Ekologie a ekogenetika II

Ekologie a ekogenetika IIEkologie a ekogenetika II

POLYMORFISMUSPOLYMORFISMUS

…aneb nejsme všichni stejní…aneb nejsme všichni stejní

Praktika v příštím týdnuPraktika v příštím týdnuTéma: Mutagenní a karcinogenní látky, testování Téma: Mutagenní a karcinogenní látky, testování

genotoxicitygenotoxicity

Nelze vyloučit písemný test:Nelze vyloučit písemný test: Obsah přednášek EKOLOGIE 1 + 2Obsah přednášek EKOLOGIE 1 + 2

Základy cytogenetiky – aberace chromozomůZáklady cytogenetiky – aberace chromozomů

Struktura DNA a RNA, centrální dogma, Struktura DNA a RNA, centrální dogma, mutacemutace

Skripta: Praktická cvičení z klinické cytogenetiky Skripta: Praktická cvičení z klinické cytogenetiky

– kapitola 10, str. 47 – 52– kapitola 10, str. 47 – 52

REFERÁT – databáze IARC (praktická cvičení, REFERÁT – databáze IARC (praktická cvičení,

str. 52)str. 52)

PolymorfismusPolymorfismus

EnvironmentálníEnvironmentální(vyvolaný změnami vnějšího prostředí)(vyvolaný změnami vnějšího prostředí)

GenetickýGenetický(podmíněný geneticky rozdíly v sekvencích DNA)(podmíněný geneticky rozdíly v sekvencích DNA)

Obě formy polymorfismu se při vyjádření Obě formy polymorfismu se při vyjádření znaků mohou vzájemně kombinovat.znaků mohou vzájemně kombinovat.

Environmentální polymorfismusEnvironmentální polymorfismus

1000 m

500 m

0 m

Nadmořská výška

Genetický polymorfismusGenetický polymorfismusVýskyt dvou nebo více geneticky Výskyt dvou nebo více geneticky podmíněných fenotypů v populaci.podmíněných fenotypů v populaci.

POLYMORFISMUS x MUTACEPOLYMORFISMUS x MUTACE

Za polymorfismus považujeme případ, kdy Za polymorfismus považujeme případ, kdy frekvence výskytu vzácnější alely v frekvence výskytu vzácnější alely v

populaci převyšuje 1%.populaci převyšuje 1%.

1%MUTACE POLYMORFISMUS

Projevy a možnosti studia Projevy a možnosti studia genetického polymorfismugenetického polymorfismu

Fenotypový polymorfismus (studium variabilních, Fenotypový polymorfismus (studium variabilních,

geneticky podmíněných znaků)geneticky podmíněných znaků)

Biochemický (imunologický) polymorfismus Biochemický (imunologický) polymorfismus

(variabilita ve struktuře a molekulární hmotnosti (variabilita ve struktuře a molekulární hmotnosti

proteinů, v přítomnosti různých antigenů, proteinů, v přítomnosti různých antigenů,

determinant krevních skupin atd.)determinant krevních skupin atd.)

Chromozomový polymorfismusChromozomový polymorfismus

Polymorfismus DNA (studium odlišných DNA – Polymorfismus DNA (studium odlišných DNA –

odlišné sekvence, popř. různě dlouhé úseky)odlišné sekvence, popř. různě dlouhé úseky)

Fenotypový polymorfismusFenotypový polymorfismus

Výskyt variabilních Výskyt variabilních

geneticky podmíněných geneticky podmíněných

znakůznaků

příklady: hrách setý příklady: hrách setý

(barva květů, vzhled (barva květů, vzhled

semen, výška rostlin atd.)semen, výška rostlin atd.)






proteinů, přítomnost různých antigenů, proteinů, přítomnost různých antigenů,





Biochemický polymorfismusBiochemický polymorfismusAlelické formy enzymů, resp. izoenzymy s rozdílnou Alelické formy enzymů, resp. izoenzymy s rozdílnou molekulovou hmotností (např. fosfoglukomutáza, molekulovou hmotností (např. fosfoglukomutáza, malátdehydrogenáza, kyselá fosfatáza)malátdehydrogenáza, kyselá fosfatáza)

