View
100
Download
20
Category
Preview:
DESCRIPTION
2008. Úvod do obecné genetiky. termín „genetika“ se poprvé objevuje v r. 1905 1909: pojem „gen“ 1911 termín „gen“ proniká do kontinentální Evropy. Johann Gregor Mendel 1822-1884. narozen 22. června 1822 v Hynčicích ve Slezsku 1843 vstup do augustiniánského kláštera na Starém Brně - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
2008
termín „genetika“ se poprvé objevuje v r. 1905
1909: pojem „gen“ 1911 termín „gen“ proniká do kontinentální
Evropy
Johann Gregor Mendel1822-1884
narozen 22. června 1822
v Hynčicích ve Slezsku 1843 vstup do augustiniánského kláštera na Starém Brně 1851 – 1853 studia ve Vídni 1856 počátek experimentů s hrachem, celkem okolo 28
000 rostlin 1865 Versuche über Pflanzen-Hybride 1868 zvolen opatem 6. ledna 1884 umírá 1900 Mendelova práce znovuobjevena: Hugo de Vries
(Nizozemí), Erich von Tschermak (Rakousko), Carl Correns (Německo)
Genetické křížení
J.G. Mendel1862
J.G. Mendel1880
zatímco Mendelovi předchůdci se snažili zkoumat velký počet znaků u jedněch rodičů a zkoumali, jak se v potomstvu mísí…
Mendel naopak zkoumal velmi malý počet znaků na velké populaci potomstva
Důležité termíny
každá „dědičná vlastnost“ je u diploidního organismu řízena dvěma geny; jeden jsme zdědili od otce, druhý od matky
výjimkou jsou u muže geny na chromozómu X a na chromozómu Y. (Pozn. genů na chromozómu Y je velmi málo)
Důležité termíny
Alely = různé varianty téhož genu. Pro jeden gen máme v našem těle dvě alely; jednu jsme zdědili od otce, druhou od matky. Hovoříme např. o genu pro barvu květů, a o alele způsobující fialovou barvu a o alele způsobující bílou barvu květu.
To ale neznamená, že v populaci jsou vždy jen dvě alely. Známe např. tři alely pro dědičnost krevních skupin, IA, IB, i. V konkrétním člověku jsou vždy pouze dvě z nich. V populaci kolují všechny tři.
Alely
lokus = konkrétní místo na chromozómu, na kterém se nachází určitý gen
Homologní chromosomy
Žluté tečky označují jistý gen – a jeho lokus – na homologních chromosomech. Tyto chromosomy jsou již zreplikované po S fázi – což je poznat z toho, že na každém z obou homologních chromosomů jsou žluté tečky dvě.
Důležité termíny
genom = kompletní genetický materiál daného organismu
genotyp = soubor alel, které má organismus k dispozici
fenotyp = fyzické a fyziologické rysy daného organismu (=to, jak organismus aktuálně vypadá)
čistá linie = rostliny, které při samoopylení vykazují opakovaně stejnou variantu sledovaného znaku (jsou homozygotní)
Základní Mendelův pokus
P generace = parentální, rodičovská
F1 generace = první filiální generace (filius = syn)
F2 generace = druhá filiální generace
Mendelovy úvahy
dědičný faktor pro bílou barvu květů v F1 generaci nezmizel, jen ustoupil znaku pro fialovou barvu.
fialová barva květu je tedy dominantní znak bílá barva květu je recesívní znak bílá barva květu se znovu objevuje u F2
generace. Znak pro bílou barvu tedy nebyl v F1 generaci ztracen, jen koexistoval spolu se znakem pro fialovou barvu
Mendel zkoumal u hrachu celkem 7 znaků
barva květů fialová x bílá 705:224 3,15:1
pozice květů axiální x terminální 651:207 3,14:1
barva semen žlutá x zelená 6022:2001 3,01:1
tvar semen kulatý x svraštělý 5474:1850 2,96:1
tvar lusku nafouklý x obtažený 882:299 2,95:1
barva lusků zelená x žlutá 428:152 2,82:1
výška stonku vysoký x nízký 787:277 2,84:1
„Mendelovy zákony“(Mendel žádné zákony nikdy neformuloval)
Alternativní verze genů (odlišné alely) odpovídají za rozdílnosti ve zděděných rysech
gen pro barvu květů existuje ve dvou verzích, jeden odpovídá za fialovou barvu, druhý za bílou barvu. tyto alternativní verze genu se nazývají alely
„Mendelovy zákony“(Mendel žádné zákony nikdy neformuloval)
pro každou „dědičnou vlastnost“ má organismus dvě alely, jednu získanou od otce, druhou od matky
diploidní organismus má páry homologních chromozómů, jeden chromozóm z každého páru pochází od otce, druhý od matky. Genový lokus je tak v diploidní buňce přítomen dvakrát. Tyto homologní loci mohou obsahovat stejné alely, jako např. u čistých linií P generace hrachu z Mendelova pokusu, nebo se mohou lišit, jako v F1 generaci z tohoto pokusu
„Mendelovy zákony“(Mendel žádné zákony nikdy neformuloval)
Pokud se obě alely liší, pak jedna, zvaná dominantní alela, se plně vyjádří ve vzhledu organismu, druhá, zvaná recesívní alela, nebude mít žádný pozorovatelný efekt na vzhledu organismu
v Mendelově pokusu mají rostliny v F1 generaci fialové květy, přestože je v každé z nich krom alely pro fialovou barvu květu i alela pro bílou barvu květu
„Mendelovy zákony“(Mendel žádné zákony nikdy neformuloval)
Dvě alely pro každou dědičnou vlastnost segregují (oddělují se od sebe) během vzniku gamet
vajíčko i spermie obsahují pouze polovinu genetického materiálu, přítomného v somatické diploidní buňce. Homologní chromozómy se od sebe v průběhu meiózy oddělují. Pokud jsou obě alely na homologních chromozomech stejné, pak ve všech gametách se bude nacházet tatáž alela pro daný znak. Pokud se budou alely lišit, pak polovina gamet bude obsahovat dominantní alelu a polovina gamet recesívní alelu. Tento „zákon“ se nazývá „zákon o segregaci alel“
Zákon o segregaci alel
Čisté linie obsahují totožné alely, PP nebo pp. Gameta obsahuje jen jednu alelu pro barvu květu, buď P nebo p.Spojením rodičovských gamet vznikne hybrid s kombinací Pp. Protože P alela je dominantní, budou mít všichni hybridi z F1 generace fialové květy. Nyní necháme hybridy z F1 zkřížit mezi sebou. V F2 generaci získáme ¾ potomků fialových a ¼ bílých.
