organizace genomu struktura a exprese genu mutace

Prezentace na téma: "organizace genomu struktura a exprese genu mutace"— Transkript prezentace:

1 organizace genomu struktura a exprese genu mutace
Kolektiv Laboratoře molekulární biologie Onkologické centrum J. G. Mendela Nový Jičín

2 FAKTA Nukleární DNA je lokalizována v jádře buněk
Haploidní genom obsahuje 3x109 bp Počet předpokládaných genů ( – ) Kódující sekvence % Genetický kód je univerzální Geny jsou lokalizovány na chromosomech lineárně Geny mají exon/intronovou strukturu Diploidní lidský genom obsahuje 46 chromozomů (2x22 autosomů a 2 pohlavní chromozomy - X a Y) (žena 46 XX, muž 46 XY)

3 ZÁKLADNÍ POJMY Genom – veškerý genetický materiál jednotlivce
Transkriptom – sada transkripovaných sekvencí Proteom – sada proteinů kódovaná genomem

4 GENOM Kódující sekvence: - cca 2 - 3% - „single genes“
- „repetetivní geny“ (pro rRNA, tRNA, histony) Intergenové oblasti Repetitivní sekvence: - tandemové - telomerické a subtelomerické - retropozóny (SINE, LINE) - MERs (medium and low reiteration frequency repeats) - endogenní retroviry a virální retrotranspozony Unikátní sekvence

5 GENOM

6 STRUKTURA GENU 5´ - - 3´ exon 1 exon 2 promotor UTR intron 1 UTR
terminátor - 3´ místo „splicing“-u

7 GEN A JEHO STRUKTURA 5´- konec 3´- konec transkriptovaná oblast genu
promotor ex 1 int 1 ex 2 int 2 ex 3 kódující sekvence mRNA 5´ UTR mRNA 3´ UTR začátek transkripce iniciační kodón pro syntézu proteinu terminační kodón pro ukončení syntézy proteinu (UGA, UAA, UAG signál pro poly(A)

8 GEN A JEHO STRUKTURA

9 GENOVÁ RODINA Konstantní exony

10 BUNEČNÍ CYKLUS REPLIKACE DNA
buněčný cyklus semikonzervativní replikace „GAP1“ fáze - příprava na syntézu DNA M G1 G2 templát „syntetická“ fáze - syntéza (replikace) DNA S nově syntetizovaná DNA

11 REPLIKACE REPLIKON - úsek genomu, kde probíhá replikace.
REPLIZÓM - proteinový komplex, s enzymatickou povahou, zajišťující replikaci úseku DNA. 3´ 5´ 3´ 5´

12 EXPRESE GENU – CENTRÁLNÍ DOGMA
transkripce DNA translace RNA PROTEIN

13 EXPRESE GENU CENTRÁLNÍ DOGMA

14 EXPRESE GENU CIS/TRANS REGULACE

15 GENETICKÝ KÓD

16 MUTACE DĚDIČNÁ ZMĚNA GENOTYPU
JAKÁKOLIV ZMĚNA V NUKLEOTIDOVÉ SEKVENCI NEBO V USPOŘÁDÁNÍ DNA EVOLUCE: MUTACE SELEKCE selekčně škodlivé selekčně neutrální selekčně výhodné

17 DĚLENÍ MUTACÍ podle vzniku - spontánní - indukované
podle druhu buněk - gametické - somatické podle charakteru - genomové (numerické, chromosomové) - chromosomové (strukturální) - genové

18 TYPY MUTACÍ substituce - tranzice (PU-PU; PY-PY)
- transverze (PU-PY; PY-PU) delece inzerce duplikace amplifikace repetitivních sekvencí

19 DELECE N 5´ - - - AGC TCC GGT AAC CCC GTA TTC - - - 3´
del 3 bp 5´ AGC TCC AAC CCC GTA TTC ´ N 5´ AGC TCC GGT AAC CCC GTA TTC GGG ´ del 1 bp 5´ AGC TCC GGT AAC CCG TAT TCG GG ´

