A molekuláris biológia eszközei

Hasonló dokumentumok
Fehérje expressziós rendszerek. Gyógyszerészi Biotechnológia

DNS replikáció. DNS RNS Polipeptid Amino terminus. Karboxi terminus. Templát szál

Biológus MSc. Molekuláris biológiai alapismeretek

13. RNS szintézis és splicing

RNS-ek. 1. Az ősi RNS Világ: - az élet hajnalán. 2. Egy már ismert RNS Világ: - a fehérjeszintézis ben résztvevő RNS-ek

III/3. Gének átvitele vektorokkal

5. Molekuláris biológiai technikák

2. Sejtalkotó molekulák II. Az örökítőanyag (DNS, RNS replikáció), és az öröklődés molekuláris alapjai (gén, genetikai kód)

transzláció DNS RNS Fehérje A fehérjék jelenléte nélkülözhetetlen minden sejt számára: enzimek, szerkezeti fehérjék, transzportfehérjék

Antiszenz hatás és RNS interferencia (a génexpresszió befolyásolásának régi és legújabb lehetőségei)

TÉMAKÖRÖK. Ősi RNS világ BEVEZETÉS. RNS-ek tradicionális szerepben

Szervrendszerek szintje. Szervek szintje. Atomok szintje. Sejtek szintje. Szöveti szint. Molekulák szintje

GÉNKLÓNOZÁS ÉS GÉNMANIPULÁCIÓ

DNS klónozása DNS klóntárak előállítása és szűrése

A nukleinsavak polimer vegyületek. Mint polimerek, monomerekből épülnek fel, melyeket nukleotidoknak nevezünk.

7. A b-galaktozidáz indukciója Escherichia coliban

12/4/2014. Genetika 7-8 ea. DNS szerkezete, replikáció és a rekombináció Hershey & Chase 1953!!!

A BIOTECHNOLÓGIA TERMÉSZETTUDOMÁNYI ALAPJAI

2. Sejtalkotó molekulák II. Az örökítőanyag (DNS, RNS replikáció), és az öröklődés molekuláris alapjai (gén, genetikai kód)

RNS-ek. 1. Az ősi RNS Világ: - az élet hajnalán. 2. Egy már ismert RNS Világ: - a fehérjeszintézis ben résztvevő RNS-ek

Előadások témája: Elsősorban a DNS, a gének és genomok molekuláris biológiája. Tételsorok mindenkinek a honlapon:

Klónozás: tökéletesen egyforma szervezetek csoportjának előállítása, vagyis több genetikailag azonos egyed létrehozása.

Molekuláris biológiai alapok

I. A sejttől a génekig

A vírusok kutatásának gyakorlati és elméleti jelentősége

CIÓ A GENETIKAI INFORMÁCI A DNS REPLIKÁCI

A növény inváziójában szerepet játszó bakteriális gének

BIOLÓGIA ALAPJAI. Anyagcsere folyamatok 2. (Felépítő folyamatok)

Poligénes v. kantitatív öröklődés

NUKLEINSAVAK. Nukleinsav: az élő szervezetek sejtmagvában és a citoplazmában található, az átöröklésben szerepet játszó, nagy molekulájú anyag

Molekuláris biológus M.Sc. Prokarióták élettana

A nukleinsavak polimer vegyületek. Mint polimerek, monomerekből épülnek fel, melyeket nukleotidoknak nevezünk.

