Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Szerkesztette: Nagy László és Bálint Bálint László Írták: Bálint Bálint L., Meskó Bertalan, Nagy László, Lányí Árpád, Scholtz Beáta, Széles Lajos és Varga Tamás MOLEKULÁRIS MEDICÍNA ALAPJAI
TÁMOP- 4.1.2-08/1/A-2009-0011 A projekt az Európai Unió támogatásával az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg. TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Bevezetés a molekuláris medicinába: Alapok Nagy László
Mérföldkövek a molekuláris medicína kialakulásában TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 I. Alapok felfedezése 1869 F. Miescher svájci orvos savas anyagot izolált sejtek magjából elnevezte nukleinnek 1944 O. Avery A Pneumicoccus DNS-e tartalmazza a genetikai Információt 1950 E. Chargaff A-T, G-C ekvivalencia 1953 R. Franklin, M. Wilkins, J. Watson, F. Crick DNS kettőshelix szerkezete 1956 A. Kornberg DNS polimeráz Később mrns, plazmidok,bakteriális genetika, DNS manipulációk. 1966 V. McKusick Mendelian Inheritance in man (genetikai betegségek katalógusa). 1970 H. Temin és D. Baltimore Reverz transzkripció
Mérföldkövek a molekuláris medicína kialakulásában TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 II A módszertan kidolgozása 1960-as évek restrikcós endonukleázok, DNS ligáz H. Smith, D. Nathans, W. Arber 1972 P. Berg rekombináns DNS molekula 1976 első eukarióta gén (beta globin) klónozása T. Maniatis DNS szondák, hibridizáció= a DNS két szála szétválasztható és visszailleszthető 1975 szilárd fázisú hibridizáció E. Southern, Southern blot 1977 DNS szekvenálás F. Sanger, W. Gilbert 1978 Split genes W. Gilbert, P. Sharp, R. Roberts 1980 D. Botstein DNS polimorfizmus mint marker, emberi gén- Térkép 1987 R. Conn mitdns az ember eredete Afrikából
Mérföldkövek a molekuláris medicína kialakulásában TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 III. Modern éra (1980-2001) Funkcionális klónozás (fehérjét használják a klónozásalapjául) talasszémiák Pozícionális klónozás (nem kell fehérje hozzá) 1986 Krónikus granulomatózis betegség S. Orkin 1987 Duchenne muszkuláris disztrófia 2001 Humán genom megszekvenálása
Pozícionális klónozással megtalált gének Cisztikus fibrózis Nuerofibromatózis 1,2 Tesztisz meghatározó faktor Fragilis X Familiáris Adenomatózus Polipózis Miotóniás disztrófia Huntington betegség DNS repair defektus, ataxia teleangiektázia Bloom szindróma Emlő tumor gének családi halmozódású esetekben Hemokromatózis
Polimeráz Láncreakció PCR 1985 K. Mullis, R. Saiki Cetsu Corporation, Kalifornia Nobel prize 1993 DNS amplifikációnak nincs határa. Humán Genom Program 1990-2000 1990-1995 HUGO 1996-2000 HGP
A Genom információja szabadon hozzáférhető
TÁMOP- 4.1.2-08/1/A-2009-0011 A projekt az Európai Unió támogatásával az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg. TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 A Genom Scholtz Beáta
Genetikai anyag lokalizációja TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Cirkuláris DNS a mitokondriumban Kromoszómák a magban
A humán kromoszómák
A kromatin szerkezete a sejtben 30X 10 000X 400 000X
A DNS nem lineáris szerkezetű TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 myglassshallnotpersuademeiamoldsolongasyouthandthouareofo nedatebutwhenintheetimesfurrowsibeholdthenlookideathmydays shouldexpiateforallthatbeautythatdothcovertheeisbuttheseemlyr aimentofmyheartwhichinthybreastdothliveasthineinme:howcanit henbeelderthanthouartothereforelovebeofthyselfsowaryasinotfo rmyselfbutfortheewillbearingthyheartwhichiwillkeepsocharyaste ndernurseherbabefromfaringillpresumenotonthyheartwhenminei sslainthougavstmethinenottogivebackagain AZACYTIDINE TSA, BUTYRATE, Valproic acid HP1 H3K9 MET MBP JMJ ACTIVATORS, Pargyline My glass shall not persuade me I am old, So long as youth and thou are of one date; But when in thee time's furrows I behold, Then look I death my days should expiate. For all that beauty that doth cover thee, Is but the seemly raiment of my heart, Which in thy breast doth live, as thine in me: How can I then be elder than thou art? O! therefore love, be of thyself so wary As I, not for myself, but for thee will; Bearing thy heart, which I will keep so chary As tender nurse her babe from faring ill. Presume not on thy heart when mine is slain, Thou gav'st me thine not to give back again HP1 H3K9 MET MBP
A humán genom szervezôdése Humán genom TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Sejtmagban > 3000 Mb Mitokondrium 16 kb Gének egyedi v. repetitív Nem-gén régiók egyedi v. repetitív 45-50% 1-5% Ismert funkció Funkció?? Kódoló Nem kódoló Intron, UTR Szabályozó Strukturális Nagyon sok repetitív szekv.
