Genetický polymorfismus

Prezentace na téma: "Genetický polymorfismus"— Transkript prezentace:

1 Genetický polymorfismus

2 Řecky morphos = tvar polymorfní = vícetvarý, mnohotvárný

3 Genetický polymorfismus je tedy označení pro výskyt téhož znaku ve více tvarech, formách, přičemž tato mnohotvárnost je geneticky podmíněna.

4 Znak s nejméně 2 geneticky podmíněnými variantami v 1 populaci, kdy zřídkavá varianta má alespoň 1% výskyt.

5 Do polymorfismu nepatří: - znaky, jejichž variabilita není podmíněna geneticky - znaky se zřídkavým výskytem (např. dědičné choroby) - znaky s kontinuální proměnlivostí - znaky, které jsou polymorfní mezi více populacemi téhož druhu, ale ne v rámci jedné

6 Členění: 1/ polymorfismus DNA 2/ polymorfismus biochemický 3/ polymorfismus imunologický 4/ polymorfismus morfologický

7 1/ polymorfismus DNA

8 Všechny typy genetického polymorfismu mají svůj podklad v polymorfismu v kódujících sekvencích DNA.

9 2 hlavní typy polymorfismu DNA:
bodový polymorfismus polymorfismus repetitivních sekvencí

10 Bodový polymorfismus:
většinou záměna báze (substituce), méně často jiné typy mutací. Single Nucleotide Polymorphism SNP

11 AGT CAG TC TCA GTC AG AGT GAG TC TCA CTC AG
SNP AGT CAG TC TCA GTC AG AGT GAG TC TCA CTC AG

12 SNP Změna báze/bází v kódující sekvenci může vést k změně aminokyseliny a tím k projevu ve fenotypu, tj. k polymorfismu biochemickému, imunologickému nebo morfologickému.

13 SNP Změna báze/bází v nekódující sekvenci se ve fenotypu neprojeví.

14 U eukaryot cca 1 polymorfismus na 500 nukleotidů v kódující a 50
nukleotidů v nekódující sekvenci

15 SNP Metody genotypizace: PCR/RFLP RT-PCR DNA microarrays
a další přístrojové techniky

16

17

18 SNP V současné době jsou objektem intenzívního výzkumu. Hlavní využití: genomická selekce

19 Genotypizace SNP na principu
Genomická selekce: Genotypizace SNP na principu hybridizace alelově specifického značení odečtení genotypu

20 Vysoce kapacitní přístrojová metoda,
Genomická selekce: Vysoce kapacitní přístrojová metoda, analýza SNP na jednom chipu. Nové čipy – analýza SNP.

21 Genomická selekce: Hledání vztahu mezi alelickou variantou SNP a plemennou hodnotou – vazba mezi lokusy.

22 Výhoda: SNPs jsou rovnoměrně rozloženy po celém genomu.
Genomická selekce: Výhoda: SNPs jsou rovnoměrně rozloženy po celém genomu.

23 Výhoda: Selekci lze provést okamžitě po narození!!!
Genomická selekce: Výhoda: Selekci lze provést okamžitě po narození!!!

24 SNP Další aplikace: Konstrukce genetických map Ověřování rodičovství Identifikace jedinců Populačně – genetické studie

25

26 Polymorfismus repetitivních sekvencí

27 Variable Number of Tandem Repeats
VNTR Variable Number of Tandem Repeats

28 Výskyt mnoha relativně krátkých sekvencí v genomu ve formě tzv
Výskyt mnoha relativně krátkých sekvencí v genomu ve formě tzv. tandemových repetic Třídění podle délky sekvence: maxisatelity, minisatelity a mikrosatelity

29 Polymorfismus repetitivních sekvencí: mikrosatelity repetitivní motiv tvořen 2-6 bázemi

30

31 Mikrosatelity jsou krátké segmenty DNA s opakující se sekvencí, např
Mikrosatelity jsou krátké segmenty DNA s opakující se sekvencí, např. CACACACA, vět. se vyskytují v nekódující DNA. V řadě mikrosatelitů se repetitivní motiv (např. CA) opakuje 4x, v jiných 7x, 2x nebo 30x.