Fenotypový a genotypový štěpný poměr Fenotypový štěpný poměr pro F2 generaci
je 3:1 (tři fialové : jeden bílý) Genotypový štěpný poměr pro F2 generaci
je 1:2:1 (1PP:2Pp:1pp)
Genotypový a fenotypový štěpný poměr v F2 generaci
Užitečné termíny
homozygot = organismus, který má pro daný znak obě alely identické (např. PP nebo pp). Pokud má organismus obě alely dominantní pro sledovaný znak, užíváme termín dominantní homozygot (PP), pokud jsou obě alely recesívní, užíváme termín recesívní homozygot
heterozygot = organismus, který má obě alely pro sledovaný znak odlišné (Pp)
Analytické zpětné křížení(testcross)
pokud máme hrách s fialovými květy, nevíme, zda se jedná o homozygota (PP) nebo o heterozygota (Pp)
pomůžeme si křížením této rostliny s bělokvětým hrachem
jednalo-li se o heterozygota (Pp), potom polovina potomstva bude fialová a polovina bílá
jednalo-li se o dominantního homozygota, pak bude potomstvo uniformě fialové
křížení organismu s neznámým genotypem s recesívním homozygotem nazýváme analytické zpětné křížení. Je užitečné zejména u živočichů, kde nelze provést samoopylení
Analytické zpětné křížení
= u živočichů = křížení s recesívním rodičem
Monohybridismus a dihybridismus Doposud jsme sledovali pouze jediný
znak - fialovou nebo bílou barvu květů. Hovoříme o monohybridismu
co kdybychom si všímali zároveň dvou znaků? Mendel v jedné variantě pokusu sledoval zároveň barvu semen (žlutá x zelená) a tvar semen (kulatý x svraštělý). Hovoříme zde o dihybridismu.
Dihybridismus s dominancí Y - žlutá barva semen (yellow) y - zelená barva semen R - kulatá semena (round) r - svraštělá semena Fenotypový štěpný poměr: 9:3:3:1 Genotypový štěpný poměr: 1:2:1:2:4:2:1:2:1 tyto výsledky jsou známy jako „zákon o nezávislé
kombinovatelnosti alel“ Pokud bychom zkoumali tyto znaky odděleně, dostali bychom obvyklý poměr 3:1 (resp.1:2:1)
Dihybridismus s dominancí
„Mendelovy zákony“
Zákon o uniformitě F1 (1. filiální = první generace potomků) generace.
Zákon o náhodné segregaci genů do gamet. Při křížení 2 heterozygotů může být potomkovi předána každá ze dvou alel (dominantní i recesivní) se stejnou pravděpodobností.
Zákon o nezávislé kombinovatelnosti alel. Při zkoumání 2 alel současně dochází k téže pravidelné segregaci. Máme-li 2 polyhybridy AaBb může každý tvořit 4 různé gamety (AB, Ab, aB, ab).
Rozšíření Mendelových výzkumů
Mendel díky své genialitě (nebo štěstí či spíše dokonalé znalosti hrachu) si vybral 7 znaků, u nichž je kompletní dominance - fialová či bílá, nula nebo jednička
každý z těchto sedmi znaků je kódován jen jedním genem, pro který existují jen dvě alely (s výjimkou postavení květu - tento znak kódují dva geny)
vztah mezi genotypem a fenotypem je v přírodě málokdy tak jednoduchý...
Nekompletní dominance
U tohoto typu dědičnosti vypadá hybrid z F1 jako průměr obou rodičů
zde u hledíku má hybrid méně červeného pigmentu než dominantní rodič
v F2 generaci je genotypový i fenotypový štěpný poměr totožný: 1:2:1
Neúplná dominance
Kodominance
Zde ovlivní dvě alely heterozygota fenotyp nejedná se ale o neúplnou dominanci, heterozygot
má svou zvláštní kombinaci, kde se uplatní vedle sebe obě alely
příkladem je dědičnost krevních skupin M,N a MN.
Jedná se o určité molekuly na povrchu erytrocytů. Jedinci MM budou mít jeden typ molekuly, zatímco lidé NN budou mít druhý. Heterozygoti MN budou mít na povrchu erytrocytů oba typy těchto molekul
MN není průměrem mezi M a N - vyjádří se jen obě alely nezávisle na sobě.
Problémy ve vztahu dominance-recesivita Tay-Sachsova nemoc je autozomální dědičná
choroba, postihující recesívní homozygoty. Mozkové buňky takovéhoto dítěte nejsou schopny metabolizovat jeden typ mozkových lipidů, zvaný gangliosidy, protože enzym, který tuto reakci katalyzuje nefunguje správně. Lipidy se tak hromadí v buňkách, znemožňují jim pracovat a výsledkem je smrt dítěte.
Nemoc postihuje pouze děti, které zdědily obě alely pro Tay-Sachsovu nemoc.
Problémy ve vztahu dominance-recesivita Na úrovni organismu se tedy alela chová jako
recesívní a je možno hovořit o úplné dominanci na biochemické úrovni se však jedná a neúplnou
dominanci - v buňkách heterozygotů je snížená hladina funkčního enzymu. I tato snížená hladina enzymu však „utáhne“ všechny potřebné reakce, proto jsou heterozygoti zdrávi
na molekulární úrovni se ale jedná o kodominanci - v buňkách je syntetizován jak funkční, tak nefunkční varianta enzymu v poměru 1:1, vyjadřují se tak obě alely.
Problémy ve vztahu dominance-recesivita Dominance rovněž neznamená, že by
dominantní alela nějak přímo potlačovala recesívní alelu; rozdíly mezi oběma alelami jsou v nukleotidových sekvencích daného genu
v příkladu semen hrachu kulatá x svraštělá je kulatost dominantní nad svraštělostí
dominantní alela kóduje enzym, který je schopen přeměnit cukr na škrob; recesívní alela kóduje nefunkční formu tohoto enzymu
Problémy ve vztahu dominance-recesivita U recesívního homozygota se tedy cukr nemůže
přeměnit na škrob. Jak se semeno vyvíjí, vysoká koncentrace cukru způsobuje, že osmotickými silami do semena vniká voda.
Když je semeno dospělé, vysouší se a svraskává
je-li přítomna dominantní alela, cukr je proměněn na škrob a dospělé semeno zůstává kulaté.
