MOLEKULARNA BIOLOGIJA – PRIJELOMNA OTKRIĆA
MOLEKULARNA BIOLOGIJA – PRIJELOMNA OTKRIĆA
MOLEKULARNA BIOLOGIJA – PRIJELOMNA OTKRIĆA
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
<strong>MOLEKULARNA</strong><br />
<strong>BIOLOGIJA</strong> (MB) U<br />
VETERINI<br />
“… život nije svojstvo jedne ili<br />
više molekula, već interakcije<br />
među njima…” (L. Pauling)
Temeljna područja MB u veterinarskoj medicini:<br />
• GENETIKA<br />
• CITOLOGIJA<br />
• EMBRIOLOGIJA<br />
• FIZIOLOGIJA<br />
• IMUNOLOGIJA
Izvedena područja MB u veterinarskoj medicini:<br />
PATOLOGIJA<br />
I<br />
PATOFIZIOLOGIJA<br />
MIKRO<strong>BIOLOGIJA</strong><br />
I<br />
PARAZITOLOGIJA<br />
FARMAKOLOGIJA<br />
I<br />
TOKSIKOLOGIJA<br />
DIJAGNOSTIKA<br />
I<br />
VAKCINOLOGIJA<br />
TERAPIJSKO<br />
/REPRODUKCIJSKO<br />
KLONIRANJE
PROGRAM MB<br />
1. Od otkrića gena do genomike<br />
2. Translacija i sinteza proteina<br />
3. Građa i funkcija proteina<br />
4. Ekspresija gena<br />
5. Nadzor nad ekspresijom gena<br />
6. Kloniranje gena - GMO<br />
7. Regulacija staničnog ciklusa<br />
8. Činitelji rasta<br />
9. Prijenos staničnih signala<br />
10. Adhezijske molekule<br />
11. Tumorski geni i protonkogeni<br />
12. Metode molekularne biologije
<strong>MOLEKULARNA</strong> <strong>BIOLOGIJA</strong> <strong>–</strong> <strong>PRIJELOMNA</strong> <strong>OTKRIĆA</strong><br />
•1866. teorija o činiteljim nasljeđivanja <strong>–</strong> “genima”<br />
Gregor Mendel<br />
•1869. nukleinske kiseline<br />
•1910. geni su smješteni linearno na kromosomima<br />
•1928. transformacijski pokus<br />
F. Meisscher<br />
Thomas H. Morgan<br />
F. Griffith<br />
•1944. DNA nosi nasljedne informacije “transformacijski princip”<br />
C.McLeod i M.<br />
McCarty<br />
O.Avery,<br />
•1952. gen = jedinica nasljeđa (T2 fag)<br />
A.D.Hershey i M.Chase<br />
•1953 građa DNA i otkriće genetskog koda J. D. Watson i F. Crick<br />
•1957. DNA polimeraza<br />
A. Kornberg<br />
• Centralna dogma mol. biologije Crick i Gamov<br />
•1970. Restrikcijske endonukleaze<br />
H.Smith
Prijelomna otkrića - nastavak<br />
• 1978. Tehnologija rekombinanatne DNA W.Arber<br />
H.Smith<br />
D.Nathans<br />
• 1980. Klonirana DNA ( SV 40 u lambda fagu) P.Berg,S.Cohen<br />
• 1983. Lančana reakcija polimerazom (PCR) K.Mullis<br />
• 1988. Transgenični miš <strong>–</strong> s genom za humani hormon rasta - Patent<br />
• 1990. Genska terapija ex vivo za SCID Anderson<br />
• 1997. Kloniran prvi sisavac - ovca Dolly I.Wilmut<br />
• 2000. Projekt humanog genoma Tvrtka Celera
Otkriće građe DNA -<br />
Nobelova nagrada<br />
Rosalinda Franklin (1920-<br />
1958)
(Rich, 1979) (Watson i Crick, 1953)
E.coli <strong>–</strong> 5000 gena<br />
H.sapiens <strong>–</strong> oko 35000 gena
KARTA HUMANOG GENOMA<br />
• Oko 90% redosljeda parova baza = genom je<br />
sekvencioniran (Celera <strong>–</strong>Projekt Hu genoma)<br />
• “gruba” fizička karta > karta vezanih gena ( novi<br />
