A humán genom projektA humán genom projekt

BevezetésBevezetés

• Emberi genom: 22 testi kromoszóma+ Emberi genom: 22 testi kromoszóma+ X, Y ivari kromoszómaX, Y ivari 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 Mb

HGP(Humán Genom HGP(Humán Genom Program)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

megismerésemegismerése– Nem kódoló szakaszok megfejtéseNem kódoló szakaszok megfejtése– InterpretációInterpretáció

A HGP eredményei:A HGP eredményei:

• 99,9 %-os az egyezés a nukleotid 99,9 %-os az egyezés a nukleotid bázisokban az összes emberben.bázisokban az 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 A genom kevesebb mint 2%-a kódol fehérjéket.fehérjéket.

• Az ismétlődő, nem fehérjét kódoló Az ismétlődő, nem fehérjét kódoló szekvenciák adják a genom min. 50%-át.szekvenciák 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 Egy génről több fehérje felépítéséhez szükséges információ képes másolódni<- szükséges információ képes másolódni<- alternatív splicing az mRNS-nél.alternatív splicing az mRNS-nél.

• Több mint 200 gén baktériumokból Több mint 200 gén baktériumokból kerülhetett az emberi genomba.kerülhetett az emberi genomba.

• Ismétlődő szekvenciáknak szerepe lehet a Ismétlődő szekvenciáknak szerepe lehet a rekombinációs gyakoriság rekombinációs gyakoriság meghatározásában.meghatározásában.

• Transzpozonok: mozgó genetikai elemek, Transzpozonok: mozgó genetikai elemek, az ismétlődő szekvenciák okai, bárhová az ismétlődő szekvenciák okai, bárhová képesek beszúrni magukat és lemásolni képesek beszúrni magukat és lemásolni (50 génünk így alakulhatott ki).(50 génünk így alakulhatott ki).

• Genetikai állományunk egy komplex Genetikai állományunk egy komplex rendszer, mely különböző szinten működő rendszer, mely különböző szinten működő kapcsolatrendszerekből áll. kapcsolatrendszerekből áll.

• Pszeudogének: korábban fehérjét kódoló, Pszeudogének: korábban fehérjét kódoló, ma már működésképtelen gének.ma már működésképtelen gének.

• SNP ( szimpla polinukleotid polimorfózis): SNP ( szimpla polinukleotid polimorfózis): egyedi mutációk, egyes bázisok helyzete egyedi mutációk, egyes bázisok helyzete eltérő; 1,4 milliót azonosítottak eddig. eltérő; 1,4 milliót azonosítottak eddig. Eloszlásuk nem egyenletes. 1%-uk vezet Eloszlásuk nem egyenletes. 1%-uk vezet rendellenesen működő gén kialakulásához.rendellenesen működő gén kialakulásához.

Génekhez kötött Génekhez kötött betegségekbetegségek• Sok betegséget enzimek termeléséért felelős Sok betegséget enzimek termeléséért felelős

gének hiánya okozza (laktózérzékenység, gének hiánya okozza (laktózérzékenység, albínóság, cisztás fibrózis, hemofília stb.)albínóság, cisztás fibrózis, hemofília stb.)

• Több mint 5000 gén hiánya v. sérülése Több mint 5000 gén hiánya v. sérülése okozhat öröklődő betegségeket.okozhat öröklődő betegségeket.

• Cél:Cél:– A cukorbetegség, szív- és idegbetegségek, rák, A cukorbetegség, szív- és idegbetegségek, rák,

Alzheimer- és Parkinson-kór örökletes tényezőinek Alzheimer- és Parkinson-kór örökletes tényezőinek megértése.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 A génszekvenciákat kísérleti és számítógépes módszerrel vizsgálják.számítógépes módszerrel vizsgálják.

• A genom megismerése, tanulmányozása, A genom megismerése, tanulmányozása, azaz a teljes genetikai információ azaz a teljes genetikai információ felhasználása, szemben az egyes, felhasználása, szemben az egyes, kiválasztott gének v. géncsoportok kiválasztott gének v. géncsoportok tanulmányozásával.tanulmányozásával.

Funkcionális genomikaFunkcionális genomika

• A génekhez funkció hozzárendelése A génekhez funkció hozzárendelése genomikai módszerekkel (számítógépes és genomikai módszerekkel (számítógépes és kísérleti).kísérleti).

• Molekuláris funkció: milyen reakciót Molekuláris funkció: milyen reakciót katalizál v. milyen molekulát köt az adott katalizál v. milyen molekulát köt az adott fehérje.fehérje.

• Celluláris funkció: hol helyezkedik el az Celluláris funkció: hol helyezkedik el az adott fehérje a sejt kölcsönhatásainak adott fehérje a sejt kölcsönhatásainak hálózatában.hálózatában.

Funkcionális genomika módszereiFunkcionális genomika módszerei

• Homológián alapulóHomológián alapuló• Szerkezeti genomikai módszerSzerkezeti genomikai módszer• Nem homológián alapuló (új Nem homológián alapuló (új

bioinformatikai módszerek): bioinformatikai módszerek): – Tisztán számítógépes:Tisztán számítógépes:

• Filogenetikai profilok módszereFilogenetikai profilok módszere• Rosetta-kő módszerRosetta-kő módszer• Szomszédos gének módszerSzomszédos gének módszer

– Kísérleti alapú:Kísérleti alapú:• Korrelált génexpressziók módszereKorrelált génexpressziók módszere

Szerkezeti genomikaSzerkezeti genomika• A genomban kódolt fehérjék A genomban kódolt fehérjék

térszerkezetének kiderítése (számítógépes térszerkezetének kiderítése (számítógépes és kísérleti), és ezek felhasználása, pl. a és kísérleti), és ezek felhasználása, pl. a funkció meghatározására.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 típusaikMicroarrayek és típusaik• Kisméretű üveg- v. műanyag lap, melyre Kisméretű üveg- v. műanyag lap, melyre

négyzetrács szerinti elrendezésben biológiai négyzetrács szerinti elrendezésben biológiai mintákat visznek föl, minden pontba mást. A mintákat visznek föl, minden pontba mást. A vizsgált biológiai anyagot ezzel hozzák vizsgált biológiai anyagot ezzel hozzák kölcsönhatásba, és valamilyen módon detektálják, kölcsönhatásba, és valamilyen módon detektálják, mely pontokban jött létre kölcsönhatás. 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

BioinformatikaBioinformatika

• Új biostatisztikai/biomatematikai Új biostatisztikai/biomatematikai megközelítés korrelációs és halmazelméleti megközelítés korrelációs és halmazelméleti eljárásokkal elemzi a genomiális/expressziós eljárásokkal elemzi a genomiális/expressziós adatbankok és a géncsiptechnika által adatbankok és a géncsiptechnika által szolgáltatott adathalmazt, és biológiai szolgáltatott adathalmazt, és biológiai következtetésekre alkalmas elemzést nyújt. következtetésekre alkalmas elemzést nyújt.

• Számítógép rendezi klaszterekbe az Számítógép rendezi klaszterekbe az információkat.információkat.