Humán genom projekt ( ) (+2007, 2008) Humán fenom projekt

Átírás

1 Nature Genetics, May 2003 Humán genom projekt ( ) (+2007, 2008) Humán fenom projekt (2003- ) fenotípus ASSZOCIÁCIÓ genotípus 1 2 : A Humán Genom projekt eredményei A Humán Genom polimorf jellege A Humán Fenom Projekt 3 Humán Genom Projekt Hierarchikus módszer GGGGGCTGAG GGCCAGAGGC J. Watson TGCGGGGGGG, a HGP első GGGCGGCGGG elnöke ATGAGCTAGG CGTCGGCGGT TGAGTCGGGC GCGGAGTCGG Markerek, GGGCAGGGGG clone by clone AGCGGGCGTG technika GAGGGCGCGC ACGAGGTCGA cél: egyetlen ember haploid (azaz fél) GGGACGCACG CACGGGCCGG GTAGGATGGC GCTGGCGTCG ATGCCCGCGC GCTTCAGGGC kromoszóma készletének információját CTGGTCTGGC CGCCCCTCCA TCCTTGTCGG felderíteni. TTTCTCGGGT (nem ismert, CGCGGACCCC hogy ki) GCGCGGCGCC GGGCGATGCT GGCCTGCCCG TGGCCACCAC 1989-ben CTCGCTTCAT alapított állami TCCCGTCTCT szektor TTGGGCCGCC GCATTCGTCC ACGTGCCCGT CTCTCCCTGC 1992: 1$/bp, GCAAAATTCC 100,000 AAGATGAGCA bp/év reménytelennek AATACTGGGC tűnt TCACGGTGGA GCGCCGCGGG GGCCCCCCTG nemzetközi AGCCGGGGCG koordináció GGTCGGGGGC GGGACCAGGG 4 A HGP egyenes útja Hogyan keresi a matematikus az oroszlánt a sivatagban? GTCCGGTCCC Watson által GGGACCCCCT kidolgozott GCCCAGGGTC Hierarchikus AGAGGGGCGC módszer: CTACCTAGCT CACGGTCTTG GGCCGGAGGG A Humán genom AATGGAGGAG projekt GGAGCGGGGT fő stratégiája CGACCGCTCA a genom GCTGTCCGCC hierarchikus CAGTTTCGGA GGCGGCCACG lebontása CGAGGATCAA mind kisebb CTGTGCAACG és kisebb GGTGGGGCCG szerkezeti CGGCTGACCG egységre, és TGGTGGTCGC GGGGGCTGAG GGCCAGAGGC TGCGGGGGGG GGGCGGCGGG ATGAGCTAGG CGTCGGCGGT GGGGGCTGAG csupán ezt GGCCAGAGGC követte a szekvenálási TGCGGGGGGG GGGCGGCGGG munka. Sokan ATGAGCTAGG kritizálták CGTCGGCGGT a TGAGTCGGGC GCGGAGTCGG GGGCAGGGGG AGCGGGCGTG GAGGGCGCGC ACGAGGTCGA TGAGTCGGGC tervet a rendkívül GCGGAGTCGG időigényes GGGCAGGGGG hierarchikus AGCGGGCGTG rendszer GAGGGCGCGC kiépítése ACGAGGTCGA GGCGAGTCCG miatt. CGGGGGAGGC GGGCAGAGCC TGAGCTCAGG TCTTTCTGCG TCTGGCGGAA CGGGCCTGGG A DNS-szekvenálás AGGGAGGTTT technikai TGCCAGATAC kivitelezése CAGGTGGACT maximum AGGGTGAGCG 500 CCCGAGGGCC GGGACGCACG CACGGGCCGG GTAGGATGGC GCTGGCGTCG ATGCCCGCGC GCTTCAGGGC GGGACGCACG betűs sorozatokban CACGGGCCGG GTAGGATGGC történik. Ezért GCTGGCGTCG a végeláthatatlan ATGCCCGCGC GCTTCAGGGC DNSmolekulákat CGCCCCTCCA ilyen nagyságrendű TCCTTGTCGG TTTCTCGGGT darabokra kell CGCGGACCCC bontani, GCGCGGCGCC és CTGGTCTGGC CGCCCCTCCA TCCTTGTCGG TTTCTCGGGT CGCGGACCCC GCGCGGCGCC CTGGTCTGGC GGGCGATGCT GGCCTGCCCG TGGCCACCAC CTCGCTTCAT TCCCGTCTCT TTGGGCCGCC GGGCGATGCT csupán ezeket GGCCTGCCCG a kisebb TGGCCACCAC fragmenteket CTCGCTTCAT szekvenálják. TCCCGTCTCT A kapott TTGGGCCGCC 3000 könyv kellene a DNS-nek (ezer oldalas, egy oldalon ezer betű) nyers szekvenciákat azután összerakják, és így készül el a GCATTCGTCC ACGTGCCCGT CTCTCCCTGC GCAAAATTCC AAGATGAGCA AATACTGGGC GCATTCGTCC ACGTGCCCGT CTCTCCCTGC GCAAAATTCC AAGATGAGCA AATACTGGGC Ezt a hatalmas információ-tömeget ezért praktikusan egy végleges szekvencia. A részek összerakása azonban nem TCACGGTGGA GCGCCGCGGG GGCCCCCCTG AGCCGGGGCG GGTCGGGGGC GGGACCAGGG TCACGGTGGA GCGCCGCGGG GGCCCCCCTG AGCCGGGGCG GGTCGGGGGC GGGACCAGGG szabadon hozzáférhető internetes adatbázisban tárolják. 5 könnyű. 6 1