Repetitív szekvenciák: Pszeudogének TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 DNS exon intron Transzkripció mrns Reverz transzkripció DNS
TÁMOP- 4.1.2-08/1/A-2009-0011 A projekt az Európai Unió támogatásával az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg. TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 A humán genom vizsgálata Bálint Bálint L.
A Sanger szekvenálás TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Fred Sanger A, G, T, C
Hierarchikus shotgun szekvenálás TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 1. Kromoszóma: > 250 millió bp 2. DNS fragmentek: 150 ezer bp 3. Klónozás bakteriális 4. Az inszertek kromoszómákba = kromoszomális DNS könyvtár helyét megállapítják 5. A nagy inszerteket 6. A kis fragmenteket 7. A szekvenciák átfedésébôl elôbb tovább fragmentálják, is klónozzák, majd a nagy inszertek, majd a kromoszóma szekvenálható méretûvé szekvenálják szekvenciája megállapítható
Alkossunk Jobbat, Egyszerűbbet! *Hagyjuk ki a baktériumokat! *Sokszorozzunk DNS-t csupán enzimekkel!
454 szekvenálási technológia TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 DNS könyvtár 1 DNS/ golyó Olaj/viz mikroareaktoros amplifikálás Golyók szétpakolása Millió szekvenálás párhúzamosan
TÁMOP- 4.1.2-08/1/A-2009-0011 A projekt az Európai Unió támogatásával az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg. TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Gének és betegségek Nagy László
A gének mindkét szálon kódolódhatnak
Mozgó genetikai elemek 1. TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
Mozgó genetikai elemek 2. TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
Duchene és Becker féle muszkuláris disztrófia
A kollagén rostok kialakulása és a mutációk hatása
A mutációk osztályozása Deléció Inszerció Egy bázispár helyettsítés missense non-sense splice site framshift dynamic
Loss of function= funkcióvesztő mutáns Gain of function= funkciónyerő mutáns Haplo inszufficiencia Domináns negatív Null allele / amorph Hypomorph Hypermorph Neomorph Antimorph
Hogyan rontható el egy gén? TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Deléció: teljes gén a gén egy része Inszerció A gén szerkezetének megváltoztatása transzlokáció inverzió A promoter aktivitásának a megváltozása mutáció metiláció mrns destabilizálása polia hely mutációja non-sense mediated decay Frame shift a transzlációban Kódon --- stop kódon Esszenciális aminosav csere Poszttranszlációs processzálás Megakadályozása A helyes celluláris elhelyezkedés gátlása Splicing megakadályozása: donor hely inaktiváció akceptor hely inaktiváció splicing enhancer változtatása kriptikus splice site aktiválása
TÁMOP- 4.1.2-08/1/A-2009-0011 A projekt az Európai Unió támogatásával az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg. TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Magreceptorok: túl a vízválasztón Széles Lajos
A magreceptorok működésének általános mechanizmusa I. N A/B AF-1 C DNA D E Ligand TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 AF-2 F C 5 - AGGTCA -3 DR n Közvetlen ligand sejtmag Ligand metabolizmus üres receptor RXR endogén ligand citoplazma
A magreceptorok csoportosítása TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Endokrin receptorok ER PR AR GR MR Nagy affinitású hormonok RAR TR VDR EcR adoptált árva (orphan) receptorok Alacsony affinitású, pl. metabolitok RXR PPAR LXR FXR PXR/SXR CAR árva (orphan) receptorok ismeretlen SF-1 LRH-1 SHP TLX NGFI-B ROR ERR HNF-4 COUP-TF