20 INZERCE N 5´ - - - AGC TCC GGT AAC CCC GTA TTC - - - 3´
ins 9 bp 5´ AGC TCC AAC AAA AGC TTT CCC GTA TTC ´ ins 7 bp 5´ AGC TCC AAC AAA AGC TCC CGT ATT C ´

21 SUBSTITUCE N 5´ - - - AGC TCC GGT AAC CCC GTA TTC - - - 3´
tranzice (PU-PU; PY-PY) M 5´ AGC TCC GAT AAC CCC GTA TTC ´ transverze (PU-PY; PY-PU) M 5´ AGC TCC GTT AAC CCC GTA TTC ´

22 CHROMOZOMÁLNÍ VS MOLEKULÁRNÍ ÚROVEŇ:
TYPY MUTACÍ CHROMOZOMÁLNÍ VS MOLEKULÁRNÍ ÚROVEŇ: CITLIVOST METODY: SUBSTITUCE ANO NE DELECE ANO ANO/NE DUPLIKACE ANO ANO/NE INVERZE ANO ANO/NE INZERCE ANO ANO/NE TRANSLOKACE ANO ANO/NE MG CG

23 ÚČINEK MUTACÍ mutace měnící smysl kodonu (missense) Arg na Glu
mutace beze smyslu (nonsense – vznik stop kodonu) mutace neměnící smysl kodonu (silent mutation) posunová mutace (frameshift) --ACG-GCT-AAA-TTC-- --ACA-AAT-TC-- 5. nestabilita (vedoucí k anticipaci)

24 FRAMESHIFT/ NON-FRAMESHIFT
Delece: N 5´ AGC TCC GGT AAC CCC GTA TTC ´ del 3 bp 5´ AGC TCC AAC CCC GTA TTC ´ (non-frameshift) del 1 bp 5´ AGC TCC GGT AAC CCG TAT TC ´ (frameshift) Inzerce: N 5´ AGC TCC GGT AAC CCC GTA TTC ´ Ins 3 bp 5´ AGC TCC GGT GCG AAC CCC GTA TTC ´ (non-frameshift) Ins 1 bp 5´ AGC TCC GGT TTA ACC CCG TAT TC ´ (frameshift)

25 DELECE 5´ - - - AGC TCC GGT AAC CCC GTA TTC - - - 3´
5´ AGC TCC AAC CCC GTA TTC ´ 5´ AGC TCC GGT AAC CCC GTA TTC GGG ´ 5´ AGC TCC GGT AAC CCG TAT TCG GG ´ wt H2N ser ser gly asn pro val phe ---- COOH del 3 bp (non-frameshift) H2N ser ser asn pro val phe ---- COOH wt H2N ser ser gly asn pro val phe gly---- COOH del 1 bp (frameshift) H2N ser ser gly asn pro tyr ser ---- COOH

26 NONSENS MUTACE N DNA 3´ - - - AGC ATA GGT AAC CCC GTA ACC GGG - - - 5´
N mRNA 5´ UCG UAT CCA UUG GGG CAU UGG CCC ´ N PROTEIN M DNA 3´ AGC ATT GGT AAC CCC GTA ACC GGG ´ M mRNA 5´ UCG UAA CCA UUG GGG CAU UGG CCC ´ M PROTEIN M DNA 3´ AGC ATA GGT AAC CCC GTA ACT GGG ´ M mRNA 5´ UCG UAT CCA UUG GGG CAU UGA CCC ´ H2N COOH (substituce A na T – vznik stop kodonu) H2N COOH zkrácený protein (substituce C na T – vznik stop kodonu) H2N COOH zkrácený protein

27 INZERCE N DNA 5´ - - - AGC TCC GGT AAC CCC GTA TTC - - - 3´
ins 9 bp 5´ AGC TCC AAC AAA AGC TTT CCC GTA TTC ´ ins 7 bp 5´ AGC TCC AAC AAA AGC TCC CGT ATT C ´ N PROTEIN H2N COOH M PROTEIN H2N COOH M PROTEIN H2N COOH

28 REKOMBINACE