Jedna varianta zdravé alely stačí, aby se cukr přeměnil na škrob, heterozygoti jsou proto rovněž kulatí
Problémy ve vztahu dominance-recesivita Vztah dominace - recesivita rovněž
neznamená, že by dominantích alel bylo v populaci nutně více
v USA se rodí jedno dítě z 400, které má navíc prst u nohy či ruky
tato alela pro polydaktylii je dominantní. 399 z 400 dětí jsou proto recesívní
homozygoti
Problémy ve vztahu dominance-recesivitashrnutí
Vztah dominance-recesivita:1. jde od úplné dominance přes různé formy
neúplné dominace až ke kodominanci
2. Vyjadřuje mechanismus, jakým jsou specifické alely vyjádřeny ve fenotypu, nikoli to, že by se alely potlačovaly na úrovni DNA
3. Nemá nic společného s frekvencí výskytu alel v populaci
Možné porušení Mendelových zákonů?Do popředí se dostává mRNA
Gen Kit způsobuje u černých myší skvrnité ocásky a bílé tlapky Dominantní
homozygoti AA jsou celí černí
Recesívní homozygoti aa umírají
Heterozygoti Aa jsou skvrnití
Možné porušení Mendelových zákonů?
Pokud zkřížíme dva heterozygoty Aa a vznikne kombinace AA, mělo by teoreticky jít o zcela černou myš
Myš je ale skvrnitá Jediné možné
vysvětlení je, že by spolu s dominantní alelou šla do gamety i již připravená mRNA získaná přepsáním recesivní alely
Možná jsme na stopě fundamentálnímu pravidlu, které je možná v živé přírodě včetně člověka značně rozšířeno
Vícealelové systémy
Většina genů je v populaci zastoupena ve více než dvou alelách
příkladem jsou alely pro dědičnost krevních skupin IA, IB a i
alely IA a IB odpovídají za přítomnost dvou cukrů - A substance a B substance na povrchu erytrocytů
člověk může mít na erytrocytech přítomnu jednu z nich (A nebo B), obě (AB), nebo žádnou (O)
Dědičnost krevních skupin
Existují tedy 4 typy fenotypů, A,B,AB,O protože každá osoba má dvě alely, je
možných 6 genotypů (IAIA, IB IB,IAIB ,IAi, IB i, ii) recesívní homozygoti mají skupinu 0, protože
žádná substance není na povrchu erytrocytů přítomna
IA a IB jsou k sobě kodominantní IA a IB jsou ve vztahu k alele i dominantní
Dědičnost krevních skupin
Dědičnost krevních skupin
Znalost krevních skupin je kritickým faktorem pro transfúzi krve. Imunitní systém příjemce reaguje na jakoukoli cizorodou látku
pokud má krev donora substanci, která je příjemci cizí, nastane imunitní reakce vedoucí ke krevním sraženinám ústící ve smrt příjemce
Pleiotropie
Doposud jsme se zabývali případy, kdy jeden gen má jeden účinek na fenotyp organismu. Většina genů se ovšem projeví na fenotypu vícero způsoby
jev, kdy jeden gen ovlivní organismus mnoha způsoby se nazývá pleiotropie
typickým případem u člověka je gen způsobující srpkovitou anémii
Srpkovitá anémie – případ pleiotropie
Sickle cell disease
The disease results from an altered hemoglobin, in which the aminoacid valin substitutes for glutamic acid at position 6 in the β-globin chain.
Epistáze = gen na jednom lokusu ovlivní expresi jiného
genu na jiném lokusu (epistáze = řecky „zastavení“)
Příklad: u myší je černá barva srsti dominantní nad hnědou barvou srsti
B … alela pro černou barvu b …. alela pro hnědou barvu jiný gen, zvaný epistatický, rozhoduje o tom, zda barvivo
bude „umístěno“ do srsti. Nazvěme tento gen písmenem C. bude-li přítomna alela C, pak bude srst podle situace
hnědá či černá bude-li mít myš genotyp cc, pak se neuloží do srsti
žádné barvivo a myš bude bílá
Epistáze
Fenotypový štěpný poměr je9:3:4
KomplementaceFenotypový štěpný poměr je
9:7Hrachor (Lathyrus odoratus).Křížením dvou bělokvětých rostlin vznikají červenokvěté i bělokvěté rostliny.Pro tvorbu červeného anthokyanu je nutná přítomnost jak alely C, tak alely R.Alela C řídí tvorbu enzymu, kterým vzniká bezbarvý prekurzor anthokyanu, alela R řídí tvorbu enzymu, který mění tento prekurzor na anthokyan.
Polygenní dědičnost
mnoho znaků, jako je např. tělesná výška člověka, odstín barvy kůže, inteligence apod. není v populaci diskrétních (fialové květy x bílé), ale plynule se mění
hovoříme o dědičnosti kvantitativních znaků polygenní dědičnost je jev, kdy mnoho genů
ovlivňuje jeden znak (jedná se o opak pleiotropie, kdy jeden gen ovlivňuje mnoho znaků)
Polygenní dědičnostodstín barvy kůže u člověka
řekněme, že u člověka je odstín barvy kůže kódován minimálně třemi geny (ve skutečnosti více)
nazvěme tyto geny A,B,C každé velké písmeno tak přidává
výslednému znaku jednu „jednotku“ osoba AABBCC bude mít velmi tmavou kůži,
zatímco osoba aabbcc bude mít velmi světlou kůži
protože se jedná o kumulativní efekt, osoby AaBbCc a AABbcc budou mít tutéž barvu kůže
Polygenní dědičnostodstín barvy kůže u člověka
Výsledná křivka je typická tzv. Gaussova křivka.Její konečný spojitý tvar je ovlivněn environmentálními faktory, jako je slunění apod.
Gaussova křivka
Gaussova křivka
Nature versus Nurtureenvironmentální dopad na fenotyp u člověka ovlivňuje výživa tělesnou výšku,
opalování barvu kůže, posilování svalovou hmotu atd.
i u jednovaječných dvojčat existují rozdíly díky odlišnému vlivu prostředí
bonsaje, větší výnosy na pohnojených polích genotyp tedy není něco pevně daného, spíše
se jedná o mantinely.
Nature versus Nurtureenvironmentální dopad na fenotyp
inteligence = geny + trénink, studium barva kůže = geny + opalování tělesná výška = geny + výživa alkoholismus = geny + prostředí filosofie – u člověka je třeba ještě
započítat vliv svobody
Nature versus Nurtureenvironmentální dopad na fenotyp norma reakce = mnoho různých fenotypů,
které mohou vzniknout z jediného genotypu
genotyp je klaviatura, na kterou může prostředí zahrát mnoho různých skladeb
schizofrenie = geneticky podmíněná, ale zpravidla je pro vypuknutí zapotřebí environmentální stimul, stres (příprava na maturitu apod.)