Génexpresszió prokariótákban 1

CzB Élettan: a sejt

A bioinformatika gyökerei

3.3 Gének átvitele vektorokkal

TEMATIKA Biokémia és molekuláris biológia IB kurzus (bb5t1301)

DNS KLÓNOZÁS: Egy DNS molekula megsokszorozása. In vivo-különféle gazdasejtekben

DNS KLÓNOZÁS: Egy DNS molekula. In vivo-különféle gazdasejtekben

A GENOM MEGISMERÉSÉNEK MÓDSZEREI

15. Fehérjeszintézis: transzláció. Fehérje lebontás (proteolízis)

Receptorok és szignalizációs mechanizmusok

NANOTECHNOLOGIA 6. előadás

A BIOTECHNOLÓGIA ALKALMAZÁSI LEHETŐSÉGEI A GYÓGYSZERKUTATÁSBAN

Az örökítőanyag. Az élőlények örökítőanyaga minden esetben nukleinsav (DNS,RNS) (1)Griffith, (2)Avery, MacLeod and McCarty (3)Hershey and Chase

3. Sejtalkotó molekulák III. Fehérjék, enzimműködés, fehérjeszintézis (transzkripció, transzláció, poszt szintetikus módosítások)

A géntechnológiát megalapozó felfedezések

GENOMIKA TÖBBFÉLE MAKROMOLEKULA VIZSGÁLATA EGYIDŐBEN

Géntechnológiai módszerek

GÉNSEBÉSZET- DNS-KLÓNOZÁS

Hamar Péter. RNS világ. Lánczos Kornél Gimnázium, Székesfehérvár, október

Transzláció. Szintetikus folyamatok Energiájának 90%-a

ENZIMEK BIOTECHNOLÓGIAI ELŐÁLLÍTÁSA

A TRANSZLÁCIÓ Hogyan lesz a DNS-ben kódolt információból fehérje? A DNS felszínén az aminosavak sorba állnak?

Génszerkezet és génfunkció

Az Ig génátrendeződés

Nanotechnológia. Nukleinsavak. Készítette - Fehérvári Gábor

DNS-szekvencia meghatározás

DNS-számítógép. Balló Gábor

Nukleinsavak. Szerkezet, szintézis, funkció

CHO H H H OH H OH OH H CH2OH HC OH HC OH HC OH CH 2

A replikáció mechanizmusa

Géntechnika jegyzet. 2. rész. Dr. Gruiz Katalin

A TATA-kötő fehérje asszociált faktor 3 (TAF3) p53-mal való kölcsönhatásának funkcionális vizsgálata

Molekuláris biológiai technikák

RNS SZINTÉZIS ÉS ÉRÉS

GMO = genetikailag módosított organizmusok. 1. Gének megváltoztatása. Gének megváltoztatása. Pécs Miklós: A biológia alapjai

Transzgénikus növények előállítása

5. Előadás Nukleinsavak kimutatása, szekvenálás

I. Az örökítő anyag felfedezése

- Conrad Hal Waddington számára a gének fizikai háttere még ismeretlen volt (Watson-Crick-Franklin 1953), így próbálta leírni a sejt specializációt=>

CHO H H H OH H OH OH H CH2OH CHO OH H HC OH HC OH HC OH CH 2 OH

Prokarióták. A sejtmag tehát csak eukariótákra jellemző. A magok száma

Gyógyszerrezisztenciát okozó fehérjék vizsgálata

11. Dr. House. Biokémiai és sejtbiológiai módszerek alkalmazása az orvoslásban

3. Sejtalkotó molekulák III.

Nukleinsavak építőkövei

A szamóca érése során izolált Spiral és Spermidin-szintáz gén jellemzése. Kiss Erzsébet Kovács László

Epigenetikai Szabályozás

VIZSGAKÉRDÉSEK A FELKÉSZÜLÉSHEZ* Biokémia és molekuláris biológia I. kurzus (bb5t1301)

NÖVÉNYNEMESÍTÉS. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

(1) A T sejtek aktiválása (2) Az ön reaktív T sejtek toleranciája. α lánc. β lánc. V α. V β. C β. C α.

A génkifejeződés szabályozása

Rekombináns Géntechnológia

Nukleinsavak, transzkripció, transzláció

Kémiai reakció aktivációs energiájának változása enzim jelenlétében

Genomika. Mutációk (SNP-k) és vizsgálatuk egyszerű módszerekkel. DNS szekvenálási eljárások. DNS ujjlenyomat (VNTR)

BIOGÉN ELEMEK MÁSODLAGOS BIOGÉN ELEMEK (> 0,005 %)

A glükóz reszintézise.

