1
• 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 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
Hogyan néz ki a családrajz, ha az anya nem, az apa viszont rendelkezik egy, a piros-zöld színtévesztésért felelős alléllal.
CC
C
Cc
c
C
Cc 3
A genetikai információ – DNS
J. D. Watson
F. H. C. Crick
1953 DNS szerkezet
2008 Watson genomja 2003 A Humán Genom Projekt 4 befejezése
Genom – kromoszóma – gén - DNS
A haploid humán kromoszóma szett
5
A DNS szerkezete 2 nm P
A
O
P O
C
T G
O P
O P
P
G
O
P O
T
C
3,4 nm 10 bp
O P
A
O
P
„teljes hossz” = 2 m 6
A DNS szerkezete hiszton
DNS
30 nm
kromoszóma
7
Pontos méretek ☺
8
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
ACCAACTCCT CCGCTCTTCG CTCGGTTCCC GGAGCTTCCA CCGCCGCCAC TTCTCCTTCC GGACCCCGGA CAGGGCAGCC ACACACACAC CACACCCCCA GGAGGGGAGG GGAATTGGGG GGTGCCAGCC CCCCGACTGT
„nyers szekvencia” (Humán Genom Projekt)
9
A DNS-funkciói I.
replikáció 1. A DNS kettős spirál szétnyílik 2. beilleszkednek a komplementer bázisok 3. két új DNS molekula jön létre 10
A DNS-funkciói II.
fehérje szintézis
A „Centrális Dogma”
DNS mRNS
fehérje
11
Plomin könyv: A molekuláris genetika "központi dogmája" Box 4.1, keretes szöveg (44. old):
A fehérje szintézis genetikai kódja második betű
• Kodon (3 mRNS betű), melyből lesz 1 aminosav
U
C Ser
első betű
Leu
• determinált (egy kodon mindig egy adott aminosavat határoz meg)
C Leu
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)
G Cys
Gln A
• univerzális (minden élő-
A Tyr
Asp Val
Ala
Gly Glu
• vesszőmentes (folyamatos) mRNS
UGCGUUAGCGUGGCCACCGAG
aminosavak
Cys Val Ser Val Ala Thr Glu
12
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
U Phe
DNS-szekvenciából fehérjék: a kivágás=splicing variabilitása
MDIÓEQLAÉÁTOREWWHFIEŐ WLDHRÚŰQOALKÓCOSTWLŐŰ QNOVAQURÜEŰAHFKUTYAMN DPRWTERELIAMNŐRZIUQRT AHQILKAKŐEQWIXYYTRAEQ JANYÁJHÁZATLKÓÜQALTYE 13
DNS-szekvenciából fehérjék: a kivágás=splicing variabilitása Exonok: fehérjéket kódoló szekvenciák Intronok: kivágódnak (nem íródnak át RNS-é) Exon I.
Exon II.
„puli gén”
Exon III.
Exon Exon Exon IV. V. VI.
MDIÓEQLAÉÁTOREWWHFIEŐ WLDHRÚŰQOALKÓCOSTWLŐŰ QNOVAQURÜEŰAHFKUTYAMN DPRWTERELIAMNŐRZIUQRT AHQILKAKŐEQWIXYYTRAEQ JANYÁJHÁZATLKÓÜQALTYE 14
DNS-szekvenciából fehérjék: a kivágás=splicing variabilitása Ugyanarról a génrészletről alternatív fehérjék termelődhetnek! Exon I.
Exon II.
„komondor gén”
Exon III.
Exon Exon IV. V.
MDIÓEQLAÉÁTOREWWHFIEŐ MDIÓEQLAÉÁTOREWWHFIEŐ WLDHRÚŰQOALKÓCOSTWLŐŰ WLDHRÚŰQOALKÓCOSTWLŐŰ QNOVAQURÜEŰAHFKUTYAMN QNOVAQURÜEŰAHFKUTYAMN DPRWTERELIAMNŐRZIUQRT DPRWTERELIAMNŐRZIUQRT AHQILKAKŐEQWIXYYTRAEQ AHQILKAKŐEQWIXYYTRAEQ JANYÁJHÁZATLKÓÜQALTYE JANYÁJHÁZATLKÓÜQALTYE 15
A gén szerekezete és kifejeződése
Gén- szabályozó régió a gén előtti (promoter) DNS szakasz)
Gén- kódoló régió (exonok) I.
