Egyebet nem tudok elmondani… kérem kapcsolja ki!

Download Report

Transcript Egyebet nem tudok elmondani… kérem kapcsolja ki!

A funkcionális genomikában rejlő potenciálok

Lars M. Steinmetz és Ronald W. Davies cikke alapján Horvát Sándor, IV. éves biológus értelmezésében

A genomiális információ megismerésével a biológia új korszakba ért.

A funkcionális genomika eszközeivel választ kaphatunk olyan kérdésekre, mint pl.: Mikor expresszálódik egy gén?

Hol lokalizálódik a terméke?

Milyen más géntermékekkel kerül interakcióba?

-Milyen fentotípust eredményez a gén mutációja

?

A genom project különösen a ek nagy mértékben segítették a funkcionális genomika, DNS microarray (DNS chip) technológia fejlődését, elterjedését.

Az igazi genom éra akkor köszönt be, amikor elsősorban a szekvencia adatokból következtethetünk a funkcionális információra.

A génfunkció megállapításának hatékony módja a mutánsok analízise A génfunkció megváltoztatható: delécióval inszerciós mutagenezissel RNS interferenciával

Célzott deléció homológ rekombinációval

 Eltávolítódik a célzott gén, így a funkcionális redukció teljes  Élesztőben, egérben jól használható  Újabban Drosophilában is alkalmazzák  Nem működik hatékonyan C. elegansban ill. Arabidopsisban

Célzott deléció homológ rekombinációval

(molekuláris „vonalkód” tag-ek alkalmazása)

a

Minden Saccharomyces cerevisiae génhez egy deléciós kazettát szintetizáltak (deléciós pool).

A deléciós kazettát PCR-rel hozták létre.

A két végén 45 bp-nyi rész a cél gént ismeri fel.

KanMX: antibiotikum rezisztancia UPTAG, DNTAG: upstream ill. downstream egyedi felismerő rész CP (Common Priming helyek): különbözőek a kereszthibridizációt elkerülendő

c

A deléciós fenotípusok kvantitatív mérése: a szelekció során összehasonlíthatják a szignál intenzitást, ebből következtetnek a törzsek fitness-ére b A deléciós pool kompettív növekedése, genomi DNS extrakció, PCR, hibridiáció (high-density oligonucleotide array) Átfedő ORF-eknél nem jól működik (másodlagos mutációk,életképtelenség esszenciális gének homozígóta deléciójánál)

 Eredmények: • Funkcionálisan releváns gének felismerése • Expresszió és funkció összehasonlítása • Drog (gyógyszer) targetek felderítése • Betegség gének meghatározása • Molekuláris evolúció tanulmányozása

Inszerciós mutagenezis

 Transzpozon, vagy más inszertálódó szekvencia  Random, ezért screenelés szükséges  Létrejöhet teljes , inkomplett , ill.

nem funkcionális redukció az integrációtól függően  Arabidopsis, Drosophila, élesztő, C. elegans, egér

Inszerciós mutagenezis

Élesztőben: transzpozonokkal mutáns fenotípusokat, génexpressziót, protein lokalizációt lehet vizsgálni -Arabidopsisban: Agrobaci T DNS alkalmazása Hátrányai: Teljes genom feltöltés nehéz, a genom egyes régiói nem alkalmasak inszercióra, intergenikus szekvenciába inzertálódásnak nincs hatása.

RNS interferencia

     Legújabb technológia gén expresszió redukálásra C. elegansban fedezték fel, hogy dsRNS szekvencia specifikusan „elnémítja” a génfunkciót Rövid dupla szálú RNS könnyen előállítható Gyakran nem teljes, és a specifitás mértéke nehezen prediktálható Mégis a legtöbb modell organizmusban működik pl: féreg (dsRNS-t produkáló plazmidokat tartalmazó E. colival etetik), Drozi, növények, emlősök

Komplex jellegek genetikai feltérképezése

 A genetikai térképezés sikeres volt pl. az asztma génjeinek megtalálásában  Gondosan kiválasztott populációkban több ezer polimorfizmus kutatása a szekvencia variánsok gyakoriságának felderítése céljából  A statisztikai predikciókhoz több marker kellene (kevés mintából, olcsón)

