Humán genom projekt ( ) (+2007, 2008) Humán fenom projekt

Nature Genetics, May 2003

fenotípus

Humán genom projekt (1989-2003) (+2007, 2008) Humán fenom projekt (2003-…)

ASSZOCIÁCIÓ

genotípus

2

1

A Humán Genom Projekt: 1989-2003

A Humán Genom Projekt GTCCGGTCCC GGGACCCCCT GCCCAGGGTC AGAGGGGCGC CTACCTAGCT CACGGTCTTG

Humán Genom Projekt

• A Humán Genom projekt eredményei • A Humán Genom polimorf jellege

GGCCGGAGGG AATGGAGGAG GGAGCGGGGT CGACCGCTCA GCTGTCCGCC CAGTTTCGGA

Hierarchikus GGCGGCCACG CGAGGATCAA CTGTGCAACGmódszer GGTGGGGCCG CGGCTGACCG TGGTGGTCGC J. WatsonTGCGGGGGGG , a HGP elsőGGGCGGCGGG elnöke GGGGGCTGAG GGCCAGAGGC ATGAGCTAGG CGTCGGCGGT TGAGTCGGGC GCGGAGTCGG GGGCAGGGGG AGCGGGCGTG Markerek, ‘clone by clone ’ technika GAGGGCGCGC ACGAGGTCGA GGCGAGTCCG CGGGGGAGGC GGGCAGAGCC TGAGCTCAGG TCTTTCTGCG TCTGGCGGAA

• cél: egyetlen ember haploid (azaz fél) kromoszóma készletének információját TCCTTGTCGG TTTCTCGGGT CGCGGACCCC felderíteni. (nem ismert, hogy ki)GCGCGGCGCC TGGCCACCAC CTCGCTTCAT TCCCGTCTCT TTGGGCCGCC • 1989-ben alapított ‘állami’ szektor CTCTCCCTGC GCAAAATTCC AATACTGGGC • 1992: 1$/bp, 100,000AAGATGAGCA bp/év – reménytelennek tűnt GGCCCCCCTG AGCCGGGGCG GGTCGGGGGC GGGACCAGGG • nemzetközi koordináció 4

CGGGCCTGGG AGGGAGGTTT TGCCAGATAC CAGGTGGACT AGGGTGAGCG CCCGAGGGCC GGGACGCACG CACGGGCCGG GTAGGATGGC GCTGGCGTCG ATGCCCGCGC GCTTCAGGGC CTGGTCTGGC CGCCCCTCCA

A Humán Fenom Projekt

GGGCGATGCT GGCCTGCCCG GCATTCGTCC ACGTGCCCGT TCACGGTGGA GCGCCGCGGG 3

A Humán Genom Projekt

TCCGGCCGGG GCGTGCCCGA GGGGAGGGAC TCCCCGGCTT GCGACCCGGC GTTGTCCGCG

A HGP „egyenes útja” Hogyan keresi a matematikus az oroszlánt a sivatagban?

GTCCGGTCCC GGGACCCCCT GCCCAGGGTC AGAGGGGCGC CTACCTAGCT CACGGTCTTG

GTCCGGTCCC GGGACCCCCT GCCCAGGGTC AGAGGGGCGC CTACCTAGCT CACGGTCTTG Watson által kidolgozott Hierarchikus módszer:


GGCCGGAGGG AATGGAGGAG GGAGCGGGGT CGACCGCTCA GCTGTCCGCC CAGTTTCGGA A Humán genom projekt fő stratégiája a genom hierarchikus

GGCGGCCACG CGAGGATCAA CTGTGCAACG GGTGGGGCCG CGGCTGACCG TGGTGGTCGC

GGCGGCCACG TGGTGGTCGC lebontása CGAGGATCAA mind kisebbCTGTGCAACG és kisebbGGTGGGGCCG szerkezeti CGGCTGACCG egységre, és

GGGGGCTGAG GGCCAGAGGC TGCGGGGGGG GGGCGGCGGG ATGAGCTAGG CGTCGGCGGT

csupán eztGGCCAGAGGC követte a szekvenálási munka. Sokan kritizálták a GGGGGCTGAG TGCGGGGGGG GGGCGGCGGG ATGAGCTAGG CGTCGGCGGT

TGAGTCGGGC GCGGAGTCGG GGGCAGGGGG AGCGGGCGTG GAGGGCGCGC ACGAGGTCGA

tervet a rendkívül időigényes hierarchikus kiépítése TGAGTCGGGC GCGGAGTCGG GGGCAGGGGG AGCGGGCGTGrendszer GAGGGCGCGC ACGAGGTCGA