32 V diploidních organismech má každé individuum dvě kopie mikrosatelitu
V diploidních organismech má každé individuum dvě kopie mikrosatelitu. Např. otec má genotyp s 12 a 19 opakováními, matka 18 a 15 opakování, potomek 12 a 15 opakování.

33 Ověření parentity 12,19 15,18 12,15 12,18 19,15 19,18 15,21 !!!

34 Genotypizace metodou PCR a elektroforézy, v souč
Genotypizace metodou PCR a elektroforézy, v souč. na automatických kapilárních přístrojích.

35 Aplikace: Markery asistovaná selekce MAS Konstrukce genetických map Ověřování rodičovství Identifikace jedinců Populačně – genetické studie

36 2/ biochemický polymorfismus

37 Výskyt strukturně či funkčně odlišných variant 1 proteinu, jehož syntéza je řízena z 1 lokusu
Polymorfní systém Hb Alely HbA, HbB Polymorfní varianta HbA, HbB Genotyp HbA/HbA, HbB/HbB, HbA/HbB Polymorfní typ HbA, HbB, HbAB

38 Variabilita proteinů Dána změnami v jejich primární struktuře, prostetické skupině apod. Příčiny: 1) mnohotný alelismus (mutace) 2) posttranslační změny 3) více genů kódujících týž protein

39 Typy biochemické variability
Variabilita bez detekovatelné změny aktivity Strukturálně odlišný protein, změna vlastností – aktivita, rychlost rozpadu

40 Typy biochemické variability
Mutace jiného genu, která modifikuje aktivitu proteinu Ztráta proteinu – nulová alela Hybridní proteiny

41 Populačně – genetické mechanismy rozšíření biochemického polymorfismu
Selekce Genetický drift – zřejmě významnější

42 Využití biochem. polymorfismu
Vztah mezi polymorfismem a užitkovou vlastností – kappa-kasein, DGAT1 atd. Markery pro užitkové vlastnosti (stejně jako kterýkoliv jiný polymorfismus) Mapování genomu Populačně – genetické studie

43 Protein (polymorfní systém) alely skot : mléko aS1 kasein A, B, C, D, E, nejčastější je B s frekvencí 90% a více aS2 kasein A, B, C, D b kasein A1, A2, A3, B1, B2, C, D, E, nejč. A2 (23-75%) a A1 (10-78%) k kasein A, B, C, D, E, F, G, nejč. A (40-85%) a B (10-50%, holštýn i méně) a laktalbumin A, B, C, u evropských plemen skotu se vyskytuje pouze alela B b laktoglobulin A, B, C, D, E, F, W, X, nejvíce A (25-60%) a B (40-60%) imunoglobulin G1, G2, A, M skot: sérum transferin A, D1, D2, E, B, F, N albumin A, B, C a další postalbumin F, S alkalická fosfatáza A,O amyláza I A,B,C a další amyláza II A,B ceruloplazmin A,B,C skot : erytrocyty hemoglobin karbonic. anhydráza F, S a další

44 3) Imunologický polymorfismus
Imunogenetika – zabývá se genetickými aspekty imunologického systému Antigen x protilátka

45 Imunologický polymorfismus
v širším slova smyslu: nauka o genetické podstatě vzniku (založení) antigenů a tvorbě protilátek v užším slova smyslu: nauka o alloantigenech (erytrocytárních a histokompatibilních) aj. - nauka o krevních skupinách - nauka o tkáňové snášenlivosti

46 Antigen: - látka, která je u příjemce schopna vyvolat imunitní reakci
- je nejčastěji charakteru glykoproteinů nebo glykolipidů Antigeny: - xenoantigeny (cizodruhové), např. viry, bakterie - alloantigeny (stejnodruhové), vlastní antigeny determinující specifitu každého jedince

47 Protilátky (imunoglubuliny):
protein vznikající jako odezva na působení antigenu monospecifický protein eliminující příslušný antigen Protilátky: - přirozené (vznikají bez antigenního podnětu, přesněji bez známého podnětu) - imunní (vznikají po působení antigenu – imunizaci)

48 Erytrocytární antigeny
Krevní faktor – geneticky determinovaný erytrocytární antigen Krevně skupinový systém – souhrn antigenů determinovaných z jednoho lokusu Krevní skupina – kombinace antigenů jednoho individua děděných na jednom chrom. Krevní typ – souhrn všech erytrocytárních antigenů jedince

