• Nőknél előfordulhat X-hez kötött recesszív rendellenesség? Ha igen, hogyan? • Igen: érintett apa és érintett anya esetében, vagy érintett apa és hordozó anya esetében
•Miért van sokkal kevesebb színtévesztő nő? • Mert a nők csak akkor színtévesztők, ha mindkét szülőtől
1
a piros-zöld színtévesztésért felelős recesszív (X-hez kötött) allélt öröklik, ellenben a ffiakkal, akik az anyjuktól öröklött egyetlen ilyen allél jelenlétében már színtévesztők lesznek. 2
A genetikai információ – DNS
Hogyan néz ki a családrajz, ha az anya nem, az apa viszont rendelkezik egy, a piros-zöld színtévesztésért felelős alléllal.
CC
c
J. D. Watson C
Cc
C
F. H. C. Crick
2008 Watson genomja 2003 A Humán Genom Projekt 4 befejezése
1953 DNS szerkezet
Cc 3
A DNS szerkezete
Genom – kromoszóma – gén - DNS
2 nm P
A
O
P O
C
T G
O P
O P
P
G
O
P O
A haploid humán kromoszóma szett
T
C
3,4 nm 10 bp
O P
A
O
P
„teljes hossz” = 2 m 5
6
1
A DNS szerkezete hiszton
Pontos méretek ☺
DNS
30 nm
7
kromoszóma
Mi a rendelkezésre álló információ? 15601 15661 15721 15781 15841 15901 15961 16021 16081 16141 16201 16261 16321 16381
ACTCGCTCGT TCATCGTGAG TCTACTCCGA CGTCCCTGTC GCTGGGGCGG CTCGCGACCT CCGTCTGTCT AACAGGCGAC AGCTGGACAG ACACACTGCC GAAGGAGGCT GTGTGTGGGG GATGGAGCCC CCTCTGCGGC
GTGCGTGAGC CCTGGCGGCC GGTGAGCCGC CCTACGGAGG CGGCAGGGGC TCCACCCGCT TGGCGTCTGT TTTGTCAAGC ACAGGCAGAT ACAGCCACTG CACAGCTCGC ACCAGGCCCC ACACTCCACA CAGAGAAAAG
GTGGCCACCG GCCGACCTCC GTCCGGCCGC ACCCGGCGCG GCTGCGCCTT GCGCTGTCTG TATCCAGGAG CCAGTCCCCT GCAGGCTCAG CCCACCACAC AGGGGAGACC TGCTGAGAAC CCAGGTCTGG CAGCTTAGGG
AGCGCGCCCT TCCTCGCTCT ACGAGCATCC ACCCGGCCCC GTCCCTCGGC TCCCCCGACC ATGCCCGTCC CCGTAGCTGG CCCCCTGGCT ACACCTAGTG TGGGCTGGAC CCTGGGGGGA CCCTCGAGTG CTGAGCTGGA
GCAGACGCCC CCTGGTGCTG TCACCTGCTC TTTCTGGTGC GATACACCCA CTCGTTCCTC TTCTATCCAG ATTTCACCTC GCCGTGGGAC CAGATGCTGG AAAACCCAGG AGCCTGAGGG GGTCGGCCTT GACGCGGTGT
8
replikáció
A DNS-funkciói I.
ACCAACTCCT CCGCTCTTCG CTCGGTTCCC GGAGCTTCCA CCGCCGCCAC TTCTCCTTCC GGACCCCGGA CAGGGCAGCC ACACACACAC CACACCCCCA GGAGGGGAGG GGAATTGGGG GGTGCCAGCC CCCCGACTGT
1. A DNS kettős spirál szétnyílik 2. beilleszkednek a komplementer bázisok
„nyers szekvencia”
3. két új DNS molekula jön létre
(Humán Genom Projekt)
9
A fehérje szintézis genetikai kódja
fehérje szintézis
második betű
• Kodon (3 mRNS betű), melyből lesz 1 aminosav
A „Centrális Dogma”
U
DNS
C Ser
Leu
• determinált (egy kodon mindig egy adott aminosavat határoz meg)
C Leu
G Cys
Stop Stop His
Stop Trp
Pro
Ile
Arg Asn
Ser
Lys
Arg
Thr
Met Start G
lényben ebből a 20 aminosavból épülnek fel a fehérjék)
A Tyr
Gln A
• univerzális (minden élő-
mRNS
U Phe
Asp Val
Ala
Gly Glu
• vesszőmentes (folyamatos)
fehérje
11
Plomin könyv: A molekuláris genetika "központi dogmája" Box 4.1, keretes szöveg (44. old):
mRNS
UGCGUUAGCGUGGCCACCGAG
aminosavak
Cys Val Ser Val Ala Thr Glu
U C A G U C A G U C A G U C A G
harmadik betű
(pl. UUU = phenylalanine) • redundáns (gyakran több kodon határoz meg 1 aminosavat
első betű
A DNS-funkciói II.