Nature versus Nurtureenvironmentální dopad na fenotyp
v některých případech prostředí nehraje žádnou roli a norma reakce je nulová: dědičnost krevních skupin, fialová/bílá barva květu hrachu, srpkovitá anémie atd.
norma reakce bývá nejširší pro polygenní znaky, jak jsme viděli u barvy kůže.
tyto znaky nazýváme multifaktoriální, neboť za ně odpovídá mnoho faktorů, a to genetických i faktory prostředí
Nature versus Nurtureenvironmentální dopad na fenotyp
Norma reakce. Barva květu záleží u této rostliny na kyselosti půdy
Nature versus Nurtureenvironmentální dopad na fenotyp
Plicník lékařský (Pulmonaria officinalis) má květy nejprve červené, později modré, při odkvétání až do fialova
Mendelovská dědičnost u lidí
Nevýhoda člověka příliš dlouhá generační doba (stejná jako u
výzkumníka) málo dětí bylo by neetické jej křížit
provádí se analýza rodokmenů Příklad: alela W způsobuje „widow´s
peak“, alela F volný ušní lalůček
Analýza rodokmenů
Recesívně děděné choroby
mnohem častější než dominantně děděné choroby
heterozygoti jsou zdrávi, jsou zváni přenašeči postižený člověk se většinou narodí zdravým
rodičům (Aa x Aa) u člověka od velmi lehkých (albinismus) po
závažné (cystická fibrosa, fenylketonurie, Tay-Sachsova nemoc, srpkovitá anémie, různé thalassemie atd.)
jsou v lidstvu nerovnoměrně rozloženy (Tay-Sachsova nemoc – aškenázští židé v USA, srpkovitá anémie – Afroameričané)
Recesívně děděné choroby
každý z nás jsme heterozygotní pro asi 30 genetických chorob
odtud zřejmě ve všech známých kulturách zákaz incestu a sňatků uvnitř rodiny
tyto tabu se možná zrodily z empirických pozorování
dnes známo asi 4 000 genetických chorob
Cystická fibrosa
nejčastější dědičná choroba v USA 1: 2500 bílých obyvatel každý 25 člověk je přenašeč (4%) zdravá alela kóduje membránový přenašeč
pro chloridové ionty recesívní homozygoti mají tyto kanály
nefunkční, výsledkem je mimořádně vysoká koncentrace extracelulárního Cl-
výsledkem je hlen přítomen v pankreatu, plicích, trávicí soustavě a dalších orgánech.
Cystická fibrosa
baktérie i buňky imunitního systému jsou v tomto hlenu zachyceny, což dále zhoršuje stav pacienta
neléčena způsobuje smrt před dosažením pátého roku věku
při léčbě a denních dávkách antibiotik přežívá polovina pacientů 20 let.
Tay-Sachsova nemoc
je způsobena nefunkčním enzymem, který není schopen rozložit jisté lipidy v mozku
symptomy obvykle několik měsíců po narození; dítě má bolestivé křeče, slepne, nastává degenerace motorických i mentálních schopností
smrt nastává do několika let po narození u aškenázů – židů – (cca Německo) je poměr
1:3600, což je 100x víc než u sefardských židů (cca Španělsko)
Srpkovitá anémie
1:400 u Afroameričanů každý desátý Afroameričan je přenašeč u nemocných jsou třeba pravidelné
transfúze, léčba zatím neexistuje heterozygoti jsou zdrávi, ale pokud se
vyskytují delší dobu v místech s menším parciálním tlakem kyslíku, mohou mít problémy
balancovaný polymorfismus: dominantní homozygot zemře na malárii recesívní homozygot zemře na anémii heterozygot přežije
Fenylketonurie (PKU)
1:10 000 až 1:15 000 neschopnost odbourat fenylalanin neléčena způsobuje u dětí mentální
retardace (někdy je IQ kolem 50, jindy téměř 100)
léčba neexistuje, jen dieta bez fenylalaninu
Dominantně děděné choroby
mnohem vzácnější – neexistují přenašeči, kdo škodlivou alelu má, je nemocný
achondroplasie, familiální hypercholesterolemie, Huntingtonova nemoc
Achondroplasie
= trpasličí vzrůst výskyt
1:10000… … z čehož
vyplývá že 99,9% populace jsou recesívní homozygoti
Achondroplasie
Huntington´s disease
auosomálně dominantní dědičnost
Huntingtonova choroba
= degenerativní neuropsychiatrická nemoc, zasahující basální ganglia, ovšem postihující rovněž široké oblasti celého nervového systému
dědičnost je autosomálně dominantní: P: Aa x aa F1: Aa Aa aa aa
1 : 1 = každé dítě, které má jednoho postiženého
rodiče má 50% risk, že je nositelem HD alely
Huntingtonova choroba
Symptomy se objevují obvykle mezi 35 a 50 rokem života...
...ačkoli nemoc může propuknout kdykoli mezi dětstvím a pokročilým věkem
smrt nastává v průměru 15 let po objevení se prvních příznaků
jedná se o tzv. late-onset disease, symptomy se objevují obvykle ve věku, kdy již postižená osoba má vlastní děti
Huntingtonova choroba
1983 - byl objeven gen způsobující Huntingtonovu chorobu. Nachází se na p raménku chromozómu 4.
1993 - gen byl isolován gen je defektní kvůli abnormálně velkému
počtu repeticí CAG jakou funkci v organismu má zdravý gen,
není známo
Huntington´s Disease
Objev HD genu v roce 1993 vyústil v dostupnost přímého genetického testování pro osoby v riziku choroby nebo pro osoby již nemocné pro potvrzení diagnózy. Z krevního vzorku se analyzuje DNA a zjistí se počet repetic CAG v HD lokusu
terapie v současnosti neexistuje žádost o provedení testu je většinou založena
na úmyslu založit rodinu a plánování rodičovství či na plánu pro další vlastní život.
Huntington´s Disease
Zdraví jedinci mají obvykle 28 nebo méně repeticí CAG
jedinci postižení Huntingtovou chorobou mají obvykle 40 nebo víc repeticí CAG
malé procento osob má však počet repeticí mezi 30 až 40, tedy v zóně, kdy nelze přesně určit, zda nemoc propukne či ne.
Nestabilní trinukleotidová repetice se může prodloužit při přenosu z rodiče na dítě
Huntingtonova choroba
Note: Dr. Michael McCormack cituje případ, kdy měla pacientka o jednu repetici více než její matka. Pacientka byla symptomatická již ve 40 letech, zatímco její matka byla v 70 roce věku ještě bez symptomů. Po nástupu nemoci se u někoho stav rapidně zhoršuje, zatímco jindy nemoc progreduje pomaleji.
Huntingtonova chorobaklinické rysy Emoční, kognitivní a motorické poruchy nejčastější emoční poruchy: deprese,
iritabilita, apatie, výbuchy agrese, impulzivnost, sociální odtažitost
kognitivní poruchy: ztráta rychlosti a pružnosti uvažování. Na pracovišti pacient není schopen udržet tempo práce.