Kevéssé fejlett, sejthártya betüremkedésekből. Citoplazmában, cirkuláris DNS, hisztonok nincsenek

AZ ÉLET KÉMIÁJA... ÉLŐ ANYAG SZERVEZETI ALAPEGYSÉGE

NÖVÉNYGENETIKA. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

Kromoszómák, Gének centromer

Az X kromoszóma inaktívációja. A kromatin szerkezet befolyásolja a génexpressziót

A géntechnológia genetikai alapjai (I./3.)

ADATBÁNYÁSZAT I. ÉS OMICS

Vizsgakövetelmények Tudjon elemezni kísérleteket a DNS örökítő szerepének bizonyítására (Griffith és Avery, Hershey és Chase kísérlete).

MOLEKULÁRIS GENETIKA A DNS SZEREPÉNEK TISZTÁZÁSA

Könyvtárak, szekvenálás, mutagenezis

A Telomerase-specific Doxorubicin-releasing Molecular Beacon for Cancer Theranostics

Átírás:

A molekuláris biológia eszközei I. Nukleinsavak az élő szervezetekben Reverz transzkripció replikáció transzkripció transzláció DNS DNS RNS Fehérje DNS feladata: információ tárolása és a transzkripció szabályozása helye eukariótáknál: sejtmag + mitokondriumok(15-100 kbázis) RNS fajtái: mrns (hnrns), trns, rrns, ribozimok feladata: fajtánként más Fehérjék: (enzimek, szerkezeti fehérjék, receptorok, stb.) Nukleinsavakkal kapcsolatos fontosabb enzimek: polimerázok, nukleázok, ligáz foszfatázok, kinázok, (proteinázok)

II. Replikáció DNS polimeráz (DNS függő DNS polimeráz, irány: 5 3, RNS primer az elején, repair) dntp-k (datp, dctp,dgtp,dttp) Puffer (pl. Tris vagy foszfát; megfelelő ph, pl. 7.2, megfelelő sókoncentráció: Na +, Mg 2+ ) Ligáz (Okazaki fragmentumok)

III. Transzkripció RNS polimeráz (DNS függő RNS polimeráz, irány: 5 3 ) Transzkripciós faktorok (fehérjék) NTP-k (ATP, CTP, GTP, TTP) Puffer (pl. Tris vagy foszfát; megfelelő ph, pl. 7.2, megfelelő sókoncentráció: Na +, Mg 2+ )

Represszor fehérje * III. Transzkripció 2. (génműködés/szabályozás, a laktózoperon működése) Laktóz RNS polimeráz + Glükóz + Glükóz + Laktóz Fogalmak: operon(több génből álló működési egység) iniciátor/promóter régió pozitív és negatív szabályozás: transzkripciós faktor (itt a CAP fehérje) (camp kell a fehérje kötődéshez, ami nincs, ha van glükóz) represszor fehérje/gén az operátor régióhoz kötődik {fokozó (enhancer) régió } * * - Glükóz + Laktóz Lac operon működése: + Glükóz : a represszorfehérje képződik, hozzákötődik a laktózbontó enzim génjének operátor régiójához gátolva ennek átíródását + Laktóz : laktóz jelenlétében a represszor fehérjét a laktóz kititrálja, így elvileg íródhatna a laktózbontó enzim génje, de az átíráshoz a CAP fehérje és camp is szükséges, ami csak glükóz hiányában teljesül * Represszor fehérjét kódoló gén