10
12
2
DNS-szekvenciából fehérjék: a kivágás=splicing variabilitása
DNS-szekvenciából fehérjék: a kivágás=splicing variabilitása Exonok: fehérjéket kódoló szekvenciák Intronok: kivágódnak (nem íródnak át RNS-é) Exon I.
MDIÓEQLAÉÁTOREWWHFIEŐ WLDHRÚŰQOALKÓCOSTWLŐŰ QNOVAQURÜEŰAHFKUTYAMN DPRWTERELIAMNŐRZIUQRT AHQILKAKŐEQWIXYYTRAEQ JANYÁJHÁZATLKÓÜQALTYE
Exon II.
Exon III.
„puli gén”
Exon Exon Exon IV. V. VI.
MDIÓEQLAÉÁTOREWWHFIEŐ WLDHRÚŰQOALKÓCOSTWLŐŰ QNOVAQURÜEŰAHFKUTYAMN DPRWTERELIAMNŐRZIUQRT AHQILKAKŐEQWIXYYTRAEQ JANYÁJHÁZATLKÓÜQALTYE
13
14
A gén szerekezete és kifejeződése
DNS-szekvenciából fehérjék: a kivágás=splicing variabilitása Ugyanarról a génrészletről alternatív fehérjék termelődhetnek! Exon I.
Exon II.
Exon III.
Gén- szabályozó régió a gén előtti (promoter) DNS szakasz)
Exon Exon IV. V.
Gén- kódoló régió (exonok) I.
„komondor gén”
MDIÓEQLAÉÁTOREWWHFIEŐ MDIÓEQLAÉÁTOREWWHFIEŐ WLDHRÚŰQOALKÓCOSTWLŐŰ WLDHRÚŰQOALKÓCOSTWLŐŰ QNOVAQURÜEŰAHFKUTYAMN QNOVAQURÜEŰAHFKUTYAMN DPRWTERELIAMNŐRZIUQRT DPRWTERELIAMNŐRZIUQRT AHQILKAKŐEQWIXYYTRAEQ AHQILKAKŐEQWIXYYTRAEQ JANYÁJHÁZATLKÓÜQALTYE JANYÁJHÁZATLKÓÜQALTYE 15
II.
DNS
III.
mRNS szintézis
Szabályozó fehérjék
A fehérje mennyisége
A fehérje minősége 16
???
Mi van a maradék 95% „extra (felesleg? szemét?) DNS-ben?
A “hasznos információ” - hány génünk van?
ISMÉTLŐDŐ SZEKVENCIÁK A humán genom 45% -át “ugráló gének” (transzpozonok) alkotják
kb. 20.000 fehérjét kódoló génünk van (sokkal kevesebb, mint amennyit vártunk)
•LINE (long interspread elements) 600 bp, 8500 példány, a genom 25%-a nagyon sok sérült (rövidebb, inaktív) példány
vagyis a gének a genom kevesebb mint 5%-át foglalják el…..
•SINE (short interspred elements) 100-300 bp, 1,5 millió példány a genom 13%-a,.