2 Az alternatív Humán Genom Projekt A shotgun módszer GGGGGCTGAG GGCCAGAGGC TGCGGGGGGG GGGCGGCGGG ATGAGCTAGG CGTCGGCGGT TGAGTCGGGC GCGGAGTCGG GGGCAGGGGG AGCGGGCGTG GAGGGCGCGC ACGAGGTCGA Shotgun GGGACGCACG módszer: CACGGGCCGG GTAGGATGGC GCTGGCGTCG ATGCCCGCGC GCTTCAGGGC A CTGGTCTGGC genomot CGCCCCTCCA felszabdalták, TCCTTGTCGG ezeket TTTCTCGGGT a darabokat CGCGGACCCC szekvenálták, GCGCGGCGCC majd GGGCGATGCT az átfedő GGCCTGCCCG szekvenciák TGGCCACCAC segítségével CTCGCTTCAT összeillesztették. TCCCGTCTCT TTGGGCCGCC (a módszer bizonyítottan működött kisebb (bakteriális) genomoknál) GCATTCGTCC ACGTGCCCGT CTCTCCCTGC GCAAAATTCC AAGATGAGCA AATACTGGGC Így a hierarchikus módszert elhagyva egy gyorsabb TCACGGTGGA GCGCCGCGGG GGCCCCCCTG AGCCGGGGCG GGTCGGGGGC GGGACCAGGG módszert dolgozott ki. 7 eredményei 2001 Első (nyers) genom szekvencia 50 évvel a DNS kettősspirál megfejtése után 2003 A HGP befejezése A posztgenomikus éra kezdete 8 Összehasonlító vizsgálatok A hasznos információ (gének) a genom 1-2%-át foglalják el! Ma: kb fehérje kódoló gén Orvos-biológiai periódusos rendszer humán gének humán fehérjék 9 Csimpánz emberi genom: kb. 95%-ban azonos 10 További diploid genomok szept. 4. Az első teljes (diploid) egyedi humán genom: Craig Venter The Craig Venter Institute PGP

3 HuRef: Internetes adatbázis Craig Venter genomjáról Az egyedi variáció 0.1 % helyett kb. 0.5 % 3.2 millió SNP (1.3 millió új!) 13 Heterozigócia igen magas: Gének 44%-a heterozigóta.... Apai kromoszóma Anyai kromoszóma 14 A Nobel díjas Watson genetikai betűi: 2008 ápr. (Nature) Új módszer 4 hónap csak 1 millió $! Hasonló eredmények 3,3 millió SNP jelentős heterozigócia Watson vs. Venter??? 1.6 millió különböző SNP 15 Az 1000 ember genom projekt (2008. január 23-tól) Wellcome Trust Sanger Institute(Anglia) Beijing Genomics Institute (Kína) National Human Genome Research Institute (NHGRI, USA) National Institutes of Health (NIH, USA) Becsült költség: $30-50 millió csak dollár/egyed A kiválasztott ezer ember különböző populációkat képvisel: Yoruba in Ibadan, Nigeria; Japanese in Tokyo; Chinese in Beijing; Utah residents with ancestry from northern and western Europe; Luhya in Webuye, Kenya; Maasai in Kinyawa, Kenya; Toscani in Italy; Gujarati Indians in Houston; Chinese in metropolitan Denver; people of Mexican ancestry in Los Angeles; 16 people of African ancestry in the southwestern United States. adatbázisa ENTREZ ENTREZ Keresés (faj, gén)

4 ENTREZ Nucleotide Keresett gén kromoszómális lokalizációja Pontos lokalizáció, további info 11. kromoszóma nagyítás szekvencia keresett gén Mutációk, betegségek adatbázisa Gének ismert funkciói OMIM Online Mendelian Inheritance in Man Fenotípus és genotípus közötti kapcsolatokról nyújt információt Monogénesen öröklődő betegségek (OMIM) Watson genomjában Irodalmi összefoglalás, hivatkozások A Humán Genom projekt eredményei A Humán Genom polimorf jellege A Humán Fenom Projekt A humán genom polimorf jellege Nem rokon emberek között: azonosság % (kb. 3 millió bp különbség) Mutációk és Polimorfizmusok Ember és csimpánz: azonosság ~ 95%

