Népegészségügyi genomika Tartalom
Yüklə 0,5 Mb.
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- Az V-ös alvadási faktor Leiden mutációja
- 1. fejezet - A genom szerkezete 1. A genom szerkzet
- 1.2. A genetika rövid története A genetika tudományának területei: Transzmissziós genetika
- 2. A DNS szerkezete
- 2.2. A DNS kémiai összetevői
- DNS: A, T, G, C RNS: A, U, G, C
- A Chargaff szabályok (1955)
- 2.3. DNS kémiai szerkezete
- 2.4. A kettős spirál jellemzői A kettős spirál jellemzői
- A DNS szerkezete többféle formát vehet fel
- Fogalmak Genom
- Genotípus
- 4. A DNS replikáció
- 4.2. A DNS replikáció mechanizmusa
|
Népegészségügyi genomika Népegészségügyi genomika Tartalom 1. A genom szerkezete Error: Reference source not found 1. A genom szerkzet Error: Reference source not found 1.1. Bevezetés a humán genom Error: Reference source not found 1.2. A genetika rövid története Error: Reference source not found 2. A DNS szerkezete Error: Reference source not found 2.1. Genomok Error: Reference source not found 2.2. A DNS kémiai összetevői Error: Reference source not found 2.3. DNS kémiai szerkezete Error: Reference source not found 2.4. A kettős spirál jellemzői Error: Reference source not found 3. A nukleáris genom Error: Reference source not found 3.1. A nukleáris genom Error: Reference source not found 3.2. A mitokondriális genom Error: Reference source not found 4. A DNS replikáció Error: Reference source not found 4.1. A DNS elméletileg lehetséges replikációs módjai Error: Reference source not found 4.2. A DNS replikáció mechanizmusa Error: Reference source not found 4.2.1. Alapfogalmak Error: Reference source not found 4.2.2. A DNS replikáció lépései Error: Reference source not found 4.2.3. A genetikai kód megfejtése: bázissorrendek megismerése Error: Reference source not found 5. Transzkripció Error: Reference source not found 5.1. Transzkripció Error: Reference source not found 5.2. A transzkripció lépései Error: Reference source not found 5.3. RNS típusai Error: Reference source not found 5.4. Transzláció : RNS - > fehérje Error: Reference source not found 5.5. Transzláció lépései Error: Reference source not found 6. Génexprsszió Error: Reference source not found 6.1. Mi az oka annak, hogy egyes gének aktívak, mások pedig inaktívak? Error: Reference source not found 6.2. A transzkripció szövetspecifikus szabályozása Error: Reference source not found 2. Genomikai vizsgálatok Error: Reference source not found 1. Genomikai vizsgálómódszerek Error: Reference source not found 1.1. Általános bemutatás Error: Reference source not found 1.2. Sanger-féle DNS szekvenálás Error: Reference source not found 1.3. Automatizált DNS szekvenálás Error: Reference source not found 1.4. Genom adatbázisok, gének azonosítása Error: Reference source not found 2. A polimeráz láncreakció Error: Reference source not found 2.1. A polimeráz láncreakcióról általában Error: Reference source not found 2.2. Polimeráz láncreakció lépései Error: Reference source not found 2.3. PCR termék detektálása gélelelektroforézissel Error: Reference source not found 2.4. A PCR alkalmazásai Error: Reference source not found 2.5. Génexpresszió változások kimutatása PCR-al Error: Reference source not found 3. Nukleinsav alapú mikrochipek, mikro-array módszerek Error: Reference source not found 3.1. A módszerekről általában Error: Reference source not found 3.2. A génexpressziós vizsgálatok mikrochippel Error: Reference source not found 