A humán genom projekt
A humán genom projekt
Bevezetés Bevezetés
•
Emberi genom: 22 testi kromoszóma+ X, Y Emberi genom: 22 testi kromoszóma+ X, Y ivari kromoszómaivari kromoszóma
•
3.000 Mb DNS, 30-40.000 gén3.000 Mb DNS, 30-40.000 gén•
1 kromoszóma átlag 50-250 Mb1 kromoszóma átlag 50-250 MbHGP(Humán Genom Program) HGP(Humán Genom Program)
•
1990-ben indult, 2000 jún.-ra megfejtették a 1990-ben indult, 2000 jún.-ra megfejtették a humán genom bázissorrendjét.humán genom bázissorrendjét.
•
Ismerjük az emberi genom kémiai szerkezeti Ismerjük az emberi genom kémiai szerkezeti képletét, tudjuk a 3 milliárd bázis sorrendjét.képletét, tudjuk a 3 milliárd bázis sorrendjét.
•
További célok: További célok:– Gének működésének feltárásaGének működésének feltárása
– Működések sorrendjének, kapcsolati hálójának Működések sorrendjének, kapcsolati hálójának megismerése
megismerése
– Nem kódoló szakaszok megfejtéseNem kódoló szakaszok megfejtése – InterpretációInterpretáció
A HGP eredményei:
A HGP eredményei:
•
99,9 %-os az egyezés a nukleotid bázisokban az 99,9 %-os az egyezés a nukleotid bázisokban az összes emberben.összes emberben.
•
A gének több mint 50%-ának nem ismert a A gének több mint 50%-ának nem ismert a funkciója.funkciója.
•
A genom kevesebb mint 2%-a kódol fehérjéket.A genom kevesebb mint 2%-a kódol fehérjéket.•
Az ismétlődő, nem fehérjét kódoló szekvenciák Az ismétlődő, nem fehérjét kódoló szekvenciák adják a genom min. 50%-át.adják a genom min. 50%-át.
•
A gének információt hordozó részei a genom A gének információt hordozó részei a genom 1-1,5%-át teszik ki (exonok, intronok).1-1,5%-át teszik ki (exonok, intronok).
•
Egy génről több fehérje felépítéséhez szükséges Egy génről több fehérje felépítéséhez szükséges információ képes másolódni<- alternatív splicing információ képes másolódni<- alternatív splicingaz mRNS-nél.
az mRNS-nél.
•
Több mint 200 gén baktériumokból kerülhetett Több mint 200 gén baktériumokból kerülhetett az emberi genomba.az emberi genomba.
•
Ismétlődő szekvenciáknak szerepe lehet a Ismétlődő szekvenciáknak szerepe lehet arekombinációs gyakoriság meghatározásában.
rekombinációs gyakoriság meghatározásában.
•
Transzpozonok: mozgó genetikai elemek, az Transzpozonok: mozgó genetikai elemek, az ismétlődő szekvenciák okai, bárhová képesek ismétlődő szekvenciák okai, bárhová képesekbeszúrni magukat és lemásolni (50 génünk így beszúrni magukat és lemásolni (50 génünk így
alakulhatott ki).
alakulhatott ki).
•
Genetikai állományunk egy komplex rendszer, Genetikai állományunk egy komplex rendszer, mely különböző szinten működőmely különböző szinten működő kapcsolatrendszerekből áll.
kapcsolatrendszerekből áll.
•
Pszeudogének: korábban fehérjét kódoló, ma Pszeudogének: korábban fehérjét kódoló, ma már működésképtelen gének.már működésképtelen gének.
•
SNP ( szimpla polinukleotid polimorfózis): egyedi SNP ( szimpla polinukleotid polimorfózis): egyedi mutációk, egyes bázisok helyzete eltérő; 1,4mutációk, egyes bázisok helyzete eltérő; 1,4 milliót azonosítottak eddig. Eloszlásuk nem milliót azonosítottak eddig. Eloszlásuk nem
egyenletes. 1%-uk vezet rendellenesen működő egyenletes. 1%-uk vezet rendellenesen működő
gén kialakulásához.
gén kialakulásához.
Génekhez kötött betegségek Génekhez kötött betegségek
•
Sok betegséget enzimek termeléséért felelős gének Sok betegséget enzimek termeléséért felelős gének hiánya okozza (laktózérzékenység, albínóság, cisztás hiánya okozza (laktózérzékenység, albínóság, cisztásfibrózis, hemofília stb.) fibrózis, hemofília stb.)
•
Több mint 5000 gén hiánya v. sérülése okozhat Több mint 5000 gén hiánya v. sérülése okozhat öröklődő betegségeket.öröklődő betegségeket.
•
Cél:Cél:– A cukorbetegség, szív- és idegbetegségek, rák, Alzheimer- A cukorbetegség, szív- és idegbetegségek, rák, Alzheimer- és Parkinson-kór örökletes tényezőinek megértése.