A magreceptorok működésének általános mechanizmusa III. TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Több mint 300 különböző kofaktor létezik HDAC gátlók új típusú antitumor gyógyszerek lehetősége (epigenetikai terápia) SAHA (Vorinostat=suberoylanilide hydroxamic acid, CTCL (T sejt lymphoma)
A microarray technológia alkalmazása a magreceptorok funkciójának tanulmányozásában TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
RxR heterodimer magreceptorok TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 RXR a RAR a RXR a PPAR g RXR a LXR a RXR a VDR Retinoidok Módosított zsírsavak Oxysterolok Vitamin D ATRA 9-cis RA 9-cis RA, rexinoids 9-cis RA, rexinoids differentáció differentáció Lipid metabolizmus Gyulladás Diabétesz (T2D) Cholesterol metabolism Gyulladás érelmeszesed és differentáció Csont anyagcser csontritkulás immundeficiencák
TÁMOP- 4.1.2-08/1/A-2009-0011 A projekt az Európai Unió támogatásával az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg. TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Személyreszabott genetika Meskó Bertalan
ApoE és Alzheimer kór? Apolipoprotein E két SNP 4 génvariáns (E1-4) egy aminósav cseréjét jelentik E4 hajlamosít E2 kevésbé hajlamosít
Génjeink Egy gén által öröklött betegség Több gén által örökített hajlam Pl. színtévesztés vagy vérzékenység Pl. szívbetegség vagy cukorbetegség
Az első lépések Syncumar (Warfarin, Coumadin): véralvadásgátló Lényegében két gén befolyásolja a szervezetben a hatását: CYP2C9: két SNP lassítja a szer lebontását. VKORC1 : érzékennyé teszi az egyént a warfarinra. USA: évente 30 millió ilyen gyógyszer, 43,000 sürgősségi beavatkozás
Az Immunrendszer, fekete doboz TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Környezet Immunrendszer Tolerancia Saját Non-self Veszelyes, Patogén Immune válasz
TÁMOP- 4.1.2-08/1/A-2009-0011 A projekt az Európai Unió támogatásával az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg. TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Immundeficienciák Lányi Árpád
IMMUNODEFICIENCIÁK KOR ÉS EGÉSZSÉG FÜGGŐ IMMUNOSZUPPRESSZÍV GYÓGYSZEREK TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 ÖRÖKLÖTT Az immunrendszer génjeinek funkció vesztéses mutánsai Fokozott érzékenység a fertőző betegségekkel szemben Adott típusú patogénekkel szembeni érzékenység függően a gén defektustól 1950 óta ismerik, az antibiotikumok alkalmazása derített fényt a kórképek létezésére SZERZETT Fertőző betegségek AIDS Más vírus fertőzések Alultápláltság Mesterséges immunszuppresszió Gyógyszerek Radioaktív besugárzás
ÖRÖKLÖTT IMMUNODEFICIENCIÁK TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 A LEGTÖBB EGY ADOTT GÉN RECESSZÍV MUTÁCIÓJA A domináns öröklött immundeficienciák eliminálódtak a populációból Autoszomális gén defektus A betegség a homozigóta gyerekekben jelentkezik A heterozigóták hordozók X-kromoszómához kapcsolt gének defektusai Egy gén defektusa a férfiakban betegséget okoz Egy gén defektusa a nőkben hordozóként jelentkezik Az IFNγ receptor mutációja a citokin kötés mellett az intracelluláris jelátvitel hiányát eredményezi - domináns Kontrollálatlan fertőzés a Mycobacterium ártalmatlan, vakcinációra használt törzsével szemben is (BCG oltás)
AZ ÖRÖKLÖTT IMMUNODEFICIENCIÁK TÍPUSAI B-SEJT DEFICIENCIA -Extracell. Bakt. fertőzés B sejt fejlődés (XLA, IgA hiány) B T sejt együttműködés CD40 ligand, hiper IgM T SEJT DEFICIENCIA SCID, fertőzés opportunista patogénekkel T sejt fejlődés IL-7/Jak3 Citoszkeleton Tímusz epitél sejtek fejlődése DiGeorge szindróma Purin lebontás zavara DNS helyreállító enzim defektus MHC II szintézis gátolt
A komplement rendszer és a fagocita rendszer különbségei KOMPLEMENT RENDSZER Extracelluláris bacteriális fertőzés Oldott és sejtfelszíni faktorok C3 C1 C4 Komplement gátló faktorok FAGOCITA RENDSZER CD18 adhézió NADPH oxidáz Vezikuláris fúzió
