1955: 46 emberi kromoszóma van 1961: mrns 1975: DNS szekvenálás 1982: gén-bank adatbázisok 1983: R (polymerase chain reaction) Mérföldkövek 1 J. D. Watson F. H.. rick 2008 1953 2003 Watson genomja DNS szerkezet Humán enom rojekt 2 befejezése enom kromoszóma gén DNS genotípus - allél DNS szerkezete 2 nm haploid humán kromoszóma szett T T 3,4 nm 10 bp teljes hossz = 2 m 3 4 kromoszóma szerkezete ontos méretek hiszton DNS 30 nm kromoszóma 5 https://www.youtube.com/watch?v=9kqpydnu14&list=ld3de9698e831e&index=4 6 1
Mi a rendelkezésre álló információ? 15601 TTT TT T T TT 15661 TTT T T TTTT TTT TTT 15721 TTT T T T TTT TTT 15781 TTT T TTTTT TT 15841 T TTT TT T 15901 TT TT TTT T TTTT TTTTT 15961 TTTT TTTT TT TT TTTT 16021 TTTT TT TT TTTT 16081 T T T TT T 16141 T T TT TT 16201 T T TT 16261 TTT TT T T TT 16321 T T TT TT TTT T 16381 TT TT TT TT TT nyers szekvencia (Humán enom rojekt) Replikáció DNS két funkciója: és a fehérje-szintézis irányítása, azaz: génkifejeződés - génexpresszió ost-genomic era 7 8 DNS-funkciói I. replikáció 1. DNS kettős spirál szétnyílik 2. beilleszkednek a komplementer bázisok 3. két új DNS molekula jön létre https://www.youtube.com/watch?v=bee6wugo8&index=6&list=ld3de9698e831e 9 DNS-funkciói entrális Dogma DNS (génkifejeződés) mrns fehérje fehérje szintézis https://www.youtube.com/watch?v=smtwvdbfhlo&index=1&list=ld3de9698e831e 10 lomin könyv: molekuláris genetika "központi dogmája" Box 4.1, keretes szöveg (44. old): fehérje szintézis genetikai kódja Kodon (3 mrns betű), melyből lesz 1 aminosav (pl. UUU = phenylalanine) redundáns (gyakran több kodon határoz meg 1 aminosavat determinált (egy kodon mindig egy adott aminosavat határoz meg) univerzális (minden élőlényben ebből a 20 aminosavból épülnek fel a fehérjék) vesszőmentes (folyamatos) mrns aminosavak első betű második betű U U he Tyr ys U Ser Leu Stop Stop Stop Trp His U Leu ro rg ln sn Ser U Ile Thr Lys rg Met Start sp U Val la ly lu UUUU ys Val Ser Val la Thr lu https://www.youtube.com/watch?v=rw8nkvqq84&index=10&list=ld3de9698e831e 11 harmadik betű DNS-szekvenciából fehérjék: a kivágás=splicing variabilitása MDIÓEQLÉÁTREWWHFIEŐ WLDHRÚŰQLKÓSTWLŐŰ QNVQURÜEŰHFKUTYMN DRWTERELIMNŐRZIUQRT HQILKKŐEQWIXYYTREQ JNYÁJHÁZTLKÓÜQLTYE 12 2
DNS-szekvenciából fehérjék: a kivágás=splicing variabilitása ok: fehérjéket kódoló szekvenciák Intronok: kivágódnak (nem íródnak át RNS-é) DNS-szekvenciából fehérjék: a kivágás=splicing variabilitása Ugyanarról a génrészletről alternatív fehérjék termelődhetnek! I. kutya tereli IV. V. a VI. nyáj V VI at I. kutya IV. örzi V. a VI. V ház VI at puli gén MDIÓEQLÉÁTREWWHFIEŐ WLDHRÚŰQLKÓSTWLŐŰ QNVQURÜEŰHFKUTYMN DRWTERELIMNŐRZIUQRT HQILKKŐEQWIXYYTREQ JNYÁJHÁZTLKÓÜQLTYE komondor gén MDIÓEQLÉÁTREWWHFIEŐ WLDHRÚŰQLKÓSTWLŐŰ QNVQURÜEŰHFKUTYMN DRWTERELIMNŐRZIUQRT HQILKKŐEQWIXYYTREQ JNYÁJHÁZTLKÓÜQLTYE JNYÁJHÁZTTTTLKÓÜQ 13 14 Humán enom rojekt: 1989-2003 15 TT T T TTT TTT Humán enom rojekt Hierarchikus módszer T T T TT TTT T TT T T TTT T J. Watson T, a H első elnöke TT TT TT T Markerek, clone by clone T technika T T TT TTTTT TT T TTT TT TT T cél: egyetlen ember haploid (azaz fél) TT TT T TT kromoszóma készletének információját TTT T TTTT felderíteni. TTTTT (nem ismert, hogy ki) TT T T 1989-ben TTTT alapított állami TTTT szektor TT TTT TT TTT 1992: 1$/bp, TT 100,000 T bp/év reménytelennek TT tűnt TT T nemzetközi koordináció T 16 T T TTT TTT H egyenes útja Hogyan keresi a matematikus az oroszlánt a sivatagban? TT Watson által T kidolgozott T Hierarchikus módszer: TTT TTT Humán genom T projekt T fő stratégiája T a genom TT hierarchikus TTT lebontása T mind kisebb TT és kisebb T szerkezeti T egységre, és TTT T csupán ezt követte a szekvenálási T munka. Sokan TT kritizálták TT a TT tervet a rendkívül T időigényes hierarchikus T rendszer kiépítése T T miatt. TT TTTTT TT T DNS-szekvenálás TTT technikai TT kivitelezése TT maximum T 500 betűs sorozatokban történik. TT Ezért TT a végeláthatatlan T DNSmolekulákat T ilyen nagyságrendű TTTT TTTTT darabokra kell bontani, és TT TTT csupán ezeket a kisebb fragmenteket szekvenálják. kapott TT T T TTTT TTTT TT nyers szekvenciákat azután összerakják, és így készül el a TTT TT TTT TT T TT végleges szekvencia. részek összerakása azonban nem TT T T könnyű. 