Huntington´s Diseaseclinical features Motorické poruchy: vědomé a nevědomé,
involuntární pohyby, zejména chorea. Pacienti mají zprvu zhoršenou manuální zručnost, špatně artikulovanou řeč, potíže s polykáním, později se stávají rigidní a neschopní vykonat jakýkoli voluntární pohyb. Pacienti, kteří se dožijí tohoto stadia jsou upoutáni na lůžko a nejsou schopni se podílet na péči o sebe
Huntington´s Disease
Genetický test odhalí přítomnost HD alely, ale nikoli nástup nemoci
USA: v současnosti asi 30 000 nemocných; dalších
150 000 jsou v riziku onemocnění 1:10 000 je nemocných
Huntington´s Disease
Varlam Shalamov(1907 - 1982)
Huntingtonova chorobaetické problémy
Nancy Wexler
Huntington´s Diseaseethical issues
Informational self – determination•právo vědět•právo nevědět
• v případě HD jen asi 10% osob chce vědět...
Testování heterozygotů
dnes možno u stále většího počtu chorob cystický fibrosa srpkovitá anémie Tay – Sachsova nemoc
etické a sociální dopady: pojišťovny a zaměstnavatelé (přenašeči jsou naprosto zdrávi)
Fetální testování
amniocentéza 14 – 16 týden těhotenství pro karyotyp ale buňky musíme nechat několik týdnů růst cca 1% riziko krvácení či potratu
chorionické klky 8 – 10 týden těhotenství buňky rostou rychle cca 1% riziko krvácení či potratu
dnes buňky plodu z krve matky - neinvazívní ultrazvuk – neinvazívní fetoskopie - neinvazívní
Amniocentéza a testování chorionických klků
Testování novorozenců
běžně na fenylketonurii (PKU)
Spojení mendelismu a chování chromosomů se zlepšováním parametrů mikroskopů byla
objevena mitóza 1875 meióza 1890
v roce 1900 v souvislosti se znovuobjevením Mendelových zákonů se začaly tyto zákony dávat do souvislosti s mitózou a meiózou
kolem roku 1902 vzniká chromosomální teorie dědičnosti (Walter Sutton a Theodor Boveri)
Chromozomáln
í teorie dědičnosti
= snaha spojit cytologii s Mendelovou dědičností
Thomas Hunt Morgan
užívá Drosophila melanogaster mnoho potomků (cca stovky) laciný chov krátká generační doba (14 dní) relativně snadné pozorování (lupa) jen 4 páry chromozómů (2n = 8)
Morgan po roce experimentování získal drosophilu s bílýma očima
Drosophila melanogaster
Sameček Samička
Drosophila melanogaster
Drosophila melanogaster
3 páry autozomů a jeden pár gonozomů chromosomové určení pohlaví stejné jako
člověk: sameček XY samička XX
Thomas Hunt Morgan(1866 – 1945)
„To breed or not to breed. That´s the question.“
Dědičnost vázaná na pohlavíklasický Morganův pokusDrosophila má totéž chromosomální určení pohlaví jako člověk:XY … samečekXX … samička
Na první pohled probíhá pokus přesně podle Mendela – v F2 máme poměr 3:1Překvapivé ovšem je, že bílé oči mají vždy pouze samečci!
Morganovy závěry
gen způsobující bílou barvu očí musí mít lokus na X chromosomu
protože alela pro bílou barvu očí je recesívní, budou mít samičky bílé oči pouze v recesívně homozygotní konstelaci
sameček má pouze jeden chromosom X, tedy stačí, aby právě tato jedna (a jediná) alela kódovala bílou barvu
Vazba genů
genů je v organismu mnohem víc než chromosomů – na jednom chromosomu je tedy velké množství genů
jsou-li lokusy dvou genů těsně vedle sebe na jednom chromosomu, je malá pravděpodobnost, že se crossing-over „trefí“ právě mezi ně
výsledkem je fakt, že se tyto geny dostanou do gamety zpravidla spolu
Vazba genů
v jedné variantě pokusu křížil Morgan mezi sebou drosophily s černým/normálním tělem a se zakrnělými/normálními křídly b+ šedé, normální tělo b černé tělo (b = black) vg+ normální křídla vg zakrnělá křídla (vg = vestigial)
Vazba genů
Morgan křížil divoké, normální drosophily b+
b+ vg+ vg+ s černými drosophilami se zakrnělýmí křídly bbvgvg b+ b+ vg+ vg+ x bbvgvg F1: b+ b vg+ vg - vzhledově normální, divoká
drosophila (šedé tělo, normální křídla)
nyní provedl Morgan klasické zpětné křížení: samičky z F1 zkřížil se samečky z P generace bbvgvg
Vazba genů
z tohoto křížení (b+ b vg+ vg x bbvgvg) by mělo podle Mendelových zákonů vzniknout potomstvo v poměru 1:1:1:1 tedy: ¼ šedých s normálními křídly ¼ černých se zakrnělými křídly ¼ šedých se zakrnělými křídly ¼ černých s normálními křídly
avšak…
Vazba genů
Vazba genůkřížení b+ b vg+ vg x bbvgvg
skutečné výsledky byly zřetelně odlišné: bylo velké množství divokých typů
(šedé/normální křídla) a dvojitých mutantů (černí/zakrnělá křídla)
Vazba genů
Morgan uzavřel, že gen pro barvu těla a gen pro zakrnělost křídel musí ležet na stejném chromosomu a při crossing-overu jdou většinou společně…
…ovšem jen většinou - rekombinantní fenotypy přece jenom vznikly
Nezávislá segregace chromosomů a crossing-over produkují genetické rekombinanty kdybychom křížili v podobném pokusu, jaký
učinil Morgan žlutý a kulatý hrášek s genotypem YyRr se zeleným a svraštělým yyrr YyRr x yyrr
vyšel by nám skutečný poměr ve shodě s předpovězeným 1:1:1:1
hrášky žluté a kulaté spolu se zelenými svraštělými bychom označili jako parentální typ
a hrášky žluté a svraštělé spolu se zelenými kulatými bychom označili jako rekombinanty
Nezávislá segregace chromosomů a crossing-over produkují genetické rekombinanty protože by v našem pokusu byla polovina (50%)
parentálních typů a polovina (50%) rekombinantů, hovořili bychom o 50% frekvenci rekombinace
celá situace je způsobena tím, že gen pro žlutá/zelená semena a gen pro kulatá/svraštělá semena leží na odlišných chromosomech
což má za následek fakt, že při metafázi meiosy I se chromosomy s těmito geny dostávají zcela náhodně do dceřinných buněk
Vazba genů
geny na jednom chromosomu ovšem nesegregují zcela náhodně – čím jsou blíže u sebe, tím je menší pravděpodobnost, že se mezi ně „trefí“ crossing-over
