Inhoudsopgave
Samenvatting Genoombiologie Deeltoets 1 ..............................................................................2
Hoorcolleges .......................................................................................................................2
Hoorcollege 1. Genome sequencing and assembly ............................................................2
Hoorcollege 2. Epigenomics ........................................................................................... 14
Hoorcollege 3. Gastcollege: Understanding genome functioning by studying its shape ..... 27
Hoorcollege 4. Transposable elements ............................................................................ 36
Journal Club Artikelen ........................................................................................................ 51
Week 1. The complete sequence of a human genome. ..................................................... 51
Week 2. Single-cell multi-omics profiling links dynamic DNA methylation to cell fate
decisions during mouse early organogenesis. .................................................................. 58
Week 3. An atlas of dynamic chromatin landscapes in mouse fetal development.............. 60
Reviews ............................................................................................................................. 64
Review 1. Long Read DNA-sequencing ............................................................................ 64
Review 2. From profiles to function in epigenomics .......................................................... 68
Review 3. Current challenges in understanding the role of enhancers in disease. .............. 70
Review 4.1. The Epigenetic Control of the Transposable Element Life Cycle in Plant
Genomes and Beyond .................................................................................................... 74
Review 4.2. A Field Guide to Eukaryotic Transposable Elements ....................................... 75
,Samenvatting Genoombiologie Deeltoets 1
Hoorcolleges
Hoorcollege 1. Genome sequencing and assembly
Shotgun sequencing = methode om de volgorde van nucleotiden in het DNA bepalen. Eerst
wordt het DNA in fragmenten geknipt, omdat het makkelijker en sneller is om van meerdere
kleine fragmenten de volgorde te bepalen dan van één groot stuk DNA.
• Assembly = de reads worden op basis van overlap aan elkaar geplakt tot een scaffold.
• Structureel annoteren = het bepalen waar de genen liggen en wat de functies van deze
genen zijn.
2
,Sanger sequencing = een methode van sequencing waarbij telkens stap voor stap nieuwe
nucleotiden worden toegevoegd (polymerase), maar ook een chain-terminating inhibitor
aanwezig is. Hierdoor wordt de DNA streng op verschillende lengtes gestopt, waardoor stukken
DNA van verschillende lengtes ontstaan. Deze stukken DNA worden op grootte gescheiden en
de laatste nucleotide kan hiervan bepaald worden. Door van elk stuk DNA de laatste nucleotide
te bepalen kan de volgorde van nucleotiden bepaald worden.
• Sanger sequencing vindt plaats door synthese van DNA, en niet door afbraak van DNA.
• Radioactieve primers hybridiseren het DNA.
• De verlenging van de DNA ketens kan worden gestopt, door chain-terminating inhibitors.
• De polymerase, nucleotiden en chain-terminating inhibitors worden in lage
concentraties toegevoegd.
Voor het bepalen van het menselijke genoom liepen twee projecten tegelijk, beide op een andere
manier. De nieuwe manier was sneller;
• Originele manier -> alle stukken DNA werden verdeeld in hele kleine stukjes en dit werd
apart gesequenced (hierarchical shotgun), dit kost heel veel tijd en een grote database.
• Nieuwe manier -> whole genome shotgun; al het DNA werd gefragmenteerd en werd
tegelijk gesequenced, door overlap werden de stukken DNA gerangschikt.
3
, Short-read sequencing = het genoom wordt in kleine stukjes verdeeld (50 tot 300 basen)
voordat het gesequenced wordt. Short reads kunnen genetische variatie vastleggen.
• 454 (Roche).
• Illumina.
• IonTorrent.
454 sequencing
Het gefragmenteerde DNA krijgt uiteindes, adapters, waardoor stukjes DNA aan een magnetisch
balletje kunnen binden. De adapter sequenties zijn bekend, waardoor primers toegevoegd
kunnen worden voor amplificatie en sequencing. Er wordt per balletje één DNA fragment
geladen.
Het stukje DNA op het balletje wordt vermenigvuldigd met PCR zodat alle plekjes op het balletje
hetzelfde DNA fragment bevatten. De balletjes worden geladen in microscopisch kleine belletjes
en vervolgens vindt de sequencing plaats, in dit geval met luciferase.
Luciferine en energie worden gegeven waardoor luciferase geactiveerd wordt; er ontstaat een
lichtflits. Per nucleotide geeft het een andere kleur lichtflits waardoor er kan worden bepaald
welke nucleotide wordt ingebouwd.
Door polymerase komt PPi vrij, dit kan door
een ander enzym gebruikt worden om APS om
te zetten in ATP. Deze energie wordt
beschikbaar voor luciferase waardoor de
lichtflits ontstaat. Deze lichtflits is sterk
genoeg omdat de reactie vaak plaatsvindt,
omdat het balletje heel veel dezelfde DNA
strengen bevat na de amplificatie.