GGCGAGTCCG CGGGGGAGGC GGGCAGAGCC TGAGCTCAGG TCTTTCTGCG TCTGGCGGAA

miatt. GGCGAGTCCG CGGGGGAGGC GGGCAGAGCC TGAGCTCAGG TCTTTCTGCG TCTGGCGGAA

CGGGCCTGGG AGGGAGGTTT TGCCAGATAC CAGGTGGACT AGGGTGAGCG CCCGAGGGCC GGGACGCACG CACGGGCCGG GTAGGATGGC GCTGGCGTCG ATGCCCGCGC GCTTCAGGGC

A DNS-szekvenálás kivitelezése CGGGCCTGGG AGGGAGGTTTtechnikai TGCCAGATAC CAGGTGGACTmaximum AGGGTGAGCG500 CCCGAGGGCC betűs sorozatokban történik. Ezért a „végeláthatatlan” DNSGGGACGCACG CACGGGCCGG GTAGGATGGC GCTGGCGTCG ATGCCCGCGC GCTTCAGGGC

CTGGTCTGGC CGCCCCTCCA TCCTTGTCGG TTTCTCGGGT CGCGGACCCC GCGCGGCGCC

molekulákat ilyen nagyságrendű darabokra kell bontani,GCGCGGCGCC és CTGGTCTGGC CGCCCCTCCA TCCTTGTCGG TTTCTCGGGT CGCGGACCCC

GGGCGATGCT GGCCTGCCCG TGGCCACCAC CTCGCTTCAT TCCCGTCTCT TTGGGCCGCC 3000 könyv kellene a DNS-nek (ezer oldalas, egy oldalon ezer betű) GCATTCGTCC ACGTGCCCGT CTCTCCCTGC GCAAAATTCC AAGATGAGCA AATACTGGGC

GCATTCGTCC ACGTGCCCGT CTCTCCCTGC GCAAAATTCC AAGATGAGCA AATACTGGGC

Ezt a hatalmas információ-tömeget ezért praktikusan egy

TCACGGTGGA GCGCCGCGGG GGCCCCCCTG AGCCGGGGCG GGTCGGGGGC GGGACCAGGG szabadon hozzáférhető internetes adatbázisban tárolják. 5 TCCGGCCGGG GCGTGCCCGA GGGGAGGGAC TCCCCGGCTT GCGACCCGGC GTTGTCCGCG

csupán ezeket a kisebb fragmenteket szekvenálják. A kapott GGGCGATGCT GGCCTGCCCG TGGCCACCAC CTCGCTTCAT TCCCGTCTCT TTGGGCCGCC nyers szekvenciákat azután összerakják, és így készül el a végleges szekvencia. A részek összerakása azonban nem könnyű.

TCACGGTGGA GCGCCGCGGG GGCCCCCCTG AGCCGGGGCG GGTCGGGGGC GGGACCAGGG 6


1

Az „alternatív” Humán Genom Projekt A „shotgun” módszer…

A Humán Genom Projekt eredményei

GTCCGGTCCC GGGACCCCCT GCCCAGGGTC AGAGGGGCGC CTACCTAGCT CACGGTCTTG GGCCGGAGGG AATGGAGGAG GGAGCGGGGT CGACCGCTCA GCTGTCCGCC CAGTTTCGGA GGCGGCCACG CGAGGATCAA CTGTGCAACG GGTGGGGCCG CGGCTGACCG TGGTGGTCGC GGGGGCTGAG GGCCAGAGGC TGCGGGGGGG GGGCGGCGGG ATGAGCTAGG CGTCGGCGGT TGAGTCGGGC GCGGAGTCGG GGGCAGGGGG AGCGGGCGTG GAGGGCGCGC ACGAGGTCGA

2001 Első (nyers) genom szekvencia

GGCGAGTCCG CGGGGGAGGC GGGCAGAGCC TGAGCTCAGG TCTTTCTGCG TCTGGCGGAA CGGGCCTGGG AGGGAGGTTT TGCCAGATAC CAGGTGGACT AGGGTGAGCG CCCGAGGGCC

Shotgun GGGACGCACGmódszer: CACGGGCCGG GTAGGATGGC GCTGGCGTCG ATGCCCGCGC GCTTCAGGGC •A genomot felszabdalták, ezeket a darabokat szekvenálták, CTGGTCTGGC CGCCCCTCCA TCCTTGTCGG TTTCTCGGGT CGCGGACCCC GCGCGGCGCC majd az átfedő szekvenciák segítségével GGGCGATGCT GGCCTGCCCG TGGCCACCAC CTCGCTTCAT összeillesztették. TCCCGTCTCT TTGGGCCGCC (a módszer bizonyítottan működött kisebb (bakteriális) genomoknál) GCATTCGTCC ACGTGCCCGT CTCTCCCTGC GCAAAATTCC AAGATGAGCA AATACTGGGC

• Így a hierarchikus módszert elhagyva egy gyorsabb TCACGGTGGA GCGCCGCGGG GGCCCCCCTG AGCCGGGGCG GGTCGGGGGC GGGACCAGGG módszert dolgozott ki.