Vazba genů
kdyby ležely geny v Morganově pokusu opravdu těsně vedle sebe, vznikla by kombinace 1:1:0:0
v Morganově pokusu bylo přibližně 17% rekombinantů – ačkoli zde vazba je, není zcela kompletní
frekvence rekombinace = Rekombinanti/všichni x 100
Vazba genů
Z rekombinačních frekvencí lze zhotovit genetickou mapu genetická mapa = lineární sekvence genů na
chromosomu (Alfred Sturtevant) Sturtevant si uvědomil, že frekvence
rekombinace – v našem případě 17% - vypovídá cosi o vzdálenosti mezi dvěma geny na chromosomu
předpokládal, že crossing-overy se trefují se stejnou pravděpodobností do všech míst chromosomu…
… čím jsou gny na chromosomu od sebe dál, tím je crossing-over mezi nimi pravděpodobnější
Z rekombinačních frekvencí lze zhotovit genetickou mapu A.Sturtevant zkoumal tři geny: nám známý b,
rovněž známý vg a gen cn (cinnabar = rumělka) drosophila s genem cn má světlejší oči než divoký
typ
Výsledky: cn a b = 9% cn a vg = 9,5% b a vg = 17%
Z rekombinačních frekvencí lze zhotovit genetickou mapu
jediná možnost je umístit gen cn mezi geny b a vg 1% = 1 centimorgan
Genetická mapa
některé geny jsou na jednom chromosomu od sebe natolik vzdáleny, že efekt vazby mezi nimi není pozorovatelný
takové geny mají maximální hodnotu – 50% - frekvence rekombinace (=volná vazba)
např. v Mendlových pokusech je barva semene a barva květu na stejném chromosomu 1, ale tak daleko od sebe, že se jedná o volnou vazbu
pouze pro jednu dvojici ze sedmi Mendelových znaků objevili genetici vazbu: výška rostliny a tvar lusku: pro tuto dvojici Mendel dihybridní F2 nedělal (F1 ano)
Genetická mapa
u Drosophily byly zjištěny celkem 4 skupiny genů tvořících vazbu, což odpovídá čtyřem chromosomům drosophily
crossing overy se ale „netrefují“ do všech míst na chromosomu se stejnou frekvencí…
…genetická mapa tak sice ukazuje seřazení chromosomů, ale není schopna stanovit abslotní vzdálenost mezi chromosomy
Genetická mapa
i když vzdálenost mezi dvěma geny není natolik velká, aby je „rozpojila“ a vznikla volná vazba, přece může být natolik značná, že vznikne pravděpodobnost nikoli jen jednoho, ale dvou crossing-overů mezi oběma lokusy
druhý crossing-over (d.c.o.) tak zruší účinek prvního
mnohonásobný crossing-over odpovídá za matematické nepřesnosti na obrázku:
Genetická mapa
A. Sturtevant objevil celkem čtyři vazbové skupiny genů u drosophily, což odpovídá počtu 4 chromosomů (2n=8)
každý chromosom má lineární sekvenci lokusů pro konkrétní geny
genetická mapa ovšem nedává absolutní velikost chromosomu: crossing-overy se netrefují ze stejnou pravděpodobností do všech míst chromosomu
Genetická mapa
Zjednodušená genetuická mapa chromosomu II.Barvu očí ovlivňuje mnoho genů
Cytogenetická mapa
cytogenetická mapa se snaží najít geny v souvislosti s různě obarvenými místy na chromosomech
cílem je určit přesnou sekvenci všech nukleotidů na chromosomu, délku genů jakož i vzdálenost mezi jednotlivými geny v párech bazí
Pohlavní chromosomy
člověk: polovina spermií je 22X a polovina spermií 22Y; všechny oocyty jsou 22X
anatomicky je pohlaví embrya odlišitelné ve stáří cca dvou měsíců – před tím jsou pohlavní orgány rudimentární – záleží na hormonech, zda vznikne chlapec nebo dívka
lidské embryo se vyvíjí původně ženským směrem (VIZ syndrom testikulární feminizace – bude probráíno později)
Pohlavní chromosomy člověka
Pohlavní chromosomy
zda se embryo bude vyvíjet mužským nebo ženským směrem záleží na přítomnosti či nepřítomnosti chromosomu Y
v roce 1990 byl identifikován gen určující vývoj varlat – byl pojmenován SRY
SRY = Sex determining Region of Y pokud gen SRY chybí, gonády se vyvíjejí
ženským směrem gen SRY působí pouze jako spouštěč mnoha
dalších procesů – SRY kóduje protein, který kóduje mnoho dalších genů
Pohlavní chromosomy
v současnosti byly identifikovány další geny na chromosomu Y, nutné pro normální vývoj muže
pokud jsou tyto geny poškozeny, narodí se chlapec XY, ale nebude schopen tvořit životaschopné spermie
Chromozomální určení pohlaví
alozom = nepárový pohlavní chromosomheterogametické pohlaví = to, které má alozom (např. muž)homogametické pohlaví = to, které má pár totožných pohlavních chromosomů
Geny vázané na pohlaví
geny na pohlavních chromosomech budou vykazovat tentýž vzorec dědičnosti jako běloocí samečkové Morganových drosophil
muži budou předávat tyto geny (=na chromosomu X) na všechny své dcery avšak na žádného syna
matky budou tyto geny předávat svým synům i dcerám
Geny vázané na pohlaví
Geny vázané na pohlaví
na chromosomu Y je obecně málo genů – a to jen ty, které určují pohlaví – většina genů vázaných na pohlaví bude na chromosomu X
u žen budou recesívně děděné choroby velmi vzácné, protože by musely být recesívně homozygotní
muži XY mají naopak jen jeden lokus na chromosomu X – termíny homozygotní či heterozygotní pro ně postrádají smyslu: někdy se říká že jsou hemizygotní
Genetické nemoci vázané na pohlaví Duchenne muscular dystrofy: každý 3 500
muž v USA; málokdy přežívají 20 rok věku; progresívní oslabení svalů a ztráta koordinace; nemoc je způsobena špatným proteinem zvaným dystrofin, který je klíčový pro správnou práci svalů; gen pro dystrofin leží na chromosomu X
hemofilie – absence jednoho nebo více proteinů nutných pro srážlivost krve
Královna Viktorie(1819-1901)
spontánní mutace buď u otce či u matky královny Viktorie způsobila, že královna se stala přenašečkou
prvním hemofilikem byl Leopold, syn královny Viktorie
Leopold přežil a stal se otcem dcery-přenašečky, která alelu předala jednomu ze svých synů.