49 Erytrocytální antigeny
Na povrchu erytrocytů Rozčleněny do polymorfních (krevně skupinových) systémů (člověk 15, skot 12, prase 15) Každý systém tvořen alelami z jednoho lokusu Vytvářejí druhovou i individuální specifitu

50 Krevně-skupinové systémy
Komplexní Jednoduché Uzavřené Otevřené

51 Dědičnost krevně skup. systémů
1 alela = 1 antigen Např. F-V systém skotu Alela F1- antigen F1

52 Dědičnost krevně skup. systémů
1 alela = žádný antigen Např. systém ABO u člověka Alela 0 – žádný antigen

53 Dědičnost krevně skup. systémů
1 komplexní alela = skupina antigenů Např. B systém u skotu Komplexní alela O1T1Y2E3´F´I´K´ antigeny O1,T1,Y2,E3´,F´,I´,K´

54 Dědičnost krevně skup. systémů
Až na výjimky kodominantní dědičnost, nulové alely se chovají jako recesívní.

55 krevní skupina genotyp antigen protilátky I0/I0 - anti-A, anti-B A IA/IA, IA/I0 B IB/IB, IB/I0 anti-A AB IA/IB A, B

56

57

58 P HH IAIB x HH I0I0 AB 0 F1 HH IAI0 HH IBI0 A B

59 P hh IAIB x HH I0I0 0 0 F1 Hh IAI0 Hh IBI0 A B

60 Označení systémů a minimální známý počet krevních skupin
Druh Počet systémů Označení systémů a minimální známý počet krevních skupin Skot 12 A(10), B(500), C(70), FV(5), J(4), L(2), M(3), N(2), S(8), Z(3), R'S'(3),T'(2) Ovce 8 R(2), I(2), A(4), B(60), C(4), D(2), M(3), XZ(2) Kůň A(5), C(2), D(3), K(2), P(3), Q(6), T(2), U(2) Prase 15 A(2), B(2), C(2), D(2), E(13), F(3), G(2), H(6), I(2), J(3), K(5), L(6), M(9), N(3), O(2) Kur A(5), B(35), C(5), D(5), E(9), H(3), I(5), J(3), K(4), L(2), P(10), R(2)

61 Krevně-skupinové systémy u lidí (14)

62 Využití krevně-skupinových systémů
Ověřování původu Paternita a parentita

63 Histokompatibilní komplex
Tzv. transplantační antigeny Na plazmatické membráně každé buňky Působí jako alloantigen

64 MHC - Major histocompatibility complex
MHL Major histocompatibility locus HLA Human lymphocyte antigens BOLA - Bovine lymphocyte antigens PLA Pig lymphocyte antigens

65 Hlavní histokompatibilní komplex (MHC)
na 6. chromozomu je tvořen velkým počtem genů geny rozděleny do tříd I., II. III. každá z nich je vysoce polymorfní třída I. a II. obsahuje geny pro leutocytární antigeny (HLA), které mají zásadní význam pro odvržení transplantátu třída III. zahrnuje řadu genů které asociují s některými onemocněními

66 BP, PQ, DR = geny antigenů II. třídy B, C, A = geny antigenů I. třídy
LMP = geny kódující velké multifunkční proteázy DM = heterodimér DMA a DMB genů kódující antigen zpracovávající molekulu potřebnou pro vazbu peptidu s antigeny II. třídy

67 Haplotyp MHC haplotyp Souhrn alel na jednom chromozomu.
Souhrn alel na MHC lokusu.

68 Dědičnost HLA haplotypů

69 Každý rodič má dva exprimované haplotypy
Alely na MHC lokusu jsou těsně vázané, nedochází k rekombinacím Potomkovi předává každý rodič jeden haplotyp Rodič a potomek sdílejí jeden shodný haplotyp

70 Některé haplotypy jsou mnohem častější, jiné vzácné
Většina z 3x107 kombinací (haplotypů) nebyla nikdy nalezena Existují významné etnické distribuce haplotypů (rozdíly mezi etniky)

71 4) Morfologický polymorfismus
má multifaktoriální etiologii např. otisky prstů