Szabályozó fehérjék
A fehérje mennyisége
II.
III.
DNS
mRNS szintézis
A fehérje minősége 16
A “hasznos információ” - hány génünk van? kb. 20.000 fehérjét kódoló génünk van (sokkal kevesebb, mint amennyit vártunk) vagyis a gének a genom kevesebb mint 5%-át foglalják el…..
‘Orvos-biológiai ‘Periódusos rendszer’ A humán gének listája A humán fehérjék listája
17
???
Mi van a maradék 95% „extra (felesleg? szemét?) DNS-ben?
ISMÉTLŐDŐ SZEKVENCIÁK A humán genom 45% -át “ugráló gének” (transzpozonok) alkotják •LINE (long interspread elements) 600 bp, 8500 példány, a genom 25%-a nagyon sok sérült (rövidebb, inaktív) példány •SINE (short interspred elements) 100-300 bp, 1,5 millió példány a genom 13%-a,. Egyebek • Humán génduplikációk (pszeudogének) • Egyszerű ismétlések (pl. AAAAAAAAAAAAAA….) 18
Egyedi variációk a DNS láncban A mutáció: ritka allélváltozatok (1%-nál kisebb gyakoriságú) általában monogénes öröklődésű betegségek 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 Desease genes identified GGCGAGTCCG CGGGGGAGGC GGGCAGAGCC TGAGCTCAGG TCTTTCTGCG TCTGGCGGAA CGGGCCTGGG AGGGAGGTTT TGCCAGATAC CAGGTGGACT AGGGTGAGCG CCCGAGGGCC 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
Egyedi variációk a DNS láncban Genetikai polimorfizmusok: 1%-nál gyakoribb génváltozatok SNP G CA C TAC C C GT GAT G G G CATTAC C C G TAAT G G
Single Nucleotide Polymorphism Egypontos nukleotid variációk
VNTR 2 ismétlődés 3 ismétlődés 4 ismétlődés 5 ismétlődés
Variable Number of Tandem Repeats Változó számú ismétlődések 20
A genotípus kísérleti meghatározása 1. mintavétel
vér
szájnyálkahártya 2. DNS izolálás 21
3. PCR (polimeráz lánc reakció)
PCR
Teljes humán genom 2 x 3x109 bp 2 x 23 kromoszóma
(2 x ) 102-103 bp PCR termék dsDNs fragmentum 22
4. A PCR termék vizsgálata Etidium bromid festés
agaróz gel
nagy
12x-es
100 V
– +
UV
7x-es 4x-es kicsi
2x-es létra
23
DMD Duchenne izom disztrófia (X-hez kötött recesszív betegség) X-hez kapcsolt öröklésmenet (DMD gyakorisága 1: 3500 férfi) A leghosszabb ismert gén (2 millió bp) könnyen „elvesznek” egyes darabjai: DMD
Deléciós helyek A
B
1. 2. 3.
C
PCR diagnózis Primerek tapadása: deléciós helyek belsejében Kérdés: lesz-e termék ?
B A C
1: egészséges, többi beteg 24
A PCR orvosi alkalmazásai GENETIKAI TANÁCSADÁS Betegséget okozó mutációk kimutatása Monogénes öröklésmenet, letális/kezelhető betegségek
prenatális diagnózis
A PCR a kutatásban Rizikó faktorok Poligénes öröklésmenet pl. onkogének Pszichiátriai rendellenességek Személyiség, kongnitív funkciók genetikai háttere
25
Egyéb alkalmazások
DNS “ujjlenyomat” vizsgálat
Apasági perek Kriminológia Rokonsági fok (USA-bevándorlás)
26
Etikai problémák
27
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.
28