Elektroforéza proteinůElektroforéza proteinů

1 2 3 4 5 6 7 8 9

a

A

AA AA Aa aa Aa AA Aa aa Aa

ALELY

ČÍSLA JEDINCŮ

Imunologický polymorfismusImunologický polymorfismus

Histokompatibilitní antigeny (HLA)Histokompatibilitní antigeny (HLA)

Erytrocytární antigenyErytrocytární antigeny ABOABO MNMN RhRh Lutheran (LuLutheran (Luaa, Lu, Lubb)) Lewis (LeLewis (Leaa, Le, Lebb)) Duffy (FyDuffy (Fyaa, Fy, Fybb)) Kell (K, k)Kell (K, k) Xg (XgXg (Xgaa, Xg), Xg) ……a ještě asi 10 dalšícha ještě asi 10 dalších












Rozdílné délky p-ramének u Rozdílné délky p-ramének u

akrocentrických chromozomůakrocentrických chromozomů

Rozdílný rozsah heterochromatinových Rozdílný rozsah heterochromatinových

oblastíoblastí











Polymorfismus na úrovni DNAPolymorfismus na úrovni DNA

Různě dlouhé úseky (často repetitivní Různě dlouhé úseky (často repetitivní

sekvence)sekvence)

DNA-fingerprinting, RFLP atd.DNA-fingerprinting, RFLP atd.

Rozdíly v sekvenci DNARozdíly v sekvenci DNA

Sekvenování DNA, hybridizace se Sekvenování DNA, hybridizace se

specifickými sondami atd.specifickými sondami atd.

K čemu je to všechno dobré?K čemu je to všechno dobré?Využití ve forenzní genetice (testy paternity, identifikace osob)Využití ve forenzní genetice (testy paternity, identifikace osob)

Transplantace (polymorfismus transplantačních antigenů)Transplantace (polymorfismus transplantačních antigenů)

Molekulární epidemiologie (identifikace kmenů patogenů na základě polymorfismu)Molekulární epidemiologie (identifikace kmenů patogenů na základě polymorfismu)

význam v mikrobiologii a parazitologii význam v mikrobiologii a parazitologii

(identifikace kryptických druhů – sibling species)(identifikace kryptických druhů – sibling species)

Molekulární taxonomieMolekulární taxonomie

studium evolučních vztahů – „molekulární hodiny“studium evolučních vztahů – „molekulární hodiny“

Některé polymorfismy se mohou za určitých podmínek nepříznivě projevit a vyvolat Některé polymorfismy se mohou za určitých podmínek nepříznivě projevit a vyvolat

chorobný stav (např. po přijetí určité potravy, po medikaci určitým lékem atd.)chorobný stav (např. po přijetí určité potravy, po medikaci určitým lékem atd.)

EKOGENETIKA FARMAKOGENETIKAEKOGENETIKA FARMAKOGENETIKA

Každá osoba má odlišnou, geneticky podmíněnou vnímavost vůči určitému faktoru Každá osoba má odlišnou, geneticky podmíněnou vnímavost vůči určitému faktoru

vnějšího prostředí, vůči určitému léku.vnějšího prostředí, vůči určitému léku.

Entamoeba dispar X Entamoeba histolyticaEntamoeba dispar X Entamoeba histolytica

E.disparE.histolytica

4-jaderné cysty

1-jaderné cysty

8-jaderné cysty

?

Ekogeneticky významné Ekogeneticky významné polymorfismy v lidské populaci I.polymorfismy v lidské populaci I.Varianty hemoglobinu (HbS – homozygoti trpí srpkovou Varianty hemoglobinu (HbS – homozygoti trpí srpkovou anemií, heterozygoti odolní vůči infekci malárií)anemií, heterozygoti odolní vůči infekci malárií)

Deficit glukózo-6-dehydrogenázy (po podání některých Deficit glukózo-6-dehydrogenázy (po podání některých léků, popř. po požití bobu dochází k hemolytickým léků, popř. po požití bobu dochází k hemolytickým krizím)krizím)

Rozdílná aktivita laktázy (laktózová intolerance po požití Rozdílná aktivita laktázy (laktózová intolerance po požití mléka)mléka)