és Parkinson-kór örökletes tényezőinek megértése.
•
Ma már több mint 1400 betegség-okozó gént Ma már több mint 1400 betegség-okozó gént azonosítottak.azonosítottak.
Genomika Genomika
•
Számos élőlény géntérképe ismert a Számos élőlény géntérképe ismert a génprogramok által.génprogramok által.
•
A génszekvenciákat kísérleti és számítógépes A génszekvenciákat kísérleti és számítógépes módszerrel vizsgálják.módszerrel vizsgálják.
•
A genom megismerése, tanulmányozása, azaz a A genom megismerése, tanulmányozása, azaz a teljes genetikai információ felhasználása,teljes genetikai információ felhasználása, szemben az egyes, kiválasztott gének v.
szemben az egyes, kiválasztott gének v.
géncsoportok tanulmányozásával.
géncsoportok tanulmányozásával.
Funkcionális genomika Funkcionális genomika
•
A génekhez funkció hozzárendelése genomikai A génekhez funkció hozzárendelése genomikai módszerekkel (számítógépes és kísérleti).módszerekkel (számítógépes és kísérleti).
•
Molekuláris funkció: milyen reakciót katalizál v. Molekuláris funkció: milyen reakciót katalizál v.milyen molekulát köt az adott fehérje.
milyen molekulát köt az adott fehérje.
•
Celluláris funkció: hol helyezkedik el az adott Celluláris funkció: hol helyezkedik el az adott fehérje a sejt kölcsönhatásainak hálózatában.fehérje a sejt kölcsönhatásainak hálózatában.
Funkcionális genomika módszerei Funkcionális genomika módszerei
•
Homológián alapulóHomológián alapuló•
Szerkezeti genomikai módszerSzerkezeti genomikai módszer•
Nem homológián alapuló (új bioinformatikai Nem homológián alapuló (új bioinformatikai módszerek):módszerek):
– Tisztán számítógépes:Tisztán számítógépes:
• Filogenetikai profilok módszereFilogenetikai profilok módszere
• Rosetta-kő módszerRosetta-kő módszer
• Szomszédos gének módszerSzomszédos gének módszer
– Kísérleti alapú:Kísérleti alapú:
Szerkezeti genomika Szerkezeti genomika
•
A genomban kódolt fehérjék térszerkezetének A genomban kódolt fehérjék térszerkezetének kiderítése (számítógépes és kísérleti), és ezek kiderítése (számítógépes és kísérleti), és ezekfelhasználása, pl. a funkció meghatározására.
felhasználása, pl. a funkció meghatározására.
•
Kísérleti szerkezeti genomika:Kísérleti szerkezeti genomika:– HomológiamodellezésHomológiamodellezés – RöntgenkrisztallográfiaRöntgenkrisztallográfia
•
Funkció azonosítása a szerkezet alapján:Funkció azonosítása a szerkezet alapján:– Fold (gomboly) alapjánFold (gomboly) alapján
– Aktív ill. funkciós hely geometriája alapjánAktív ill. funkciós hely geometriája alapján
Microarrayek és típusaik Microarrayek és típusaik
•
Kisméretű üveg- v. műanyag lap, melyre négyzetrács Kisméretű üveg- v. műanyag lap, melyre négyzetrács szerinti elrendezésben biológiai mintákat visznek föl, szerinti elrendezésben biológiai mintákat visznek föl,minden pontba mást. A vizsgált biológiai anyagot minden pontba mást. A vizsgált biológiai anyagot
ezzel hozzák kölcsönhatásba, és valamilyen módon ezzel hozzák kölcsönhatásba, és valamilyen módon detektálják, mely pontokban jött létre kölcsönhatás.
detektálják, mely pontokban jött létre kölcsönhatás.
•
Típusai:Típusai:– DNS microcsip (cDNS)DNS microcsip (cDNS)
– Peptid v. fehérje mikrocsipPeptid v. fehérje mikrocsip – Élő sejtek microcsipenÉlő sejtek microcsipen
Bioinformatika Bioinformatika
•
Új biostatisztikai/biomatematikai megközelítés Új biostatisztikai/biomatematikai megközelítéskorrelációs és halmazelméleti eljárásokkal elemzi korrelációs és halmazelméleti eljárásokkal elemzi
a genomiális/expressziós adatbankok és a a genomiális/expressziós adatbankok és a
géncsiptechnika által szolgáltatott adathalmazt, géncsiptechnika által szolgáltatott adathalmazt,
és biológiai következtetésekre alkalmas elemzést és biológiai következtetésekre alkalmas elemzést
nyújt.
nyújt.
•
Számítógép rendezi klaszterekbe az Számítógép rendezi klaszterekbe az információkat.információkat.
