2. Genetische Grundlagen

Das Angelman-Syndrom ist eine neurologische Störung, die zumeist durch einen nachgewiesenen Gendefekt entsteht. Ein Großteil der Angelman-Fälle, je nach Literatur zwischen 80% und 100%, können auf den Verlust einer Genregion oder den Funktionsverlust eines Gens zurückgeführt werden.
Das mittlerweile identifizierte Gen bzw. die betroffene Genregion liegt auf dem langen Arm im proximalen Abschnitt des maternalen 15. Chromosoms (vgl. Sarimski, 1997, S.267 und Williams et al., 2000, S10).
 

2.1 Der menschliche Chromosomensatz

Das menschliche Erbmaterial, die DNA (Desoxyribonucleid acid)1, ist in den Chromosomen schleifenförmig angeordnet. Im Normalfall besitzt der Mensch 23 Chromosomenpaare, also insgesamt 46 Chromosomen. Neben 44 Chromosomen (den sog. Autosomen), die nicht an der Geschlechtsbildung beteiligt sind, gibt es noch zwei Chromosomen (Gonosomen oder Geschlechtschromosomen), die das Geschlecht bestimmen. (Vgl. Pschyrembel, 1993, S.263f) Frauen haben zwei X-Geschlechtschromosomen (46,XX)2, Männer haben ein X- und ein Y-Geschlechtschromosom (46,XY)2. Die 44 Autosomen werden jeweils paarweise nach Größe und Struktur geordnet, gruppiert und von eins bis zweiundzwanzig durchnumeriert. Die beiden Geschlechtschromosomen werden mit X und Y bzw. mit X und X bezeichnet. (Vgl. Hirsch-Kauffmann et al., 1992, S.194f.) Jeweils ein Chromosom pro Chromosomenpaar stammt von der Mutter (maternaler Ursprung, maternales Chromosom), das andere vom Vater (paternaler Ursprung, paternales Chromosom) (vgl. Celle, 2000, S.1). Die Eltern geben im Normalfall jeweils ein Chromosom pro Chromosomenpaar (insgesamt also 23 Chromosomen) an Ihre Kinder weiter.
 

2.2 Die Chromosomenstruktur

Die  Chromosomen haben in der Regel eine X-förmige Struktur. Sie bestehen aus zwei gleichen DNA-Strängen (Schwesterchromatide), die am Zentromer zusammen gehalten werden. Das Zentromer ist der Schnittpunkt der beiden DNA-Stränge (Chromatiden). Nach der Lage des Zentromers, wird das Chromosom strukturiert. Das Zentromer unterteilt das Chromosom in zwei kurze p-Arme (petit - frz. für klein) und zwei lange q-Arme. Die Lage des Zentromers kann entweder relativ mittig (metazentrisch), außerhalb der Mitte (submetazentrisch) oder fast am Ende (akrozentrisch) der DNA-Stränge liegen (Abb.1). (Vgl. Hirsch-Kauffmann et al., 1992, S.193)
 
Abbildung 1:   Schematisierte Chromosomen mit Lage des Zentromers

(Hirsch-Kauffmann et al., 1992, S.193)

Die Gene, die einzelnen Erbeinheiten, sind in den Chromosomen linear aneinandergereiht (vgl. Pschyrembel, 1993, S.263).
Die Lage von Genorten oder -regionen wird nach der Position relativ zum Zentromer beschrieben. Dafür werden die Arme der Chromosomen in Regionen und Banden unterteilt. Diese Regionen und Banden werden vom Zentromer zum Ende der Arme aufsteigend durchnumeriert (Abb. 2). Eine weitere Bezeichnung der Regionen wird aus der Position zum Zentromer hergeleitet. Die Region in der Richtung des Zentromers wird als proximal, die Region Richtung Ende des Chromosomenarms (Telomer) wird als distal bezeichnet. (Vgl. Hirsch-Kauffmann et al., 1992, S.194f.)
Die Region 15q11-q13, in der das Angelman-Syndrom Gen liegt, befindet sich also auf dem 15. Chromosom auf dem langen Arm in der Region 1, Bande 1-3.
 

Abbildung 2:   Schema des Bandenmusters (prominentesten Bande der G-Bandierung) (rechts) und Aufnahme des 15. Chromosoms (links) 

(Hirsch-Kauffmann et al., 1992, S.194 und S.192)

2.3 Die DNA

Die DNA besteht aus Phosphorsäure und Zuckermolekülen als Trägerstruktur und jeweils einer angehängten Base als relevante Erbinformation. Diese Base ist eine der vier möglichen Basen Adenin, Thymin, Cytosin oder Guanin. Jeweils zwei Basen (Basenpaar) sind miteinander verbunden, so daß die DNA eine Doppelstruktur bildet (Abb.3). Die Kombination von den verschiedenen Basenpaaren bildet die einzelnen Gene. Die verschiedenen Kombinationsmöglichkeiten der Basenpaare in den Genen sind der Bauplan für verschiedene Aminosäuren, die aneinandergereiht ihrerseits wieder unterschiedliche Proteine ergeben. Diese Proteine sind also Genprodukte und bestimmen die Entstehung und den Entwicklungsverlauf des Menschen und seiner Organe. Eine Änderung in der ursprünglichen Anordnung der Basenpaaren bezeichnet man als Mutation. Sie verursacht eine fehlerhafte oder ausfallende Proteinproduktion, die die Entstehung und Entwicklung des Menschen empfindlich stören kann.  (Vgl. Celle, 2000, S.1)
 
Abbildung 3:  Schematisierte DNA-Doppelstruktur. Die Zuckermoleküle wer-den von den Phosphatmolekülen zusam-mengehalten. Sie bilden den nicht variablen Teil der DNA. Der variable Teil ist die Sequenz der Basenpaare. 

(Celle. 2000. S.1)

2.4 Das genomische Imprinting

Das genomische Imprinting ist eine in der frühen Embryonalentwicklung stattfindende Prägung einzelner Gene. Die Gene werden je nach elterlichem Ursprung (väterlich oder mütterlich) aktiviert oder deaktiviert. Die Gene, die dem genomischen Imprinting unterliegen, sind also nur auf einem, vom elterlichen Ursprung abhängigen Chromosom aktiv. (Vgl. Glossar - Med. Genetik, o. J., S.3)
Die ursprüngliche paternale oder maternale Herkunft (1. Generation / Großeltern) dieser vererbten Gene bei den Eltern (2. Generation), und damit auch die Prägung, spielen allerdings keine Rolle bei der Vererbung an die Kinder (3. Generation). Die Prägung des vererbten Gens wird gelöscht und nach der elterlichen Herkunft neu geprägt. Somit kann ein Gen in jeder Generation den Ursprung und damit die Prägung wechseln. Die Prägung muß also wieder rückgängig gemacht werden können. (Vgl. Laan et al.,1999, S.166)
Das Imprinting wird mittels Methylrest-Anlagerungen an bestimmte Basen der DNA erreicht. Diesen Vorgang bezeichnet man als Methy-lierung (vgl. Glossar - Med. Genetik, o. J., S.1f).
 
 

 
1    Im deutschen Sprachgebrauch auch DNS (Desoxyribonukleinsäure) genannt.    >>
2    (46,XX) bzw. (46,XY): die Zahl gibt die Gesamtzahl der vorhanden Chromosomen an, die Buchstaben geben die Kombination der Geschlechtschromosomen (Gonosomen) an.  >>