A genotipizálás módszerei

DNS hibridizálása microarray-hez: PCR amplifikált, vagy genomi DNS, tökéletes egyezés eseten erős hibridizáció a próbához Fluoreszcens polarizáció: PCR, a primer vége egy bázissal a polimorf régió vége előtt van, kiegészítve két különböző fluoreszcens dideoxi-nukleotiddal Tömegspektroszkópia: gyors, pontos Molekuláris „vonalkódok”: molekuláris inverziós próbának is nevezik, közvetlenül a genomi DNS en végezhető, egy reakcióval SNP-k (single nucleotide polymorph, pontmutáció) ezrei analizálhatók Egyedi DNS vonalkódot tartalmazó próba, a 2 vége komplementer a polimorf r.-t szegélyező résszel

Humán mendeli öröklődésű betegségek

 Egy korábbi review szerint a több, mint 1400 ismert mendeli öröklődésű betegség gén közül: 1% nál kevesebb regulátoros változás 58% missense, vagy nonsense mutáció az ORF-ekben 30% inszerció,vagy deléció 10% splicing variáns

      Polimorfizmusok felismerése mismatch-repair detektálással Polimorfizmust tartalmazó DNS szakaszok elkülönítése a nem tartalmazóktól PCR termék pool összekeverése lineáris vektor DNS-sel (metilált, 5bp

CRE

deléció) + standardok (teljes

CRE

, nem metilált) Heteroduplex képződés Heteroduplexek transzformálása E. coli törzsbe, aminek az episzómáján (genomba integrálódni képes plazmid) 2

LOX

hely (ide

CRE

rekombináz kötödik) van, köztük tetraciklin rezisztencia (

tetR

) ill. streptomycin szenzitivitás (

strS

) gének találhatók Ha a teszt fragmentben nincs polimorfizmus, nincs repair (5bp-nyi del./inszerció nem inditja el)

tetR / strS / lox

kazetta rekombinálódik, a bacik tet. szenzitívek és str. rezisztensek lesznek (a törzs str. rez.

gént tartalmaz a kromoszómáján) Ha van polimorfizmus, a javítás a

CRE

inaktív, a sejtek tet . rezisztensek, ill. str.

génre is kiterjed, így az szenzitívek maradnak.

Nagy teljesítményű fejlesztési ciklusok  1. 2. amplifikálás (PCR)  2. 3. miniatürizálás („single tube”)  4. több párhuzamos nagy teljesítményű kísérlet  5. egész genomot érintő mérések (gén expresszió, genotipizálás, knock-out analízis, protein analízis, splicing, stb.) kombinálása

QTL ek genetikai térképezése

   QTL (quantitative trait loci, mennyiségi jellegek) Nem mindig praktikus minden vizsgált gén esetében komplementációs tesztet végezni Ezért élesztőben nagyon ígéretes eszköznek tűnik a reciprok hemizigócia egyedben) (diploid genotípus, de csak egy kópiában van jelen a gén, pl. X kromoszóma génjei hím    Ezzel a technikával egyetlen allél hatásának meghatározásával -különben egyöntetű genetikai környezetben- felismerhető egy QTL allél A technika két diploid, heterozigóta törzs összehasonlításán alapul Alkalmas kapcsoltság megcáfolására ill. két genom allélvariánsainak analizálására egyetlen lépésben

Allél kapcsolás reciprok hemizigóciával

a Két-két heterozigóta törzs genomja 1 1 allélre nézve reciprok módon hemizigóta b Molekuláris „vonalkódok” alkalmazásával az egész genom összehasonlítható c Hibridizálás után az allélvariánsok meghatározhatók, a példában a B1 allél erősebb szignált produkál, tehát domináns a B2 felett

Konklúziók

       A funkcionális genomika új távlatokat nyitott a biológiában, mindazonáltal még gyerekcipőben jár pl. a komplex genetikai reguláció, protein interakciók, és biokémiai reakciók terén A modell organizmusokon végzett vizsgálatok magasabbrendű szervezetekben is hasznosak pl. humán rendellenességek kutatásában Elterjedés a klinikumban, diagnosztikában, személyre szabott terápiában A felfedezéseket elősegítendő a nagy teljesítményű biológiának az önálló laboratóriumokban van igazán jövője Miniatürizálás, költségek csökkentése fontos Különböző kísérletek (gén expresszió, genotipizálás, knock-out analízis, protein analízis, stb.) egyesítése („single tube” elképzelés ) Mindezek megvalósításval jobb, és olcsóbb diagnosztika ill. egészségügyi ellátás (szép új jövő…:)

Egyebet nem tudok elmondani…

Kérem kapcsolja ki!