50 évvel a DNS kettősspirál megfejtése után…

2003 A HGP befejezése A ‘posztgenomikus’ éra kezdete

TCCGGCCGGG GCGTGCCCGA GGGGAGGGAC TCCCCGGCTT GCGACCCGGC GTTGTCCGCG 7

8

Összehasonlító vizsgálatok

A “hasznos információ” (gének) a genom 1-2%-át foglalják el! Ma: kb. 18-20.000 fehérje kódoló gén

Orvos-biológiai periódusos rendszer • humán gének • humán fehérjék 9

Csimpánz – emberi genom: kb. 95%-ban azonos

10

További diploid genomok 2007-2008 2007 szept. 4. Az első teljes (diploid) egyedi humán genom: Craig Venter The Craig Venter Institute

PGP-10

12

http://www.nature.com/news/2008/080416/full/452788b.html

2

HuRef: Internetes adatbázis Craig Venter genomjáról Az egyedi variáció 0.1 % helyett kb. 0.5

%

3.2 millió SNP (1.3 millió új!) Heterozigócia igen magas:….GAGGGTGCGC …. Apai kromoszóma ….GAGGGAGCGC Anyai ….

Gének 44%-a heterozigóta http://huref.jcvi.org/

kromoszóma

13

A Nobel díjas Watson genetikai betűi: 2008 ápr. (Nature)

14

Az 1000 ember genom projekt (2008. január 23-tól)

Új módszer – 4 hónap – „csak” 1 millió $!

Wellcome Trust Sanger Institute(Anglia) Beijing Genomics Institute (Kína) National Human Genome Research Institute (NHGRI, USA) National Institutes of Health (NIH, USA)

Becsült költség: $30-50 millió

Hasonló eredmények – 3,3 millió SNP – jelentős heterozigócia Watson vs. Venter ??? 1.6 millió különböző 15 SNP

http://www.nature.com/nature/journal/v452/n7189/full/452819a.html

A Humán Genom Projekt adatbázisa Internet séta

ENTREZ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Entrez/

– „csak” 30.000 dollár/egyed

A kiválasztott ezer ember különböző populációkat képvisel:

http://www.1000genomes.org/

ENTREZ

Yoruba in Ibadan, Nigeria; Japanese in Tokyo; Chinese in Beijing; Utah residents with ancestry from northern and western Europe; Luhya in Webuye, Kenya; Maasai in Kinyawa, Kenya; Toscani in Italy; Gujarati Indians in Houston; Chinese in metropolitan Denver; people of Mexican ancestry in Los Angeles; 16 people of African ancestry in the southwestern United States.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/mapview/ Internet séta

Keresés (faj, gén)

17

18

3

ENTREZ Nucleotide

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/mapview/map_search.cgi?taxid=9606&query=DRD4

Pontos lokalizáció, további info

Keresett gén kromoszómális lokalizációja

Internet séta

Internet séta

11.

nagyítás

kromoszóma

szekvencia

keresett gén

19

20 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/mapview/maps.cgi?taxid=9606&chr=11&MAPS=ugHs,genes,pheno-r&cmd=focus&fill=40&query=uid(48584801)&QSTR=DRD4

Mutációk, betegségek adatbázisa Gének ismert funkciói OMIM

Monogénesen öröklődő betegségek (OMIM) Watson genomjában

Internet séta

Online Mendelian Inheritance in Man

Fenotípus és genotípus közötti kapcsolatokról nyújt információt

Irodalmi összefoglalás, hivatkozások 21

22

http://www.nature.com/nature/journal/v453/n7193/full/453281a.html

A humán genom polimorf jellege


Nem rokon emberek között: GAGGGTGCGC


GAGGGAGCGC GAGGGAGCGC

azonosság - 99.5% (kb. 3 millió bp különbség) Mutációk és Polimorfizmusok

GAGGGTGCGC


GAGGGTGCGC GAGGGAGCGC

23

Ember és csimpánz:

azonosság ~ 95% 24

4

… amikor a „sajtóhiba” végzetes

Sajtóhibák?!

