-CHM13). Science 376:44-53. doi.org/10.1126/science.abj6987