4. Komparatív genom hibridizáció Error: Reference source not found 5. Fluoreszcencia in situ hibridizáció Error: Reference source not found 3. A DNS alapú szűrővizsgálatok Error: Reference source not found 1. Újszülöttkori szűrések Error: Reference source not found 1.1. Újszülöttkori tömegszűrések módszerei Error: Reference source not found 1.2. Phenylketonuria (PKU) Error: Reference source not found 1.3. Veleszületett hypothyreosis Error: Reference source not found 1.4. Galactosaemia Error: Reference source not found 1.5. Biotinidázhiány Error: Reference source not found 2. Újszülöttkorban szűrhető további genetikai betegségek Error: Reference source not found 2.1. Cystás fibrosis (CF) Error: Reference source not found 2.2. Duchenne-izomdystrophia (DMD) Error: Reference source not found 4. A nemfertőző betegségek genetikai meghatározottsága Error: Reference source not found 1. Daganatos betegségek Error: Reference source not found 1.1. A rák, mint genetikai betegség Error: Reference source not found 1.2. A daganat keletkezésével és progressziójával kapcsolatos gének Error: Reference source not found 1.3. A daganatképződés történései Error: Reference source not found 1.4. Örökletes daganatszindrómák (Familiáris daganatok) Error: Reference source not found 1.4.1. Retinoblastoma Error: Reference source not found 1.4.2. Emlőrák Error: Reference source not found 1.4.3. Vastagbélrák Error: Reference source not found 1.5. Molekuláris rákgenetikai tesztek Error: Reference source not found 2. Szív-érrendszeri betegségek Error: Reference source not found 2.1. Thrombosisok Error: Reference source not found 2.1.1. Az V-ös alvadási faktor Leiden mutációja Error: Reference source not found 2.1.2. Az V-ös alvadási faktor Leiden mutációja Error: Reference source not found 2.2. Aterotrombotikus megbetegedések Error: Reference source not found 2.3. Az aterotrombózis genetikai determinánsainak vizsgálómódszerei Error: Reference source not found 2.4. A magasvérnyomás genetikai háttere Error: Reference source not found 2.5. Az aterotrombózis genetikai háttere Error: Reference source not found 2.5.1. Aminósav anyagcsere (homocisztein) Error: Reference source not found 2.5.2. Hemosztázis tényezők Error: Reference source not found 2.5.3. A gyulladásos folyamatokat befolyásoló tényezők Error: Reference source not found 2.5.4. Endotél diszfunkcióra hajlamosító genetikai eltérések Error: Reference source not found 2.5.5. Az oxidatív stressz mértékét befolyásoló tényezők Error: Reference source not found 2.5.6. A vaszkuláris struktúrát befolyásoló tényezők Error: Reference source not found 5. Az egészségmagatartás genetikai meghatározottsága Error: Reference source not found 1. Fenotípus prevenció Error: Reference source not found 2. Dohányzás Error: Reference source not found 2.1. A nikotin élettani hatása Error: Reference source not found 2.2. A nikotinfüggőség genetikai háttere Error: Reference source not found 2.2.1. A CYP2A6 gén hatása Error: Reference source not found 2.2.2. A dopamin metabolizmusban involvált gének hatása Error: Reference source not found 2.2.3. A dohányzásról való leszokást támogató (gyógy)szerek hatásmechanizmusa Error: Reference source not found 3. Kontrollálatlan alkoholfogyasztás Error: Reference source not found 3.1. Az alkohol metabolizmus Error: Reference source not found 3.2. Az alkohol lebontás sebességét befolyásoló polimorfizmusok Error: Reference source not found 3.3. Az alkohol központi