Az élőlényekben, illetve azok egyetlen sejtjében

---

 

1 

G

G

E

E

N

N

O

O

M

M

I

I

K

K

A

A

 

 

 

 

Fogalmak  A  genom  az  élőlényekben,  illetve  azok  egyetlen  sejtjében 

található  öröklési  anyag  (DNS)  teljes  állománya.  A  genetika  a  tulajdonságok  öröklésével, 

egyes  gének  szerkezetével  és  működésével  foglalkozik.  A  genomika  a  genom  vizsgálatával 

foglalkozó tudomány. 1995-ben „született”, amikor meghatározták az első sejtes élőlény (a 

Haemophilus  influenzae  baktérium)  teljes  DNS-szerkezetét  (nukleotidsorrendjét).  A 

genomika  tárgya  az  élőlény  génjeinek,  illetve  DNS-ének  összessége.  A  genomika  tehát 

vizsgálja az egyes genomok szerkezetét, a gének eloszlását, számát, méretét, a génnek nem 

tekinthető  DNS-szakaszok  (intergénikus,  gének  közti  régiók)  szerkezetét,  elhelyezkedését, 

biológiai  szerepét,  összehasonlítja  a  különböző  genomokat  egymással.  A  genomika 

megismeri  a  DNS-szerkezetet  és  annak  ismeretében  keresi  meg  az  egyes  DNS-szakaszok 

funkcióit.  

A  genomika  főbb  területei  (1)  Strukturális  (szerkezeti)  genomika:  nem  foglalkozik  a 

funkcióval, csupán leltárba, veszi a DNS elemeit, a DNS-t alkotó bázisok sorrendjét határozza 

meg.  A  genomikai  módszereket  elsősorban  DNS  szerkezetének  a  vizsgálatára  használják, 

nem pedig a DNS megváltoztatására. A strukturális genomika létrejöttének alapvető feltétele 

a  DNS  szekvenálás  (bázis  sorrend  megállapítása)  módszerének  megalkotása  volt.  A 

tudományterület  létrejöttét  a  DNS  szekvenálás alapozta meg  (Frederick  Sanger,  az  1970-es 

évek eleje), azonban a napjainkban tapasztalható rohamos fejlődés nem az általa kidolgozott 

dideoxi-nukleotid  módszer,  hanem  az  új  generációs,  ún.  high-throughput  (nagy-volumenű) 

szekvenálási technikáknak köszönhető.   

(2) Funkcionális genomika: vizsgálódási területei a transzkriptom (és a proteom) működése, 

változása. A genomikai módszereket elsősorban DNS működésének a vizsgálatára használják. 

Funkción  elsősorban  mRNS-ek  vagy  fehérjék  egyidejű  expressziójának  a  vizsgálatát  értik, 

abban  az  értelemben,  hogy  egy  kezelt  (vagy  beteg)  szövetben  megváltozik-e,  s  ha  igen, 

mennyire az egyes gének kifejeződése.  

(2a)  Transzkriptomika:  a  genomról  képződő  transzkriptumok  (RNS-ek)  összességével 

foglalkozik.  

(2b) Proteomika: a fehérjék összességével foglalkozik.  

 

A genomika további területei:  

Integratív  genomika:  ötvözi  a  genomikai,  sejtbiológiai  tudást  az  informatikával,  s  azt 

vizsgálja, hogyan állnak össze a részek egy működő egésszé.  

Komparatív  (összehasonlító)  genomika:  az  a  tudományterület,  mely  a  különböző  fajok 

genom struktúrája és funkciója közti hasonlóságokat vizsgálja.  

Metabolomika: az anyagcserében résztvevő enzimek összességével foglalkozik.  

In silico genomika: számítógépes predikciókat (jóslatokat, hipotéziseket) ad, egy-egy gén in 

vivo működéséről.  

Farmakogenomika: gyógyszerek és genomok interakcióinak vizsgálata.  

Pszichogenomika:  a  farmakegenomika  ága,  hangulat-javító  (antidepresszáns,  stb.)  szerek 

genomra, génekre gyakorolt hatását vizsgálja.  