A mutáció: ritka allélváltozatok (1%-nál kisebb gyakoriságú) általában monogénes öröklődésű betegségek









TGAGTCGGGC GCGGAGTCGG GGGCAGGGGG AGCGGGCGTG GAGGGCGCGC ACGAGGTCGA

TGAGTCGGGC GCGGAGTCGG GGGCAGGGGG AGCGGGCGTG GAGGGCGCGC ACGAGGTCGA Desease genes identified



CGGGCCTGGG AGGGAGGTTT TGCCAGATAC CAGGTGGACT AGGGTGAGCG CCCGAGGGCC

CGGGCCTGGG AGGGAGGTTT TGCCAGATAC CAGGTGGACT AGGGTGAGCG CCCGAGGGCC

GGGACGCACG CACGGGCCGG GTAGGATGGC GCTGGCGTCG ATGCCCGCGC GCTTCAGGGC

GGGACGCACG CACGGGCCGG GTAGGATGGC GCTGGCGTCG ATGCCCGCGC GCTTCAGGGC



GGGCGATGCT GGCCTGCCCG TGGCCACCAC CTCGCTTCAT TCCCGTCTCT TTGGGCCGCC

GGGCGATGCT GGCCTGCCCG TGGCCACCAC CTCGCTTCAT TCCCGTCTCT TTGGGCCGCC



TCACGGTGGA GCGCCGCGGG GGCCCCCCTG AGCCGGGGCG GGTCGGGGGC GGGACCAGGG

TCACGGTGGA GCGCCGCGGG GGCCCCCCTG AGCCGGGGCG GGTCGGGGGC GGGACCAGGG


TCCGGCCGGG GCGTGCCCGA GGGGAGGGAC TCCCCGGCTT GCGACCCGGC CGACCCGGC GTTGTCCGCG GTTGTCCGCG

25

26

A humán genom polimorf jellege

… veszélytelen „sajtóhibák” Genetikai polimorfizmusok: 1%-nál gyakoribb génváltozatok SNP G CA C TAC C C GTGATGG G CATTAC C C G TAAT G G Single Nucleotide Polymorphism Egypontos nukleotid variációk

Nem rokon emberek között:

azonosság - 99.5%

GAGGGTGCGC

VNTR

GAGGGAGCGC

2 ismétlődés

GAGGGAGCGC

3 ismétlődés

(kb. 3 millió bp különbség) SNP és VNTR Polimorfizmusok

4 ismétlődés 5 ismétlődés Variable Number of Tandem Repeats Változó számú ismétlődések

GAGGGTGCGC

GAGGGTGCGC GAGGGAGCGC

azonosság ???% (hatalmas strukturális eltérések) CNP Polimorfizmusok

27

28

Kromoszómális foltokban mért polimorfizmusok


News Feature

Nature

437, 1084-1086 (20 October 2005)

Human genome: Patchwork people


Erika Check

A Humán Fenom Projekt 29

30

5

A Humán Fenom Projekt Nature Genetics, May 2003

• A Humán Fenom projekt körvonalazása

The Primate Phenome Project

• Az endofenotípus fogalma

PDF

The Rat Phenome Project The Mouse Phenome Project

31

HUMÁN GENOM PROJEKT 1989 - 2003 • gének listája


• polimorfizmusok adatbázisai

HUMÁN FENOM PROJEKT

32

fiziológia

vonások biokémia

2003 - … • endofenotípusok listája

neurológia

• standard mérési módszerek • faktoranalitikus elemzések • publikus adatbázis

viselkedés Genom

• fenomikusok képzése 33

34

Endofenotípusok nyomában… Nature Genetics, May 2003

Az endofenotípus olyan humán jellemző, amely standardizált, objektív módszerekkel jól mérhető, és genetikai meghatározottságot mutat

35

36

6

Egy jól definiált endofenotípus!

Funkcionális MRI

5-HTTLPR

fMRI válasz - AMYGDALA

10x nagyobb aktivitás 37

Hariri AR et al, Science 297: 400-402 (2002)

kisebb aktivitás

Hairi AR et al, Science 297: 400-402 (2002)

38

Szakirodalom

Sasvari-Szekely Mária. A Humán Genom Projekt. Lege Artis Medicine 2003, 13: 102-109. Sasvari-Szekely M, Szekely A, Nemoda Z, Ronai Z. A genetikai polimorfizmusok pszichológiai és pszichiátriai vonatkozásai. Kognitív idegtudomány. Pléh C, Gulyás B, Kovács G. (Eds). Osiris Kiadó Budapest 2003: 669-685. Cikk részletek (fontos részek sárgával jelölve):

Zuckerman, Marvin, "What is a Basic Factor and Which Factors Are Basic? Turtles All the Way Down," Personality and Individual Differences 13 (1992), pp. 675-681. (lásd Check, E. 2005. Human genome: patchwork people. Nature. 437: 1084-1086. Freimer N., Sabatti C. (2003) The Human Phenome Project. Nature Genetics 34:11, 15-21. 39

7

Humán genom projekt ( ) (+2007, 2008) Humán fenom projekt

Recommend Documents