idegrendszeri hatását befolyásoló polimorfizmusok Error: Reference source not found 3.4. Az alkohol- és a nikotin-függőség társulása Error: Reference source not found 4. Elhízás Error: Reference source not found 4.1. Pleiotrop szindrómák Error: Reference source not found 4.2. Tiszta obesitás szindrómák Error: Reference source not found 4.3. Közönséges elhízás Error: Reference source not found 6. A fertőző betegségekkel szembeni fogékonyság genetikai háttere Error: Reference source not found 1. Herpes vírus fertőzések Error: Reference source not found 2. Hepatitis C vírusfertőzés Error: Reference source not found 3. Influenza fertőzés Error: Reference source not found 4. A HIV fertőzés és az AIDS progressziója Error: Reference source not found 5. A tbc és a Mycobacterium fertőzés Error: Reference source not found 6. A malária Error: Reference source not found 7. A genomikai vizsgálatok jogi aspektusai Error: Reference source not found 1. Bevezetés Error: Reference source not found 2. A genetikai információ sajátos természete Error: Reference source not found 3. A genetikai diszkrimináció tilalma Error: Reference source not found 4. Nemzetközi jogi normák Error: Reference source not found 5. Európai jogi normák (Európai Unió, Európa Tanács) Error: Reference source not found 6. Magyar jogszabályok Error: Reference source not found 8. A genomikai vizsgálatok etikai aspektusai Error: Reference source not found 1. Bevezetés Error: Reference source not found 2. Etika, Bioetika és ELSI Error: Reference source not found 3. A genetika etikai aspektusainak történelmi háttere Error: Reference source not found 4. A genetika társadalmi beágyazottságának etikai kérdései Error: Reference source not found 5. A magánszféra védelme, a titoktartás, és a diszkrimináció problémája Error: Reference source not found 6. A fogyatékosság és az életminőség Error: Reference source not found 7. Genetikai tesztek közvetlenül a fogyasztókhoz Error: Reference source not found Az ábrák listája 1.1. A nukleinsavakat felépítő bázisok Error: Reference source not found 2.1. Sanger-féle DNS szekvenálás Error: Reference source not found 2.2. A PCR lépései Error: Reference source not found 2.3. PCR termékek gélelektorforetikus megjelenítése Error: Reference source not found 2.4. Array alapú komparatív genom hibridizáció Error: Reference source not found 2.5. Az array CGH felbontása a CGH csipre felvitt targetek méretének függvényében Error: Reference source not found 2.6. Array CGH eredmények eltérést nem mutató (A) és a daganat genomban (B) számos eltérést mutató mintákon Error: Reference source not found 4.1. Broca pedigree Error: Reference source not found 4.2. Az emlőrák becsült kockázata a BRCA/BRCA2 gén-hordozók és nem hordozók körében Error: Reference source not found 4.3. A vastagbélrák kialakulásának lehetséges közös útvonala Error: Reference source not found 4.4. A hipertónia kialakulásának modellje Error: Reference source not found 4.5. A renin-angiotenzin rendszer Error: Reference source not found 4.6. A homocisztein anyagcsere vázlata Error: Reference source not found 4.7. A véralvadás aktivációja és limitáló tényezői Error: Reference source not found 5.1. Az egészségi állapot meghatározó tényezőinek eloszlása Error: Reference source not found 5.2. A dohányzás prevalenciája a fejlett országok lakossága körében Error: Reference source not found 5.3. A magyar lakosság egészségmagatartásának specifikumai Error: Reference source