Viktorie měla ovšem rovněž i dcery-přenašečky a skrze ně se alela dostala na královské dvory v Prusku, Rusku a Španělsku
Královna Viktorie
X inaktivace u savčích samiček
ačkoli mají všechny samičky savců dva X chromosomy, jeden z nich bývá inaktivován během embryonálního vývoje
výsledkem je, že dospělé buňky muže i ženy mají pouze jeden aktivní X chromosom
inaktivní X chromosom u žen kondensuje v kompaktní objekt v jádře, zvaný Barrovo tělísko (Barr body)
většina genů na Barrově tělísku nejsou exprimovány (=nepřepisují se do mRNA a netvoří se z nich bílkoviny), ačkoli nějaké zůstávají aktivní (a jsou aktivní v buňkách, ze kterých vzniknou gamety)
Barrovo tělísko
který z obou X chromosomů se v raném embryu stane Barrovým tělískem, je věcí náhody
výsledkem je, že ženy se stávají mozaikou dvou typů somatických buněk: těch s aktivním X chromosomem od matky a s aktivním X chromosomem od otce
ve chvíli, kdy je jeden z X chromosomů inaktivován, všechny buňky, které z této buňky vzniknou mitózou, budou mít inaktivován stejný X chromosom
Barrovo tělísko
je-li tedy žena heterozygot pro gen ležící na X chromosomu, zhruba polovina jejích buněk bude exprimovat jednu alelu, zatímco druhá polovina jejích buněk bude exprimovat druhou alelu
jev je krásně pozorovatelný na tříbarevných kočkách
u žen je známa mutace, díky které nevznikají potní žlázy – žena pak má potní žlázy mozaikovitě jen na přibližně polovině těla
Barrovo tělísko
Barrovo tělísko
Tři generace žen vykazující nemoc zvanou anhidrotická ektodermální dysplasie (absence potních žláz); všechny ženy jsou pro daný gen umístěný na X chromosomu heterozygotní. Oblasti bez potních žláz jsou vyznačeny zeleně. Rozsah a umístění oblastí bez potních žláz u jednotlivých žen je věcí náhody.
Barrovo tělísko
inaktivace chromosomu X spočívá v metylaci (=přidání –CH3 skupiny) cytosinů na jeho DNA
ale co rozhoduje o tom, který z z obou X chromosomů se stane Barrovým tělískem?
byl objeven gen, aktivní pouze na Barrově tělísku, který se nazývá XIST (X-inactive specific transcript). Jeho produktem je RNA, jejíž mnohé kopie pokrývají celý chromosom
jaký je ale vztah mezi metylací a XIST genem? - a co rozhoduje o tom, který z obou X chromosomů bude mít aktivní XIST a stane se tak Barrovým tělískem?
odpověď není známa
Změny v počtu chromosomů ústí v genetické choroby nondisjunkce = jev, kdy se při meiose I.
homologické chromosomy nerozdělí správně; nebo se nerozdělí správně sesterské chromatidy při meiose II.
v těchto případech získá jedna gameta jednu kopii chromosomu navíc, zatímco druhá nemá žádnou kopii daného chromosomu
Změny v počtu chromosomů ústí v genetické choroby
Změny v počtu chromosomů ústí v genetické choroby
aneuploidie = stav, kdy se gameta s abnormálním počtem chromosomů spojí s normální gametou. Výsledkem je abnosrmální počet chromosomů v organismu
trisomický organismus = buňky mají jeden chromosom navíc (2n+1)
monosomický organismus = buňkám jeden chromosom chybí (2n-1)
pokud organismus vývoj přežije, ve všech svých buňkách bude mít abnormální počet chromosomů
Aneuploidie a polyploidie
někdy může nastat podobná chyba i při mitóze. Pokud k nondisjunkci došlo v rané embryonální fázi, řada buněk organismu bude zasažena, což může vést k závažným poruchám
některé organismy mají více než dvě sady chromosomů. tento stav je zván polyploidie
triploidní (3n) zygota může vzniknout např. tak, že v oocytu je abnormální diploidní stav chromosomů
tetraploidie (4n) může vzniknout např. tak, že po první mitóze zygoty nenásleduje cytokineze.
Polyploidie
polyploidie je relativně častá u rostlin; spontánní polyploidie je u rostlin zřejmě důležitou chvílí pro náhlý vznik nového druhu
řada hospodářských druhů rostlin (pšenice, kukuřice) jsou polyploidní rostliny
u živočichů je polyploidie velmi vzácná, i když je známa u některých ryb a obojživelníků
Polyploidie u savců
v Chile byl identifikován zatím první savčí kandidát na polyploidii, hlodavec viskača Tympanoctomys barrerae, který je zřejmě tetraploidní
Změny ve struktuře chromosomůdelece, duplikace, inverze, translokace
delece – z chromosomu je ztracena část neobsahující centromeru. Takovýto chromosom postrádá pochopitelně mnohé geny. Tento fragment ale nemusí být zcela ztracen, pokud se mu zdaří se připojit k sesterské chromatidě při meiose, vzniká
duplikace inverze – stav, kdy se fragment sice připojí k
sesterské chromatidě, ale v opačné orientaci
Změny ve struktuře chromosomůdelece, duplikace, inverze, translokace
translokace – fragment je připojen k nehomologickému chromosomu
delece a duplikace se objevují zejména během meiosy při crossing-overu, kdy se části nesesterských chromatid nesprávě připojují
pokud má diploidní embryo značné delece či duplikace, zpravidla nepřežije. Rovněž při reciproční translokaci, kdy jsou segmenty nehomologických chromosomů vyměněné navzájem, je sice zachován stav 2n, ale rovněž zpravidla nepřežije. K tomu, aby geny se mohly řádně přepisovat, je totiž nutné, aby byly geny zařazeny ve správné konstelaci u správných promotorů
Změny ve struktuře chromosomůdelece, duplikace, inverze, translokace
Chroroby u lidí způsobené chromosomálními alteracemi většina aneuploidií je neslučitelná se
životem, že buď se embryo ani neimplantuje do endometria dělohy, nebo je spontánně potraceno později
některé aneuploidie ale jsou slučitelné se životem. Takoví jedinci mají sadu symptomů (sada symptomů = syndrom), který charakterizuje daný typ aneuploidie
Downův syndromtrisomie 21. chromosomu
v USA 1:700 narozených dětí typické rysy tváře („mongolismus“) malá postava srdeční defekty poruchy sluchu náchylnost k respiračním
onemocněním mentální retardace náchylní k leukémii a
Alzheimerově nemoci smrt ve středním věku, i dříve většina sexuálně podvyvinutá či
sterilní
Downův syndromtrisomie 21. chromosomu
V některých případech mají lidé s Downovým syndromem obvyklých 46 chromosomů. Výzkum karyotypu však prozradí, že část nebo i celý třetí 21 chromosom je navíc translokován na jiném chromosomu
Downův syndromtrisomie 21. chromosomu Downův syndrom je závislý na věku matky
Downův syndromtrisomie 21. chromosomu
těhotenství žen nad 35 let je považováno vůči Downovu syndromu za rizikové
závislost věku matky na Downovu syndromu dítěte doposud nebyla vysvětlena
většina případů je způsobená nondisjunkcí při meiose I. – monosomie je zřejmě letální.