Rozdílná aktivita acetaldehyddehydrogenázy – ALDH Rozdílná aktivita acetaldehyddehydrogenázy – ALDH (ztráta aktivity enzymu vede k nesnášenlivosti k alkoholu (ztráta aktivity enzymu vede k nesnášenlivosti k alkoholu – největší frekvence deficience ALDH zjištěna u – největší frekvence deficience ALDH zjištěna u Japonců, Číňanů a jihoamerických Indiánů)Japonců, Číňanů a jihoamerických Indiánů)

Alfa 1-antitrypsin – ATT (proteázový inhibitor, Alfa 1-antitrypsin – ATT (proteázový inhibitor, snížená hladina vede ke vzniku chronických snížená hladina vede ke vzniku chronických zánětů dýchací soustavy, pankreasu a jater)zánětů dýchací soustavy, pankreasu a jater)

Cytochrom P450-monooxygenáza (enzym Cytochrom P450-monooxygenáza (enzym oxiduje cizorodé látky včetně silných oxiduje cizorodé látky včetně silných karcinogenů a mutagenů, znám velký počet karcinogenů a mutagenů, znám velký počet izoenzymů s rozdílnou induktibilitou)izoenzymů s rozdílnou induktibilitou)

Arylhydrokarbonová hydroxyláza – AHH Arylhydrokarbonová hydroxyláza – AHH (aktivuje aromatické uhlovodíky na epoxidy, (aktivuje aromatické uhlovodíky na epoxidy, které mají zpravidla karcinogenní aktivitu)které mají zpravidla karcinogenní aktivitu)

Ekogeneticky významné Ekogeneticky významné polymorfismy v lidské populaci II.polymorfismy v lidské populaci II.

Mutageny a karcinogeny Mutageny a karcinogeny v životním prostředív životním prostředí

Mutageny a karcinogenyMutageny a karcinogeny

Mutageny – látky, popř. faktory schopné vyvolat Mutageny – látky, popř. faktory schopné vyvolat poškození DNA – genotoxické látky.poškození DNA – genotoxické látky.

Některé mutageny mají karcinogenní aktivitu – Některé mutageny mají karcinogenní aktivitu – poškození genů, které se účastní regulace poškození genů, které se účastní regulace buněčného cyklu, popř. reparačních procesů buněčného cyklu, popř. reparačních procesů může vyvolat změnu normální buňky na buňku může vyvolat změnu normální buňky na buňku nádorovou.nádorovou.

Chemické látky způsobují poškození DNA na Chemické látky způsobují poškození DNA na základě chemické modifikace bází, popř. jiných základě chemické modifikace bází, popř. jiných složek polynukleotidového řetězce.složek polynukleotidového řetězce.

Metabolická aktivace mutagenůMetabolická aktivace mutagenůNěkteré mutageny působí přímo (tzv. direct Některé mutageny působí přímo (tzv. direct acting mutagens) – např. kyselina dusitá, acting mutagens) – např. kyselina dusitá, některé alkylační látky.některé alkylační látky.

Většina mutagenů patří mezi promutageny – Většina mutagenů patří mezi promutageny – tj.látky vyžadující metabolickou přeměnu – tzv. tj.látky vyžadující metabolickou přeměnu – tzv. metabolickou aktivacimetabolickou aktivaci

PROMUTAGEN

AKTIVNÍ

(ULTIMÁTNÍ)

MUTAGEN

VAZBA NA DNA (POPŘ. CHEMICKÁ MODIFIKACE BÁZÍ)

MUTACE

enzymy

met

abol

ická

ak

tivac

e

NÁDOR

Vliv polymorfismu AHH, Vliv polymorfismu AHH, popř. cytochromomu P450-popř. cytochromomu P450-

monooxygenázy na karcinogenezimonooxygenázy na karcinogenezi

Čím vyšší induktibilita enzymu, tím větší Čím vyšší induktibilita enzymu, tím větší množství karcinogenního produktu.množství karcinogenního produktu.

Osoby s vyšší induktibilitou jsou více Osoby s vyšší induktibilitou jsou více ohroženy.ohroženy.

Documents

Ekologie a ekogenetika II