not found 5.4. A dohányzás aránya a telepeken élők és az általános populáció körében Error: Reference source not found 5.5. A metabolikus szindróma és egyes komponenseinek prevalenciája (%) nem és korcsoport szerint a magyar populációban, 2008 Error: Reference source not found 1. fejezet - A genom szerkezete 1. A genom szerkzet 1.1. Bevezetés a humán genom A huszadik század utolsó két évtizedében sorozatosan születtek azok az új molekuláris genetikai technikák, módszertani fejlsesztések és felfedezések, melyek segítségével lehetővé vált az első élőlény (Haemophilius influnezae baktérium) DNS szekvenciájának meghatározása, melyet 1995-ben hoztak nyilvánosságra a Science folyóiratban (Science. 1995 Jul 28; 269(5223): 496-512.). Az első szekvenált genom 1,830,140 bázispárt tartalmaz egyetlen cirkuláris kromoszómában (1740 fehérje kódoló gén, 58 transzfer RNS és 18 más RNS –t kódoló gén). Néhány évvel később, 2003-ban óriási sikerrel befejeződött a Humán Genom Program , ami egy új tudományágnak, a genomikának a megalapozását jelentette. A genomika, mint fogalom a genom szóból származik, mely alatt a sejtek haploid polinukleotid állományának (a teljes örökítő anyagának; kromoszóma készletének, ill. az ezekben foglalt géneknek) az összességét értjük. A humán genom két részből nukleáris és mitokondriális DNS-ből épül fel. A nukleáris genom megközelítőleg 3,2x109 bázist tartalmaz, 24 kromoszóma formájában és megközelítőleg 20 000-25 000 gént kódol. A fehérjéket kódoló gének száma így, szemben a korábban jósolt 100 000-el, lényegesen alacsonyabb. A fehérje kódoló szekvenciáé ezek alapján a genomnak csak nagyon kis százalékát (mindössze 1,5 %) teszik ki. Jelentős része a genomnak un. hulladék/szemét DNS (junk DNS), mely a genomnak 97%-át teszi ki. Még ma sem egyértelmű arra a kérdésre a válasz, hogy egyes szekvenciák nem rendelkeznek-e mégis funkcionális szereppel. A mitokondriális genom egy 16,569 nukleotidából felépülő cirkuláris DNS molekula, melynek több másolata a mitokondriumban helyezkedik el, alapvető funkciója a sejtek energiatermelése. A humán mitokondriális genom mindössze 37 gént tartalmaz. Az emberi szervezetet felépítő valamennyi sejtmagot tartalmazó sejt rendelkezik a genom másolatával. 1.2. A genetika rövid története A genetika tudományának területei: Transzmissziós genetika: a tulajdonságok nemzedékről nemzedékre történő átadódását tanulmányozza Molekuláris genetika: gének szerkezetét, funkcióját, működését vizsgálja Populációs genetika: a populációk genetikai összetételét és annak változásait tanulmányozza A genetika és a genetikai módosítások mérföldköveit, legfontosabb eredményei időrendi sorrendben az alábbiakban foglalható össze: 1859 Darwin elmélete, a Fajok eredete c. könyv megjelenése 1865 Mendel növénykeresztezési kísérleteivel megállapította az örökletes "faktorok" utódnemzedékekbe átjutásának törvényszerűségeit 1866 Mendel közleménye megjelent, 34 éven át nem ismerték el felismerése jelentőségét 1900 Mendel vizsgálatai megerősítést nyernek, közleményét lefordítják angolra 1902 Sir Archibald Garrod: genetika és betegségek kapcsolta 1902 William Bateson: megszületik a „genetika”, mint elnevezés 1905 Bateson és Punnett néhány gén kapcsolatban van „linkage” 1910-11 Az öröklődés kromoszómális elmélete bizonyítást nyert 1913 Az első kapcsoltság tékép 1910-30 Eugenika népszerűsítése 1925-27 Muller: röntgensugárzás mutációt okoz 1928 Fred Griffith felismeri, hogy hőinaktivált virulens