TÁMOP- 4.1.2-08/1/A-2009-0011 A projekt az Európai Unió támogatásával az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg. TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 A daganatképződés molekuláris mechanizmusai 1. Varga Tamás
Élet során létrejövő daganatok valószínűsége férfiakban, 2002-2004* Hely Risk Összes 1 / 2 Prosztata 1 / 6 Tüdő 1 / 13 Colon, rectum 1 / 18 Hólyag 1 / 27 Melanoma 1 / 41 Non-Hodgkin/ lymphoma 1 / 46 Vese 1 / 59 Leukemia 1 / 67 Szájüreg 1 / 71 Gyomor 1 / 88
Trendek az öt éves túlélésben Hely 1975-1977 1984-1986 1996-2003 Összes 50 54 66 Női emlő 75 79 89 Colon 51 59 65 Leukemia 35 42 50 Tüdő 13 13 16 Melanoma 82 87 92 Non-Hodgk/ lymphoma 48 53 64 Petefészek 37 40 45 Pancreas 2 3 5 Prostata 69 76 99 Rectum 49 57 66 Hólyag 74 78 81
Rank Halálok Mortalitás USA, 2005 TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Esetszám % 1. Szív és érrendszer 652,091 26.6 2. Daganat 559,312 22.8 3. Stroke 143,579 5.9 4. COPD 130,933 5.3 5. Baleset 117,809 4.8 6. Diabetes 75,119 3.1 7. Alzheimer 71,599 2.9 8. Léguti 63,001 2.6 9. Nephritis 43,901 1.8 10. Sepsis 34,136 1.4
TÁMOP- 4.1.2-08/1/A-2009-0011 A projekt az Európai Unió támogatásával az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg. TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 A Daganatképződés molekuláris mechanizmusai 2. Varga Tamás
TÁMOP- 4.1.2-08/1/A-2009-0011 A projekt az Európai Unió támogatásával az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg. TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Elhízás molekuláris mechanizmusai Bálint Bálint L.
Felmenő szignálok 1. Ízlelő bimbók 2. Gasztrointesztinális peptidek 3. Leptin 4. Vércukor szint A központi szabályozó 1. Medialis hypothalamus 2. Histamin, szerotonin, dopamin, norepinefrin. 3. Neuropeptid Y, Agouti related peptid, ghrelin, orexin és opioids növelik az étvágyat 4. A-MSH, kokain, amfetamine és kortikotropin releasing hormon csökkentik az étvágyat
Efferens szignálok 1. Növekedési hormon, tesztosteron és ösztrogén szabályozza a zsír eloszlását 2.Glukokortioidok szabályozzák a zsír differenciációt 3. Inzulin szükséges a zsír differenciációt és a lipolízist
Gyógyszeres célpontok 1. Pajzsmirigy kivonat 1893 2. Dinitrophenol 1920 3. Amphetamine 1930 4. Thyroid+digitalis+diuretics+amphetamine=Rain-bow pill (hirtelen halál) 5. Aminorex 1970= pulmonary hypertension 6. Alacsony kalória tartalmú diéta - halál 7. Fenfluramine/phentermine: valvulopathies 8. Phenyl propranolamine: stroke nőkben
LIPID RECEPTOR Hatás TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 PPARg Ox LDL uptake, Cholesterol efflux (CD36, LXR) OH OH 27-hydroxycholesterol LXRa Cholesterol efflux (ABCA1, ABCG1) CHO All-trans Retinoic Acid RARa Cholesterol oxidation, LXR ligand production (CYP27)
TÁMOP- 4.1.2-08/1/A-2009-0011 A projekt az Európai Unió támogatásával az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg. TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 A zsíranyagcsere kapcsoltsága Bálint Bálint L.
PPARγ Ligandok
PPAR Ligand rezisztencia szindróma TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 PPARg2 zsírmáj N=3 PPARg1 A/B DBD LBD Dyslipidaemia N=8 Lipodystrophia N=8 Inzulin rezisztencia N=8 8 páciens 3 férfi 5 nő Magas vérnyomás N=6 PCOS N=4 Preeclampsia N=1 M. Gurnell and K. Chatterjee University of Cambridge
A magreceptorok hálózatban működnek TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011
Differenciációs útvonalak kapcsolódási pontjai TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011