současné výzkumy předpokládají abnormality závislé na věku při napojování mikrotubulů na kinetochory při meiose I.
trisomie ostatních chromosomů rovněž závisí na věku matky, i když plody s jinými trisomiemi nepřežívají dlouho
Nondisjunkce chromosomu X
nondisjunkce pohlavních chromosomů bývá slučitelná se životem, protože Y chromosom nese jen málo genů a protože všechny nadbytečné kopie X chromosomů jsou uloženy jako Barrova tělíska
Klinefelterův syndrom XXYmuži
1:2 000 testes jsou malé a
muž je sterilní často zvětšená prsa a
další ženské znaky inteligence je o něco
nižší než průměrná
Nondisjunkce pohlavních chromosomů
muži XYY mají tendenci mít vyšší postavu – náchylnost ke zločinům nebyla potvrzena
ženy XXX se vyskytují v poměru 1:1000, jsou zdravé a nelze je rozlišit od normálních s výjimkou karyotypu, jejich IQ je však v průměru nižší než u XX žen a je kolem 85.
Dva bratři. Vpravo XYY
Turnerův syndrom X0ženy 1:5 000 – jediná známá monosomie u člověka
slučitelná se životem sterilní, pohlavní orgány nevyvinuté; pokud je jim
podáván estrogen, vyvinou normální sekundární pohlavní znaky
většina má normální inteligenci
„Cri du chat“ syndrom
delece v chromosomu 5 mentální retardace malá hlava s neobvyklými rysy zvláštní typ pláče (cri du chat) zpravidla umírají v dětském věku
Genomický imprinting
doposud jsme předpokládali, že každá alela bude mít na organismus stejný efekt, ať již původně pochází z otce nebo z matky…
…což většinou můžeme předpokládat bezpečně
když jsme například křížili hrášek s fialovými květy s hráškem s bílými květy, bylo jedno, zda fialová alela je ve vajíčku nebo v pylové buňce
v současnosti však genetici objevili několik znaků u člověka, včetně některých chorob, u kterých překvapivě záleží na tom, zda je alela zděděna od otce či od matky
Genomický imprinting
Genomický imprinting
Prader-Wiliho syndrom – mentální retardace, obezita, krátká postava, neobvykle malé ruce a nohy
Angelmanův syndrom – spontánní, nekontrolovatelný smích, prudké pohyby, a další motorické a mentální symptomy
obě choroby mají zřejmě tutéž příčinu: deleci části chromosomu 15
Genomický imprinting
pokud zdědí dítě abnormální chromosom 15 od tatínka, výsledkem bude Prader-Wiliho syndrom
pokud dítě zdědí abnormální chromosom 15 od maminky, výsledkem bude Angelmanův syndrom
zdá se, že geny oblasti s delecí by se v normální situaci chovaly jinak pokud by byly zděděné od matky a jinak od otce
Genomický imprinting
Genomický imprinting
Prader-Wiliho/Angelmanova hádanka může být vysvětlena jevem popsaným jako genomický imprinting
zdá se, že alela na jednom chromosomu je nějak umlčena, zatímco druhá na homologickém chromosomu se může přepisovat
alely stejného genu mají tedy na potomka různý vliv, podle toho, zda se do zygoty dostaly z vajíčka nebo ze spermie
Genomický imprinting
v potomkovi se v buňkách, které tvoří gamety genomický imprint „vymaže“
a utvoří se znovu podle toho, zda se jedná o muže nebo o ženu
imprinting zřejmě spočívá v metylaci (přidání skupiny –CH3) cytosinů na imprintované alele, která se nepřepisuje a je inaktivní
někdy ale metylace naopak aktivuje gen! dnes známo asi 20 imprintovaných genů,
odhaduje se, že jich budou stovky
Genomický imprinting
většina imprintovaných genů jsou mimořádně důležité při embryonálním vývoji
experimentálně vytvořené myši, které měly dva homologické chromosomy od otce či dva homologické chromosomy od matky vždy umíraly před narozením
androgenot = embryo s 2n, obě sady jsou od otce gynogenot = embryo s 2n, obě sady jsou od matky normální vývoj tedy zřejmě předpokládá, aby
byla v buňce přítomna přesně jedna kopie aktivního genu: ne dvě a ne žádná
Syndrom fragilního X chromosomu konec X chromosomu visí na tenkém vláknu
DNA chlapci 1:500 dívky 1:2 500 mentální retardace
velký počet repetic CGG (normální 6 – 54, nemocní nad 200) syndrom je častější, pokud je abnormální
chromosom zděděný od matky… …to by odpovídalo pozorování, že syndrom je
častější u chlapců: pokud muž zdědí X chromosom, musí to být od matky
Geny mimo jádro
malé kruhové DNA se nacházejí v mitochondriích a plastidech
tyto cytoplasmatické geny nevykazují mendelovskou dědičnost
u rostlin přijímá zygota téměř vždy všechny plastidy z vajíčka a žádný z pylové buňky
savci dědí mitochondrie po mateřské linii – ze spermie se zpravidla nedostane žádná mitochondrie do jádra
Panašování u rostlin
Euonymus fortunei. Dvoubarevná mosaika na listech je způsobena přítomností dvou typů chloroplastové DNA, jedné normální a jedné způsobující bílé zbarvení. Výsledkem jsou různě zbarvené listy, nebo méně často, celé rostliny
Geny mimo jádro
mitochondriální DNA může způsobit řadu nemocí u lidí – kóduje např. části enzymu ATP-syntázy
chyby v mitDNA tedy vyústí v menší množství vyrobeného ATP
choroby se tedy projeví nejčastěji v orgánech, které jsou závislé na přísunu energie: svaly a nervová soustava
mitochondriální myopathie se např. projevuje slabostí, neschopností snášet fyzickou zátěž a oslabováním svalů
Geny mimo jádro
chyby v mitDNA přispívají alespoň částečně k některým případům cukrovky, srdečního infarktu a Alzheimerově nemoci
Recommended