‘Orvos-biológiai ‘Periódusos rendszer’ A humán gének listája A humán fehérjék listája
Egyebek • Humán génduplikációk (pszeudogének) • Egyszerű ismétlések (pl. AAAAAAAAAAAAAA….) 17
18
3
Egyedi variációk a DNS láncban
Egyedi variációk a DNS láncban
A mutáció: ritka allélváltozatok (1%-nál kisebb gyakoriságú) általában monogénes öröklődésű betegségek
Genetikai polimorfizmusok: 1%-nál gyakoribb génváltozatok
GTCCGGTCCC GGGACCCCCT GCCCAGGGTC AGAGGGGCGC CTACCTAGCT CACGGTCTTG
VNTR
SNP
GGCCGGAGGG AATGGAGGAG GGAGCGGGGT CGACCGCTCA GCTGTCCGCC CAGTTTCGGA GGCGGCCACG CGAGGATCAA CTGTGCAACG GGTGGGGCCG CGGCTGACCG TGGTGGTCGC GGGGGCTGAG GGCCAGAGGC TGCGGGGGGG GGGCGGCGGG ATGAGCTAGG CGTCGGCGGT TGAGTCGGGC GCGGAGTCGG GGGCAGGGGG AGCGGGCGTG GAGGGCGCGC ACGAGGTCGA Desease genes identified GGCGAGTCCG CGGGGGAGGC GGGCAGAGCC TGAGCTCAGG TCTTTCTGCG TCTGGCGGAA CGGGCCTGGG AGGGAGGTTT TGCCAGATAC CAGGTGGACT AGGGTGAGCG CCCGAGGGCC
2 ismétlődés
G CA C TAC C C GTGATGG
3 ismétlődés
G CATTAC C C G TAAT G G
4 ismétlődés 5 ismétlődés
GGGACGCACG CACGGGCCGG GTAGGATGGC GCTGGCGTCG ATGCCCGCGC GCTTCAGGGC CTGGTCTGGC CGCCCCTCCA TCCTTGTCGG TTTCTCGGGT CGCGGACCCC GCGCGGCGCC GGGCGATGCT GGCCTGCCCG TGGCCACCAC CTCGCTTCAT TCCCGTCTCT TTGGGCCGCC GCATTCGTCC ACGTGCCCGT CTCTCCCTGC GCAAAATTCC AAGATGAGCA AATACTGGGC TCACGGTGGA GCGCCGCGGG GGCCCCCCTG AGCCGGGGCG GGTCGGGGGC GGGACCAGGG 19
TCCGGCCGGG GCGTGCCCGA GGGGAGGGAC TCCCCGGCTT GCGACCCGGC CGACCCGGC GTTGTCCGCG GTTGTCCGCG
Variable Number of Tandem Repeats
Single Nucleotide Polymorphism
Változó számú ismétlődések
Egypontos nukleotid variációk
20
A genotípus kísérleti meghatározása 3. PCR (polimeráz lánc reakció) 1. mintavétel
PCR
vér
szájnyálkahártya
Teljes humán genom 2 x 3x109 bp 2 x 23 kromoszóma
2. DNS izolálás
(2 x ) 102-103 bp PCR termék dsDNs fragmentum
21
22
DMD Duchenne izom disztrófia (X-hez kötött recesszív betegség)
4. A PCR termék vizsgálata
X-hez kapcsolt öröklésmenet (DMD gyakorisága 1: 3500 férfi)
Etidium bromid festés
agaróz gel
A leghosszabb ismert gén (2 millió bp) könnyen „elvesznek” egyes darabjai: DMD nagy
12x-es
Deléciós helyek
100 V
– +
UV
7x-es
A
B
1. 2. 3.
C
4x-es kicsi
2x-es
PCR diagnózis Primerek tapadása: deléciós helyek belsejében Kérdés: lesz-e termék ?
létra
B A C
1: egészséges, többi beteg 23
24
4
A PCR orvosi alkalmazásai
Egyéb alkalmazások
GENETIKAI TANÁCSADÁS Betegséget okozó mutációk kimutatása Monogénes öröklésmenet, letális/kezelhető betegségek
prenatális diagnózis
DNS “ujjlenyomat” vizsgálat A PCR a kutatásban
Apasági perek Kriminológia Rokonsági fok (USA-bevándorlás)
Rizikó faktorok Poligénes öröklésmenet pl. onkogének Pszichiátriai rendellenességek Személyiség, kongnitív funkciók genetikai háttere
25
26
Etikai problémák
Szakirodalom • Plomin (2001) Behavioral Genetics: Chapter 4 (fordítás) • Továbbá a 6-7 témához megadott fejezet a Kognitív Idegtudomány-ból (szintén letölthető): Sasvari-Szekely M, Szekely A, Nemoda Z, Ronai Z. A genetikai polimorfizmusok pszichológiai és pszichiátriai vonatkozásai (669-685). Kognitív idegtudomány. Pléh C, Gulyás B, Kovács G. (Eds). Osiris Kiadó Budapest 2003.
27
28
5