baktériumok 1931 Harriet Creighton and Barbara McClintockgenetikai rekombináció kromoszómák átrendeződése 1941 Beadle és Tatum hipotézise: egy-gén, egy-enzim 1944 Avery, MacLeod és McCarty: DNS felelős a baktériumok átalakításában 1950 Chargaff szabályok 1953 Watson és Crick, Franklin kísérletei alapján felismeri a DNS kettősszálú, spirális szerkezetét 1957 Crick és Gamow: megalkotja a “centrális dogm” elméletét 1958 Felfedezik a DNS polimerázt, DNS szakaszok sokszorozásához elengedhetetlenül szükséges enzimet 1958 Menselson és Stahl szemi-konzervatív DNS replikáció 1959 mRNS szerepének felismerése 1966 Felismerik, hogy három nukleotid bázis szekvenciája határoz meg 1 aminosavat, a genetikai kód degenerált 1972 Az első rekombináns DNS-molekula előállítása, restrikciós enzim és ligáz alkalmazásával 1973 Cohen, Chang és Boyer: az első rekombináns, kettős antibiotikum rezisztens bacterium létrehozása 1977 Genentech: baktériummal előállított humán fehérje 1980 Mullis és mtsai (Cetus Corporation) in vitro DNS amplifikáció, PCR reakció felfedezése 1981 Első transzgénikus állatok létrehozása 1984 Jeffreys bevezeti a DNS- ujjlenyomat felfedezése 1985 Laboratóriumon kívül először vizsgálnak genetikailag módosított baktérium-, vírus- és rovarálló növényeket 1990 Fertőzésekkel szembenálló módosított növények 1990-es évek megkezdődik a Humán Genom Projekt 1995 automata DNS szekvenálás 1996 Az élesztő teljes genomjának szekvenálása 1997 Az első klónozott állat előállítása felnőtt sejtből: Dolly a bárány 1998 Az első teljes állati genom, egy fonalféreg szekvenciájának meghatározása 2000 Drosophila genom szekvenálása befejeződött 2003 A HUMÁN GENOM szekvenciája elkészül 2009 Az őssejt elmélet kiszélesedik
A Humán Genom Program hivatalos honlapja : http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/guide/human/ Craig Venter közleménye: a humán genom szekvenciája http://www.sciencemag.org/content/291/5507/1304.full.pdf 2. A DNS szerkezete 2.1. Genomok A DNS kettős hélix szerkezetének megismerése, és ezen keresztül a genetikai információ megfejtése méltán tartható a 20. század második felének legnagyobb felfedezésének. A felismerés gyakorlati haszna nemcsak a biotechnológia eredményein át vált rendkívüli értékké az ipar és mezőgazdaság számára, hanem a humán gyógyászatban is hatalmas lehetőségeket nyitott meg. Magyar Tudomány, 2003/5 Ötvös László 50 éves a "kettős csavar" http://www.kfki.hu/chemonet/osztaly/kemia/hargittai.html 2.2. A DNS kémiai összetevői A DNS kémiai felépítésének alapegysége a nukleotid
A cukor és a bázis alkotta egység a nukleozid deoxiadenozin, deoxiguanozin, deoxicitidin, deoxitimidin A nukleotidok teljes kémiai neve: rövidítése deoxiadenozin 5’-monofoszfát, dAMP - A deoxiguanozin 5’-monofoszfát, dGMP - G deoxicitidin 5’-monofoszfát, dCMP - C deoxitimidin 5’-monofoszfát, dTMP - T
A DNS: tárolja, átörökíti a genetikai információt, szabályozza a tulajdonságok kifejeződését . 1.1. ábra - A nukleinsavakat felépítő bázisok A Chargaff szabályok (1955) Az élőlényekből származó DNS-ekben a pirimidin nukleotidok (T + C) mennyisége egyenlő a purin (A + G) nukleotidok mennyiségével. A T mennyisége egyenlő az A-val, és C mennyisége egyenlő G-vel. Azonban A + T és C + G mennyiségek nem feltétlenül egyenlők, azok aránya jellemző az élőlényre, amiből a DNS származik. 2.3. DNS kémiai szerkezete A DNS kémiai szerkezete:
A röntgen diffrakcióval kapott adatok azt jelezték, hogy - a molekula fonálszerű, - a fonál két párhuzamos szerkezetből áll. - egyenletes átmérőjű, - spirál alakú Hogyan illeszthető össze a DNS 4 alapvető alkotórésze: SPIRÁL SZERKEZET?? MODELL KÉSZÍTÉS Két lánc modell valószínűbb: pl. kromoszóma duplikáció Sejtek osztódása Korábbi modell : HIBÁS Új modell:
Watson és Crick 1953: „Megfejtettük az élet titkát„ Nem fogadták el rögtön közleményüket, végül a Nature folyóiratban 1953. április 26-án jelent meg. Feloldotta az ellentétet a DNS 4 betűs szerkezete és a feltételezett információtároló képesség között. A biológia meghatározó fejlődésének mérföldkövének tekinthető. 2.4. A kettős spirál jellemzői A kettős spirál jellemzői:
A DNS szerkezete többféle formát vehet fel
Fogalmak Genom : a sejten belüli DNS összessége(kromoszómán belüli és kivüli DNS) a biológiai információ tároló helye, mely tartalmazza azt információt ami szükséges ahhoz, hogy az előszervezet kialakuljon és az fenntartható legyen. Genomika: genom szekvenciájára vonatkozó adatállomány, új gének felfedezése, a géntérképezés, különböző fajokból, fajtákból származó genomok összehasonlítása, az új, gén alapú eljárások Gén: nukleinsav-szekvenciák fehérjék előállítása és működésük szabályozása molekuláris értelemben: a DNS olyan része (exon), amelyet a hírvivő RNS-be ír át a fehérjeszintézis során, annak egy részéből származó információ alapján készít fehérje molekulát
A humán genom, felépítése, szerkezete, nukleinsavak szerkezete. 3. A nukleáris genom 3.1. A nukleáris genom több, mint 3 milliárd (3,2x108 DNS nukleotid) 24 kromoszóma (legrövidebb molekula 50,000,000, a leghosszabb 260,000,000 nukleotidot tartalmaz) A 24 kromoszóma 22 autoszómából és két nemi kromoszómából (X és Y) áll. Összesen kb. 30,000 gén a humán nukleáris genomban Szomatikus sejtek::46 kromoszóma Ivarsejtek: haploid, 23 kromoszóma: minden egyes autoszómából egy, illetve egy nemi kromoszóma. 3.2. A mitokondriális genom - A mitokondrium fő funkciója a sejt számára nélkülözhetetlen energia előállítása és az energia raktározása - 16,569 nukleotidából felépülő körkörös DNS molekula, melynek több másolata a mitokondriumokban helyezkedik el - A humán mitokondriális genom mindössze 37 gént tartalmaz - A mitokondriális DNS csak anyai ágon öröklődik - Mitokondriális genetika - A mitokondriális DNS cirkuláris DNS - 13-14 elektron transzport láncban résztvevő fehérjét, 2 riboszomális, azaz rRNS alegységet és 22 transzfer RNS-t kódol - A mitokondrium fehérjéit kb. 3000 gén kódolja, melyből mindössze 37 található az mtDNS-ben Mutációk: a normálistól való eltérések: környezeti hatások miatt A mitokondriális DNS-ben van egy kb. 1200 bp, nem kódoló – ún. hipervariábilis – régió, ahol a bekövetkezett mutációk nem járnak káros következményekkel, így az itt kialakult mutációk gyorsan rögzülnek, és aránylag gyorsan elterjedhetnek a populációban. Ezen a szakaszon kb. minden tízezredik évben rögzül egy mutáció, ezért ez molekuláris evolúciós pontkén is használható. 4. A DNS replikáció 4.1. A DNS elméletileg lehetséges replikációs módjai
Meselson-Stahl kísérlet (1958): a DNS szemikonzervatív replikációjának bizonyítása. http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/M/Meselson_Stahl.html 4.2. A DNS replikáció mechanizmusa A DNS megduplázódása. A DNS szintézis első enzime: Arthur Kornberg E. coli sejtekből izolálta az 50-es évek végén (DNS polimeráz I enzim), mely dNTP-k jelenlétében képes volt a DNS megsokszorozására. 4.2.1. Alapfogalmak Yüklə 0,5 Mb. Dostları ilə paylaş:
|