 

---

 

2 

 

A Sanger-módszer (Lásd „A molekuláris biológia technológiai arzenálja 

II.”,  DIA  6-9):  in  vitro  DNS  szintézis,  amely  során  izotóppal  jelölik  a  keletkező  új  szálat.  E 

módszer eredeti verziója szerint előállítják a templát DNS egyes szálát (single-stranded DNA; 

ssDNS),  majd  radioaktívan  (újabban  fluoreszcensen)  jelölt  primert  hibridizálnak  hozzá. 

Ezután négyfelé osztják az elegyet és kiegészítő szálat szintetizálnak az eredeti lánchoz dNTP-

k  (dezoxiribonukleotid-trifoszfát)  jelenlétében  (DNS  polimeráz  enzim  segítségével),  minden 

esetben  úgy,  hogy  a  reakcióelegyekben  egy-egy  dideoxi-nukleotid  (ddNTP)  is  jelen  van  (a 

módszer  ennek  köszönheti  másik  közismert  nevét:  dideoxinukleotid-módszer).  A  DNS 

polimeráz hatására megindul a kiegészítő DNS lánc szintézise, de bizonyos esetekben, amikor 

véletlenszerűen  egy  dideoxi  analóg  épül  be  a  „normál”  nukleotid  helyett,  akkor  a  szintézis 

nem  tud  folytatódni,  hanem  megáll  (innen  származik  a  technika  3.  neve:  stop-nukleotid 

módszer, vagy lácterminációs módszer). A ddNTP cukor-foszfát láncáról hiányzik egy hidroxil 

csoport (a szén 3’ helyén, s helyette egy H van), tehát a következő dNTP nem tud hova kötni, 

nem  tud  foszfodiészter  kötést  kialakítani.  Mivel  a  ddNTP-k  kapcsolódása  a  DNS  szálhoz 

véletlenszerűen  történik,  az  egyes  reakciók  véletlenszerűen  állnak  le.  A  kapott  DNS 

fragmenteket  (poliakrilamid)  géleken  megfuttatjuk,  majd  autoradiográfiával  (vagy  a 

fluoreszcens festéket detektálva, megfelelő gerjesztőfénnyel) meghatározzuk a helyzetüket. 

Végül  alulról  felfelé  olvasva  megkapjuk  a  vizsgált  oligonukleotid  szekvenciájának 

komplementerét.  A  DNS-szekvenálás  az  1980-as  évek  végéig  manuálisan  történt.  Ezzel  a 

módszerrel,  egyetlen  ilyen  készüléket  alkalmazva,  a  humán  genom  megszekvenálása  1000 

évebe  telne!!!  (Hogy  a  jelenlegi  tudással  rendelkezzünk  az  emberi  genomot  illetően,  a 

szekvenálást már a Honfoglaló magyaroknak el kellett volna kezdenie )

 

 

 

Automatizált  festék-terminációs  módszer:  az  eljárás  során  a  négyféle 

ddNTP-hez négyféle fluoreszcens anyagot kapcsolnak, és négyféle reakcióelegyben végzik el 

a  DNS  polimeráz  által  vezérelt  reakciót  (DNS  szintézist).  A  reakcióelegyet  ezután  egyetlen 

mintakamrába  helyezik  és  elvégzik  az  elektroforézist.  Megfelelő  gerjesztő  fény 

alkalmazásakor  a  fluoreszcencia  színe  fogja  jelenteni  az  adott nukleotidot,  mely  megfelel  a 

beépült  ddNTP-nek.  Ezeket  automata  méri,  így  napi  10  000  bázisnyi  szekvencia  is 

meghatározható.  Egyetlen  ilyen  automata  készülék  alkalmazása  esetén  a  teljes  humán 

genom  szekvenciájának  meghatározása  1000  évet  venne  igénybe.  Robotok  alkalmazása 

gyorsítja a szekvenálást. 

 

 

 

Nagy-volumenű, újgenerációs szekvenálási módszerek  

MULTIPLEX DNS SZEKVENÁLÁS  



 

Hibridizáció alapú  

o

 

SBH  



 

DNS szintézisen alapuló  

o

 

Piroszekvenálás  

o

 

tSMS    

o

 

SMRT  



 

Nanopórusos technikák  

 

 

 

 

 

---