IV. Reverz transzkripció (retrovírusok) Reverz transzkriptáz Rnáz H DNS polimeráz Integrálódás a gazdasejt genomjába RNS DNS-RNS heteroduplex DNS DNS-DNS duplex Reverz transzkriptáz (RNS függő DNS polimeráz, irány: 5 3 ) Rnáz H aktivitás (heteroduplex hasítás) dntp-k (datp, dctp,dgtp,dttp) Puffer (pl. Tris vagy foszfát; megfelelő ph, pl. 7.2, megfelelő sókoncentráció: Na +, Mg 2+ )

V. mrns érés, Transzláció mrns szerkezete prokarióták / eukarióták (élesztő), exonok / intronok mrns érés (splicing, alternatív splicing, hibás szabályozás betegségek) poli A farok, 5 -CAP (fordított irányú metilált G) in vitro transzlációs rendszerek, (fehérjeszintézis gátlásának vizsgálata, GFP, Green Fluorescent Protein)

VI. Enzimek, mint molekuláris biológiai eszközök Nukleázok Közös bennük, hogy a nukleinsavak foszfodiészter kötéseit képesek hasítani. Típusok Exonukleázok(polimerázoknak is van ilyen aktivitásuk) Endonukleázok DNázok, RNázok Exonukleázok A nukleinsavat a végéről kezdik el hasítani. Különböző helyeken hasíthatnak, így a termék is különböző lehet (Pl. S1 nukleáz egyszálú DNS-t v. RNS-t hasít, 5 -foszfát termékek képződnek; Snake Venom Phosphodiesterase, SVPD hasonló) Nukleinsavak lebontásos vizsgálata (+foszfatázok használata)

VI. Enzimek Restrikciós endonukleázok 1. Endonukleázok 1960-as évek H. Smith, W. Arber, D. Nathans Funkció Gazdaspecificitás (a prokariótáknál vették észre, hogy meg tudja különböztetni a szervezet a saját és idegen DNS-t) -> Baktérium védekező mechanizmusa: saját DNS metilálása, idegen DNS hasítása Kettős szálú DNS mindkét szálának hasítása Általában 4-8 bázis hosszú felismerő/hasító hely (ált. palindrom szekvencia) Hasítás után tompa/egyenes vagy ragadós vég (blunt end, sticky end) 5 -foszfát és 3 -OH marad a hasítás után mindkét szálon (van kivétel! NciI) Elnevezés (baktérium után amiből izolálták + római számok időrendben Hinf I, EcoRI) Típusok (Az enzimek nevében a római szám nem az enzim I. II. vagy III. típusára utal, hanem csak arra, hogy időrendben mikor fedezték fel. Ez két teljesen független dolog semmi közük egymáshoz.) I. és III. Felismerés specifikus, de a hasítás nem. Ahányszor látja az enzim a felismert szekvenciát hasít egyet, de véletlenszerűen akárhol (tandem enzim: metiláz és nukleáz egyben) II. Specifikus felismerőhely és ott vagy attól nem messze, de pontosan meghatározott helyen hasít. (Nem tandem enzim, ezért szétválasztható a metiláz és nukleáz.)

VI. Enzimek Restrikciós endonukleázok 2. Példák SmaI...GGG CCC......CCC GGG......GGG CCC......CCC GGG... XmaI...G GGCCC......CCCGG G......G GGCCC......CCCGG G... BSpRI, HaeIII...GG CC......CC GG......GG CC......CC GG... EcoRI...G AATTC......CTTAA G......G AATTC......CTTAA G...

VI. Enzimek Restrikciós endonukleázok 3. Példák HpHI...GGTGANNNNNNN N......CCACTNNNNNNN N......GGTGANNNNNNN N......CCACTNNNNNNN N... HinfI...G ANTC......CTNA G......G ANTC......CTNA G... HindIII...GTPy PuAC......CAPu PyTG......GTPy PuAC......CAPu PyTG... N: akármilyen bázis lehet; Pu: csak purin bázis lehet (A, G); Py: csak pirimidin bázis lehet (C, T)

