wyklad_9_ genomika_wstep_2016

advertisement
Możliwości współczesnej inżynierii genetycznej
1. Technologia rekombinowanego DNA jest
podstawą uzyskiwania genetycznie
zmodyfikowanych organizmów
2. Medycyna i ochrona zdrowia
3. Genomika – poznawanie genomów
Przełom XX i XXI wieku to okres dynamicznego rozwoju
metod i projektów sekwencjonowania genomów
ZŁOTA ERA GENOMOWA:
1995 genom Haemophilus influenzae
1997 genom E. coli
1997 genom drożdży S. cerevisiae
1998 genom nicienia Caenorhabditis elegans
1999 genom Muszki owocowej
2000 genom rzodkiewnika A. thaliana
2001 genom człowieka
Genom – całkowity DNA komórki obejmujący zarówno
wszystkie geny jak i odcinki międzygenowe
(niekodujące)
Genomika – obejmuje badania genomu na różnych
poziomach jego działania
(Thomas Roderick 1986)
•Genomika strukutralna
•Genomika funkcjonalna
•Genomika strukutralna – obejmuje wstępną fazę
analizy genomu i ma ściśle określony punkt końcowy, którym
jest uzyskanie mapy fizycznej genomu, o możliwie
największej rozdzielczości czyli jego kompletnej sekwencji
nukleotydowej
•Genomika funkcjonalna – obejmuje różne poziomy
badań funkcji genomu (zaczynając od analiz
bioinformatycznych poprzez tranksryptom i proteom) i
różne, zwykle tzw. wysokoprzepustowe (ang.
hightroughput) metody analizy mające na celu znalezienie
odpowiedzi na pytanie: jak na podstawie informacji
zgromadzonych w genomie, działa komórka, tkanka,
organizm?
Wszystkie „-omiki” mają jeden wspólny mianownik:
Genomika - obejmuje badania genomu– całkowitego DNA
•globalne (całościowe) spojrzenie na badany obiekt (żywa
komórka), który nie ogranicza się do badania funkcji
wybranych genów i białek, ale analizuje ich wiele na raz
próbując spojrzeć na żywą komórkę „z dalszej
perspektywy”
Jak możemy „globalnie” badać funkcje żywych komórek?
Wysokoprzepustowe (ang. hightroughput) metody analizy
Transkryptomika
•Profile transkrypcji genów w poszczególnych tkankach, a nawet w
poszczególnych komórkach (np. w komórkach układu odpornościowego)
różnią się: zależnie od okresu życia, czynników zewnętrznych itd.
•na poziomie molekularnym organizm jest sumą bardzo wielu różnych
profili transkrypcyjnych swego genomu, rozłożonych zarówno w
przestrzeni (różne tkanki i komórki), jak i w czasie (różne okresy w
rozwoju, stany chorobowe itd.).
• Pojedynczy profil można nazwać stanem transkrypcyjnym któremu
odpowiada określony zestaw transkryptów, tj. różnych mRNA, który
można też określić mianem programu transkrypcyjnego transkryptomu.
•Analizy
transkryptomu
to
badania
wszystkich
programów
transkrypcyjnych, czyli transkryptomów, które składają się na tzw.
globalny transkryptom organizmu.
•Odczytanie globalnego transkryptomu
trudniejsze niż odczytanie genomu.
jest
nieporównanie
2. Proteomika
•Pojawienie się określonego transkryptu
w komórce nie oznacza, że będzie on
natychmiast wykorzystany do produkcji
białka.
•W cząsteczce mRNA zawartych jest
wiele
skomplikowanych
motywów
strukturalnych, które odbierają sygnały o
stanie komórki. W zależności od
wypadkowej tych sygnałów ten sam
mRNA może być wykorzystany do
syntezy bardzo wielu, kilku lub tylko
jednej kopii białka, może też być od razu
zniszczony.
•A zatem, aby się dowiedzieć, jaki jest końcowy efekt konkretnego stanu
transkrypcyjnego tkanki, musimy poznać wszystkie zawarte w niej białka,
czyli jej proteom.
•Profil wszystkich białek organizmu możemy nazwać jego globalnym
proteomem. Składa się nań suma proteomów w poszczególnych
tkankach, stanach fizjologicznych itp.
Proteomika c.d.
•Proteom jest jeszcze bardziej skomplikowany niż transkryptom:
•cząsteczki białek, już po syntezie, ulegają różnorodnym
modyfikacjom, które w zasadniczy sposób zmieniają właściwości
białka.
•Skomplikowany wzór modyfikacji nie jest bezpośrednio
zakodowany w genie odpowiadającym danemu białku
•Modyfikacje są główną przyczyną tego, że liczba różnych
rodzajów białek w organizmie wielokrotnie przewyższa liczbę
genów zawartych w jego genomie.
•Przykład: genom ludzki zawiera ok. 20 tysięcy różnych genów, a
równocześnie w naszych organizmach występuje ponad milion
różnych rodzajów białek.
Porównanie organizacji genomów
Eukariotycznych i Prokariotycznych
Wielkość genomu:
Ilość DNA w haploidalnym
genomie
(np.
komórkach
rozrodczych) nazywana jest
wielkością
genomu
lub
wartością C.
C oznacza też
„constant” i „characteristic” tzn.
że wartość C jest stosunkowo
stała i charakterystyczna dla
danego gatunku ale zmienia się
znacząco między gatunkami.
Wartość C jest większa u eukriota niż u prokariota
Wielkość genomu i zakres jego zmienności nie odzwierciedla
w pełni złożoności organizmu:
Paradoks wartości C
Wielkość jest tylko do pewnego stopnia skorelowana ze złożonością organizmu
Paradoks wartości C
Wyjaśnienie:
Genomy mniej złożonych organizmów są bardziej
„wyładowane” genami, ponieważ dostępna przestrzeń jest
wykorzystywana oszczędniej: geny leżą bliżej siebie, mogą na
siebie nachodzić (wirusy).
Większe wartości C u wielu roślin i zwierząt dowodzą
obecności dużej ilości powtórzonego DNA.
Download
Random flashcards
ALICJA

4 Cards oauth2_google_3d22cb2e-d639-45de-a1f9-1584cfd7eea2

Create flashcards