5 Sajtóhibák?! GGGGGCTGAG GGCCAGAGGC TGCGGGGGGG GGGCGGCGGG ATGAGCTAGG CGTCGGCGGT TGAGTCGGGC GCGGAGTCGG GGGCAGGGGG AGCGGGCGTG GAGGGCGCGC ACGAGGTCGA GGGACGCACG CACGGGCCGG GTAGGATGGC GCTGGCGTCG ATGCCCGCGC GCTTCAGGGC CTGGTCTGGC CGCCCCTCCA TCCTTGTCGG TTTCTCGGGT CGCGGACCCC GCGCGGCGCC GGGCGATGCT GGCCTGCCCG TGGCCACCAC CTCGCTTCAT TCCCGTCTCT TTGGGCCGCC GCATTCGTCC ACGTGCCCGT CTCTCCCTGC GCAAAATTCC AAGATGAGCA AATACTGGGC TCACGGTGGA GCGCCGCGGG GGCCCCCCTG AGCCGGGGCG GGTCGGGGGC GGGACCAGGG 25 amikor a sajtóhiba végzetes A mutáció: ritka allélváltozatok (1%-nál kisebb gyakoriságú) általában monogénes öröklődésű betegségek GGGGGCTGAG GGCCAGAGGC TGCGGGGGGG GGGCGGCGGG ATGAGCTAGG CGTCGGCGGT TGAGTCGGGC GCGGAGTCGG GGGCAGGGGG AGCGGGCGTG Desease GAGGGCGCGC genes identified ACGAGGTCGA GGGACGCACG CACGGGCCGG GTAGGATGGC GCTGGCGTCG ATGCCCGCGC GCTTCAGGGC CTGGTCTGGC CGCCCCTCCA TCCTTGTCGG TTTCTCGGGT CGCGGACCCC GCGCGGCGCC GGGCGATGCT GGCCTGCCCG TGGCCACCAC CTCGCTTCAT TCCCGTCTCT TTGGGCCGCC GCATTCGTCC ACGTGCCCGT CTCTCCCTGC GCAAAATTCC AAGATGAGCA AATACTGGGC TCACGGTGGA GCGCCGCGGG GGCCCCCCTG AGCCGGGGCG GGTCGGGGGC GGGACCAGGG 26 veszélytelen sajtóhibák Genetikai polimorfizmusok: 1%-nál gyakoribb génváltozatok SNP G C A C T A C C C G T G A T G G VNTR 2 ismétlődés 3 ismétlődés A humán genom polimorf jellege Nem rokon emberek között: azonosság % (kb. 3 millió bp különbség) SNP és VNTR Polimorfizmusok G C A T T A C C C G T A A T G G Single Nucleotide Polymorphism Egypontos nukleotid variációk 4 ismétlődés 5 ismétlődés Variable Number of Tandem Repeats Változó számú ismétlődések 27 azonosság???% (hatalmas strukturális eltérések) CNP Polimorfizmusok 28 Kromoszómális foltokban mért polimorfizmusok News Feature Nature 437, (20 October 2005) Human genome: Patchwork people Erika Check A Humán Genom projekt eredményei A Humán Genom polimorf jellege A Humán Fenom Projekt

6 A Humán Fenom Projekt Nature Genetics, May 2003 A Humán Fenom projekt körvonalazása Az endofenotípus fogalma 31 The Primate Phenome Project PDF The Rat Phenome Project The Mouse Phenome Project 32 HUMÁN GENOM PROJEKT gének listája polimorfizmusok adatbázisai HUMÁN FENOM PROJEKT endofenotípusok listája standard mérési módszerek faktoranalitikus elemzések publikus adatbázis fenomikusok képzése 33 A Humán Fenom Projekt fiziológia neurológia Genom vonások biokémia viselkedés 34 Endofenotípusok nyomában Nature Genetics, May 2003 Az endofenotípus olyan humán jellemző, amely standardizált, objektív módszerekkel jól mérhető, és genetikai meghatározottságot mutat

7 Egy jól definiált endofenotípus! Funkcionális MRI 5-HTTLPR fmri válasz - AMYGDALA 10x nagyobb aktivitás kisebb aktivitás Hariri AR et al, Science 297: (2002) 37 Hairi AR et al, Science 297: (2002) 38 Szakirodalom Sasvari-Szekely Mária.. Lege Artis Medicine 2003, 13: Sasvari-Szekely M, Szekely A, Nemoda Z, Ronai Z. A genetikai polimorfizmusok pszichológiai és pszichiátriai vonatkozásai. Kognitív idegtudomány. Pléh C, Gulyás B, Kovács G. (Eds). Osiris Kiadó Budapest 2003: Cikk részletek (fontos részek sárgával jelölve): Zuckerman, Marvin, "What is a Basic Factor and Which Factors Are Basic? Turtles All the Way Down," Personality and Individual Differences 13 (1992), pp (lásd Check, E Human genome: patchwork people. Nature. 437: Freimer N., Sabatti C. (2003) The Human Phenome Project. Nature Genetics 34:11,