4
Samenvatting Genoombiologie Deeltoets 1 ..............................................................................2
Hoorcolleges .......................................................................................................................2
Hoorcollege 1. Genome sequencing and assembly ............................................................2
Hoorcollege 2. Epigenomics ........................................................................................... 14
Hoorcollege 3. Gastcollege: Understanding genome functioning by studying its shape ..... 27
Hoorcollege 4. Transposable elements ............................................................................ 36
Journal Club Artikelen ........................................................................................................ 51
Week 1. The complete sequence of a human genome. ..................................................... 51
Week 2. Single-cell multi-omics profiling links dynamic DNA methylation to cell fate
decisions during mouse early organogenesis. .................................................................. 58
Week 3. An atlas of dynamic chromatin landscapes in mouse fetal development.............. 60
Reviews ............................................................................................................................. 64
Review 1. Long Read DNA-sequencing ............................................................................ 64
Review 2. From profiles to function in epigenomics .......................................................... 68
Review 3. Current challenges in understanding the role of enhancers in disease. .............. 70
Review 4.1. The Epigenetic Control of the Transposable Element Life Cycle in Plant
Genomes and Beyond .................................................................................................... 74
Review 4.2. A Field Guide to Eukaryotic Transposable Elements ....................................... 75
,Samenvatting Genoombiologie Deeltoets 1
Hoorcolleges
Hoorcollege 1. Genome sequencing and assembly
Shotgun sequencing = methode om de volgorde van nucleotiden in het DNA bepalen. Eerst
wordt het DNA in fragmenten geknipt, omdat het makkelijker en sneller is om van meerdere
kleine fragmenten de volgorde te bepalen dan van één groot stuk DNA.
• Assembly = de reads worden op basis van overlap aan elkaar geplakt tot een scaffold.
• Structureel annoteren = het bepalen waar de genen liggen en wat de functies van deze
genen zijn.
2
,Sanger sequencing = een methode van sequencing waarbij telkens stap voor stap nieuwe
nucleotiden worden toegevoegd (polymerase), maar ook een chain-terminating inhibitor
aanwezig is. Hierdoor wordt de DNA streng op verschillende lengtes gestopt, waardoor stukken
DNA van verschillende lengtes ontstaan. Deze stukken DNA worden op grootte gescheiden en
de laatste nucleotide kan hiervan bepaald worden. Door van elk stuk DNA de laatste nucleotide
te bepalen kan de volgorde van nucleotiden bepaald worden.
• Sanger sequencing vindt plaats door synthese van DNA, en niet door afbraak van DNA.
• Radioactieve primers hybridiseren het DNA.
• De verlenging van de DNA ketens kan worden gestopt, door chain-terminating inhibitors.
• De polymerase, nucleotiden en chain-terminating inhibitors worden in lage
concentraties toegevoegd.
Voor het bepalen van het menselijke genoom liepen twee projecten tegelijk, beide op een andere
manier. De nieuwe manier was sneller;
• Originele manier -> alle stukken DNA werden verdeeld in hele kleine stukjes en dit werd
apart gesequenced (hierarchical shotgun), dit kost heel veel tijd en een grote database.
• Nieuwe manier -> whole genome shotgun; al het DNA werd gefragmenteerd en werd
tegelijk gesequenced, door overlap werden de stukken DNA gerangschikt.
3
, Short-read sequencing = het genoom wordt in kleine stukjes verdeeld (50 tot 300 basen)
voordat het gesequenced wordt. Short reads kunnen genetische variatie vastleggen.
• 454 (Roche).
• Illumina.
• IonTorrent.
454 sequencing
Het gefragmenteerde DNA krijgt uiteindes, adapters, waardoor stukjes DNA aan een magnetisch
balletje kunnen binden. De adapter sequenties zijn bekend, waardoor primers toegevoegd
kunnen worden voor amplificatie en sequencing. Er wordt per balletje één DNA fragment
geladen.
Het stukje DNA op het balletje wordt vermenigvuldigd met PCR zodat alle plekjes op het balletje
hetzelfde DNA fragment bevatten. De balletjes worden geladen in microscopisch kleine belletjes
en vervolgens vindt de sequencing plaats, in dit geval met luciferase.
Luciferine en energie worden gegeven waardoor luciferase geactiveerd wordt; er ontstaat een
lichtflits. Per nucleotide geeft het een andere kleur lichtflits waardoor er kan worden bepaald
welke nucleotide wordt ingebouwd.
Door polymerase komt PPi vrij, dit kan door
een ander enzym gebruikt worden om APS om
te zetten in ATP. Deze energie wordt
beschikbaar voor luciferase waardoor de
lichtflits ontstaat. Deze lichtflits is sterk
genoeg omdat de reactie vaak plaatsvindt,
omdat het balletje heel veel dezelfde DNA
strengen bevat na de amplificatie.
4
