1 / 51

Počátky moderní genetiky

Počátky moderní genetiky. Johan Gregor Mendel. Mendelovská genetika Autozomálně recesivní Autozomálně dominantní Gonozomálně recesivní na X Gonozomálně dominantní na X Dědičnost Y. Obě pohlaví postiženy Většinou postihuje sourozence, ale ne rodiče Potomci heterozygotů 1:3

keefe-bray
Download Presentation

Počátky moderní genetiky

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Počátky moderní genetiky • Johan Gregor Mendel

  2. Mendelovská genetika • Autozomálně recesivní • Autozomálně dominantní • Gonozomálně recesivní na X • Gonozomálně dominantní na X • Dědičnost Y

  3. Obě pohlaví postiženy Většinou postihuje sourozence, ale ne rodiče Potomci heterozygotů 1:3 Pokud se jedná o vzácnou chrobu, mohou být rodiče příbuzní Galaktosémie Tay-Sachsova chrorba Cystická fibróza Fenylketonurie Srpkovitá anémie

  4. Muži:ženy = 1:1 Přítomnost alely implikuje fenotyp(chrorobu) Každý postižený má postiženého rodiče Zdraví sourozenci nejsou nosiči Huntingtonova choroba Achondroplasie

  5. Častější u mužů Předáváno otci přes dcery Není možný přímý přenos otec-syn U žen se může chroroba projevit v různé míře Hemofilie Duchenova muskulární dystrofie Barvoslepost

  6. Nositelé muži mají se zdravou ženou zdravé syny a postižené dcery Potomstvo má 50% šanci Geneticky vázaná špatná zubní sklovina

  7. Chlupaté uši

  8. Nemendelovská dědičnost • Mitochondriálnípřenos matka-dcera, postiženo CNS, oko, svaly • MultifaktoriálníKongenitální (Nervová trubice, rozštěp, srdeční vady)Ateroskleróza, diabetes I a II, rakovina prsu, střeva, plic, alkoholismus, astma, autoimunitní chroby, schizofrenie, žlučové kameny, obezita atd.

  9. Chromozomální aberace • EUPLOIDIE (embryonálně letální)monoploidie, polyploidie • Aneuploidie (nezahrnuje celou sadu chromozomů)Downův syndrom – trisomie 21Pataův syndrom – trisomie 13Edwardsův syndrom – trisomie 18Jakobův syndrom –supermuž XYYKleinfelterův syndrom, Turnerův syndrom, atd

  10. DNA repair: Is it getting old and Sickwith us or getting us old and sick...? V. Rotrekl University of Texas Health Science Center at San Antonio Institute of Experimental Medicine Prague Masaryk University Faculty of Medicine ....are we the Dr.Don Quixotes of modern age?..

  11. Vznik dědičných chorob de novo

  12. What do we fear?... And what do we want? Well an elixir of life would help… One of three people in CR will die on cancer… Photo: Michal Kvarda Photo: Jan Mlcoch

  13. Is everything interconnected? Age Age Apopto- sis Mutati- ons Genome Integrity and Stability DNA Repair Photos from www.photopost.cz

  14. Is everything interconnected? Genome Integrity and Stability Age Age Mutati- ons Apopto- sis DNA Repair

  15. Endo- či exogenní účinek Opravné mechanismy DNA Kontrolní body Apoptosa Senescence De novo mutace Opravená DNA

  16. G1/S & G2/M Kontrolní bod

  17. TP53 non sense mutace Li-fraumeni syndrom autosomálně dominantní nádorový syndrom Odhaduje se, že přibližně < 1% karcinomů prsu je způsobeno dědičnou mutací genu p53. Podíl dědičných mutací genu p53 na ostatních nádorech ze spektra LFS závisí na typu nádoru; odhadované četnosti jsou: 3-5% osteosarkomů dětského věku, 10% rhabdomyosarkomů dětského věku a 10% tumorů CNS. Human papilomavirus Viral protein E6 Apoptosis P53