17 T T TTT TTT z alternatív Humán enom rojekt shotgun módszer TT T T TTT TTT T T T TT TTT T TT T T TTT T T TT TT TT T T T T TT TTTTT TT T TTT TT TT T Shotgun módszer: TT TT T TT TTT genomot T felszabdalták, TTTT ezeket TTTTT a darabokat szekvenálták, majd az TT átfedő szekvenciák T T segítségével TTTT összeillesztették. TTTT TT (a módszer bizonyítottan működött kisebb (bakteriális) genomoknál) TTT TT TTT TT T TT Így a hierarchikus módszert elhagyva egy gyorsabb módszert TT T T dolgozott ki. T T TTT TTT 18 3
Humán enom rojekt eredményei 2001 Első (nyers) genom szekvencia 50 évvel a DNS kettősspirál megfejtése után Humán enom eredményei szabadon hozzáférhetők https://www.youtube.com/watch?v=zvnhzi-zs4&index=18&list=ld3de9698e831e 3000 könyv kellene a DNS-nek (ezer oldalas, egy oldalon ezer betű) Ezt a hatalmas információ-tömeget ezért praktikusan egy szabadon hozzáférhető internetes adatbázisban tárolják. szabadon hozzáférhető adatok helye: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/genome/guide/human/index.shtml lick on one of the chromosomes! 2003 H befejezése posztgenomikus éra kezdete 19 Összehasonlító vizsgálatok hasznos információ (gének) a genom 1-2%-át foglalják el! Ma: kb. 18-20.000 fehérje kódoló gén rvos-biológiai periódusos rendszer humán gének humán fehérjék 21 simpánz emberi genom: kb. 95%-ban azonos 22 humán genom polimorf jellege T T T Nem rokon emberek között: azonosság - 99.5% (kb. 3 millió bp különbség) Mutációk és olimorfizmusok Ember és csimpánz: azonosság ~ 95% 23 24 4
Sajtóhibák?! TT T T TTT TTT T T T TT TTT T TT T T TTT T T TT TT TT T T T T TT TTTTT TT T TTT TT TT T TT TT T TT TTT T TTTT TTTTT TT T T TTTT TTTT TT TTT TT TTT TT T TT TT T T 25 T T TTT TTT amikor a sajtóhiba végzetes mutáció: ritka allélváltozatok (1%-nál kisebb gyakoriságú) általában monogénes öröklődésű betegségek TT T T TTT TTT T T T TT TTT T TT T T TTT T T TT TT TT T T Desease genes identified T T TT TTTTT TT T TTT TT TT T TT TT T TT TTT T TTTT TTTTT TT T T TTTT TTTT TT TTT TT TTT TT T TT TT T T 26 T https://www.youtube.com/watch?v=zspfvbeelk&index=11&list=ld3de9698e831e T TTT TTT veszélytelen sajtóhibák enetikai polimorfizmusok: 1%-nál gyakoribb génváltozatok További diploid genomok 2007-2008 SN VNTR T T T T T T T 2 ismétlődés 3 ismétlődés 4 ismétlődés 5 ismétlődés Single Nucleotide olymorphism Egypontos nukleotid variációk Variable Number of Tandem Repeats Változó számú ismétlődések 27-10 http://www.nature.com/news/2008/080416/full/452788b.html humán genom polimorf jellege Kromoszómális foltokban mért polimorfizmusok (NV copy number variations) News Feature T T Nem rokon emberek között: azonosság - 95% eltérések (polimorfizmusok) SN, VNTR, NV (kb. 3 millió SN) Nature 437, 1084-1086 (20 ctober 2005) Human genome: atchwork people Erika heck T 29 30 5
Szakirodalom Sasvari-Szekely Mária. Humán enom rojekt. Lege rtis Medicine 2003, 13: 102-109. Sasvari-Szekely M, Szekely, Nemoda Z, Ronai Z. genetikai polimorfizmusok pszichológiai és pszichiátriai vonatkozásai. Kognitív idegtudomány. léh, ulyás B, Kovács. (Eds). siris Kiadó Budapest 2003: 669-685. ikk részletek (fontos részek sárgával jelölve): heck, E. 2005. Human genome: patchwork people. Nature. 437: 1084-1086. 31 6