VI. Enzimek Egyéb fontos enzimek Ligáz (DNS összeragasztása, 5 -foszfát és 3 -OH szükséges hozzá) Kinázok, foszfatázok (foszfát bevitele/levágása) Proteinázok, (+Rnázok, Dnázok) DNS/RNS/fehérje tisztítási műveleteknél használhatók

VII. Klónozás célok, lehetőségek, eszközök baktériumok, mint munkafelület

VII. Klónozás DNS hordozók = Klónozó vektorok Klónozó vektorokkal szemben támasztott követelmények: önállóan replikálódjon be lehessen vinni élő sejtbe (transzformálható legyen) legyenek markerek benne (szelekciós lehetőség) 1. Plazmid vektorok Plazmid önálló osztódásra képes kis méretű extrakromoszómális kettős szálú DNS gyűrű feladatuk általában egy-két, a baci számára fontos gén hordozása (pl. antibiotikum rezisztenciagének) baktérium Genomi DNS gyűrű bizonyos baktériumok pl. klóramfenikollal kezelve úgy osztódnak, hogy CSAK a plazmid osztódik, de a genomi DNS nem! Ca 2+ tartalmú oldattal kezelve a baci sejtek transzformálhatók plazmidokkal (~ 0.1%)

VII. Klónozás Plazmidvektor felépítése Rezisztenciagén 1. Markergén 2. Replikációs origó Restrikciós hasítóhelyek

VII. Klónozás 1. DNS emésztése 2. plazmidok hasítása 3. ligálás (rekombináns plazmid DNS) 4. transzformálás

VII. Klónozás 5. Szelekció 1 6. Szelekció 2 (Pl. β-galaktozidáz gén sérül, ha sikeres volt a klónozás, a DNS bekerült a plazmidba -> fehér színű telep.)

VII. Klónozás Lehetőségek: klóntárak készítése adott gének kikeresése, majd klónozása, sokszorozása a klónozott gén vizsgálata fehérjék termeltetése (in vitro transzlációs rendszerben vagy baciban kiválasztás )

VII. Klónozás 2. Vírus vektorok (fágok, λ-fág) Előnyök: nagyobb méretű DNS Klónozható (75-106%) (8-20 kbázis) jobb transzformáció (~10%) Hátrány: pl. minimális méretű klónozandó DNS szükséges

VII. Klónozás 3. Kozmidok Olyan vektor, ami plazmidként és fág DNS-ként is tud viselkedni, mert van benne replikációs origó a plazmidként történő szaporodáshoz, de van benne olyan szekvencia ( cos hely), ami a fágfehérjébe történő bepakolódáshoz kell. Így baciban könnyen szaporítható és vírusként lehet vele transzformálni. Beépíthető akár 40 kbázis idegen DNS is. 4. Élesztő (YAC=Yeast Artificial Chromosomes) Élesztősejtekben szaporodni képes vektor, amibe akár 100 kbázis nagyságú idegen DNS is bevágható. Rendelkezik replikációs kezdőponttal (ARS: Autonomously Replicating Sequence) Van benne centromer régió (CEN) és telomer végek, amik szintén a replikációhoz szükségesek Élesztő DNS rész, ami helyettesíthető (max. 100 kbázis) LEU2 régió (szelekciós marker leucinmentes táptalajon csak a transzformált sejtek nőnek ki). Léteznek élesztő-baktérium vektorok is.

VIII. cdns könyvtárak AAAAAAA AAAAAAA affinitás krom. szil. hordozóhoz kötött polit v. mágneses szeparálás AAAAAAA AAAAAAA AAAAAAA AAAAAAA AAAAAAA rrns, trns, m RNS TTTT TTTT TTTT TTTT AAAAAAA RNS-ek a sejtből TTTT TTTT TTTT csak m RNS-ek Reverz transzkriptáz Rnáz H / lúgos hidrolízis DNS polimeráz Klónozás, Vizsgálat m RNS DNS-RNS heteroduplex DNS DNS-DNS duplex