  18. Abnormálnípočet centrosomů x DAPI-nucleus / FITC-centrosomes/ DY547–microtubules Abnormální počet centrosomů a multipolární mitosy se vyskytují v buňkách zhoubných nádorů (kolorektální karcinom, karcinom prsu a další). Jejich charakteristickým znakemjsou chromosomové abnormality. Např. v jedné buněčné linii HeLa buněk se např. vyskytuje karyotyp 63,XX místo normálního karyotypu ženy 46,XX. Výsledek defeků G2/M kontrolního bodu Normální početcentrosomů DAPI-nucleus / FITC-centrosomes/ DY547–microtubules

  19. G2/M ATM protein….Ataxia Talangiectasia • Early-onset progressive cerebellar ataxia (difficulty with control of movement) • Telangiectasias of the eyes and skin • Immunodeficiency mostly thorough lowering of IgA, IgG and IgE levels. • Chromosomal instability • Hyper-sensitivity to ionising radiation • Increased incidence of malignancies (primarily hematologic). • Raised alpha-fetoprotein levels.[3]

  20. Endo- či exogenní účinek Opravné mechanismy DNA Kontrolní body Apoptosa Senescence De novo mutace Opravená DNA

  21. * Spontaneous DNA Damage Estimates Recent findings** up to 50.000 - 500.000 AP sites per cell per day * Lindahl et al. 1972 ** Nakamura et al. 1999

  22. Assessment of DNA Repair in Spermatogenic Cells • Select an appropriate repair pathway • nucleotide excision repair • mismatch repair • direct reversal of damage • homologous recombination • nonhomologous end joining • translesion synthesis – damage tolerance • base excision repair

  23. Dobrá, opravné mechanismy musí dřít, ale co to má společného s věkem či mutacemi?

  24. Increase of 8-oxo-dG Levels in nDNA from maleF344 rats Oxidative damage increases with age • Brain 340% • Skeletal muscle 225% • Kidney 340% • Liver 88% • Heart 370% Difference 6 to 24 months Hamilton et al. PNAS 2001

  25. Více poškození. Dobrá. Ale co když to opravné mechanismy zvládají?

  26. * Spontaneous DNA Damage Estimates Recent findings** up to 50.000 - 500.000 AP sites per cell per day * Lindahl et al. 1972 ** Nakamura et al. 1999

  27. Short Patch Long Patch 5’ 3’ Base Excision Repairpathway DNA glycosylase Damaged base 5’ 3’ AP site APE 5’ 3’ 5’ 3’ dNTP dNTP Pol// RF-C, PCNA Polb/XRCC1 Deoxy ribophosphate 5’ 3’ 5’ 3’ • Short patch BER is limited to removal/ reincorporation of 1 nucleotide • Long patch BER includes removal/ reincorporation 2-8 nucleotides FEN-1 XRCC1/Lig3 5’ 3’ 5’ 3’ Lig1/PCNA/FEN1 5’ 3’ Adapted from Krokan et al. 2004

  28. Genetická predispozice Ogg1 polymorfismus Nízké riziko vzniku nádoru Vysoké riziko Kouření Nízké riziko vzniku nádoru Příklady dalších genetických faktorů: Ogg1 polymorfismus – rakovina plic; Rad 54 mutace – rakovina tlustého střeva; BRCA 1 a 2 – rakovina prsu Příklady genetické predispozice: Hispánci – vysoký výskyt rakoviny prostaty ; Japonci – nízký výskyt rakoviny prostaty. Geografický výskyt nádorových onemocnění - www.insidecancer.org/

  29. Idealní model-zárodečné buňky Mutant Frequency (x 10-5) Dycaico et al., Mutat. Res., 307:461, 1993.

  30. A co věk? Má taky vliv na zárodečné buňky? Je to vůbec relevantní model? Paternal Age Effect: achondroplasie autismus schizofrenie apertův syndrom crouzonův syndrom atd...

  31. BERActivityDeclines in MGC NuclearExtractswith age Intano, MCB(2002) 22:2410

  32. Spontaneous Mutant Frequency Increases with Old Age and during Spermatoge-nesis in Mice Mutant Frequency (x10-5) Walter et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, (1998) 95:10015

  33. Understan-ding the Relation of Apoptosis, MF and BER • Ogg1 -/- • Ape +/- • Xrcc1 +/- • PolB +/- BER efficiency Mutant Frequency Prevalence of Apoptosis

  34. Short Patch Long Patch 5’ 3’ Ape +/- DNA glycosylase Damaged base 5’ 3’ AP site APE 5’ 3’ dNTP Polb/XRCC1 Deoxy ribophosphate 5’ 3’ XRCC1/Lig3 5’ 3’

  35. WT Apex+/- Apoptosis is Elevated Among MGCs of APE+/- mouse? Huamani et al., (2004)

  36. 3 m/o 9 m/o Spontaneous Mutagenesis is Elevated in Spermatogenic Cells of 9-Month-Old Apex+/- Mice Huamani et al., (2004)

  37. Hmmm, to se ale tyka jen zarodečných buněk. Co je nam po nich...Co tak třeba kmenovky...?

  38. CCTL-9c/m CCTL-12c CCTL-12m CCTL14c CCTL-14m Odděleny v 16 pasáži ... ... ... ... p22 P18 mosaic P18 mosaic P18 mosaic 46xx 46xx 47XX, +12 46xx 46xx Mosaic p 42 - 71 der.7 p 55 - 111 Der 12 47XX, +17 cp 64 – 114 p 76 - 91 p 61 - 216

  39. malé Déjà vu...

  40. Does base/nucleotide damage mediate double strand breaks? Base and single strand damage relation to double strand breaks University of Texas Health Science Center at San Antonio, Cellular & Structural Biology 7703 Floyd Curl Drive San Antonio 78229Texas

  41. Vypadá to, že kmenové buňky budou také postiženy zvýšenou mutagenezou ve vyšším věku A toto by mohl být princip stárnutí a zvýšeného rizika rakoviny ve vyšším věku

  42. DNA Damage Single strand break Double strand Break NHEJ, HR etc Base/nucleotide damage NER, BER, MR etc. Relationship between base/nucleotide damage, single strand breaks and double strand breaks There are pathways leading from one lesion to another But are they biologically relevant and/or important?

  43. IR x x Stochastic Distribution of IR Damage Stochastic distribution of single strand break oxidative damage does not create double strand breaks. DSB formation is independent of SS damage and SSB.

  44. Free Radical Channeling (h) …up to 50 radicals from single event x x x x x Possible radical reactions in cells, mediating the damage: • Radiolysis of fatty acids • Radiolysis of H2O • Fenton-Haber-Weiss reaction of H2O2 with transition metals Clustered damage (e.g. OxoG) H2O, H2O2 (h)

  45. x x x Clustered Single Strand Damage Clustered damage BER enzymes (specific glycosylase and APE endonuclease Clustered SSBs Clustered Single Strand Damage Can Lead to Formation of Double Strand Breaks DSB

  46. (h) 5’ 3’ NO glycosylase 5’ 3’ Ogg1 KO Mouse as a model for Clustered Damage Ogg1 -/- Ogg1 KO Mouse DNA glycosylase Damaged base 5’ 3’ AP site

  47. Kinetics of DSB repair Example of Response of Ogg1 KO Round Spermatids to IR

  48. Dr.Ber: “The surgery was successful, however the patient died”

  49. Mechanismus homologní rekombinace Aktivní vytvoření zlomů DNA a tvorba D smyčky Posun bodu překřížení, syntéza a ligace, tvorba chi struktury Lichten, Current biology 2001 http://www.sci.sdsu.edu/~smaloy/MicrobialGenetics/topics/genetic-analysis/recombination/rec-molecular.html

  50. Dult progeria Werner syndrome Autosomal recessive DNA helicase involved in HR

More Related