geni!)<br />
• 3164,7 milijuna baza, sa 99,9% sličnošću među<br />
ljudima<br />
• 30-35.000 gena od čega < 2% genoma kodira<br />
proteine
• Barem 50% je tzv smeće (junk DNA), jer<br />
nekodira<br />
• Prosječno gen ima oko 3000 baza, a najveći<br />
2,4 mlijuna baza (distrofin)<br />
• oko 3 milijuna mjesta u genomu s razlikama<br />
u 1 bazi (geni povezani s bolestima, evolucija<br />
čovjeka)
KARTIRANI GENOMI:<br />
- E. COLI (BAKTERIJA)<br />
- S. CEREVISIAE (KVASAC)<br />
- CAENORHABDITIS ELEGANS (CRV)<br />
- D. MELANOGASTER (VINSKA MUŠICA)<br />
- MIŠ I ŠTAKOR<br />
- SVINJA
- FIZIČKA KARTA-SLIJED PAROVA BAZA (PB) <strong>–</strong> RAZMAK U<br />
BROJU PB IZMEĐU GENA, RESTRIKCIJSKIH MJESTA,<br />
RFLP I JEDINSTVENIH SEKVENCI U GENOMU<br />
- IZRADA KARTE VEZANIH GENA <strong>–</strong> RAZMAK IZMEĐU<br />
GENA IZRAŽEN U % REKOMBINACIJE<br />
ČOVJEK: 2N = 46 SA PO 1 MOLEKULOM DNA (PO 23 OD OCA I MAJKE)<br />
LJUDSKI GENOM: 24 KROMOSOMA (22 AUTOSOMA I 2 GONOSOMA <strong>–</strong> X I Y)<br />
BROJ RAZLIČITIH MOLEKULA DNA: 24, A SVAKA SA PO 50X10 6 DO 250X10 6 PB<br />
ILI UKUPNO 3X10 9 PB<br />
ZIGOTA I 2N STANICE: SA 2 KOPIJE AUTOSOMA (ALELNIH GENA) + 1 KOPIJA<br />
GONOSOMA = 6 X 10 9 PB
GENOMIKA<br />
istraživanje gena i njihove funkcije (strukturalna = fizička priroda genoma,<br />
funkcijska = KARAKTERIZIRANJE TRANSKRIPTOMA I PROTEOMA)<br />
FIZIČKA KARTA GENOMA<br />
KARTA VEZANIH GENA ili RFLP<br />
razmak između gena <strong>–</strong> broj PB<br />
Razmak između gena - % rekombinacija<br />
Razmak između restrikcijskih mjesta Sturtevant > Morgan ( D. melanogaster) 1% = 1<br />
centimorgan<br />
Razmak između RFLP i jedinstvenih sekvenci<br />
genoma<br />
1 centimorgan = 10 6 PB (H. sapiens)<br />
E.coli, S.cervisidae, crv, D.melanogaster, miš<br />
Baza podataka za:<br />
-otkrivanje novih gena<br />
-homolognih gena<br />
-In vitro mutagenzu i nokautiranje radi dobivanja<br />
mutiranih fenotipova = potvrda tog gena<br />
Farmakogenomika:<br />
-dizajniranje ljekova i cjepiva<br />
-DNA dijagnostike<br />
- genska terapija
PRIMJENA DNA TIPIZACI<br />
ŽIVOTINJA U VETERINI
DNA <strong>–</strong> ishodna molekula života<br />
Raspored baza na pojedinim<br />
genskim lokusima duž<br />
kromosoma specifični je,<br />
jedinstveni genetički kod<br />
svake jedinke.
DNA<br />
• prokariotska <strong>–</strong> najvećim<br />
dijelom kodira proteine<br />
• eukariotska <strong>–</strong> samo mali<br />
dio (2% u čovjeka) ima<br />
kodirajuću ulogu<br />
• 1968.g. Roy Britten i sur.<br />
<strong>–</strong> otkriće brojnih<br />
ponavljajućih sekvenci u<br />
eukariotskoj DNA
Visokoponavljajuća (repetitivna)<br />
DNA<br />
• Raspršena <strong>–</strong> ponavljanja pojedinačno po genomu<br />
- prema duljini ponavljajuće sekvence razlikujemo:<br />
1) SINEs - Short Interspersed Nuclear Elements<br />
2) Lines <strong>–</strong> Long Interspersed Nuclear Elements<br />
• Nagomilana <strong>–</strong> ponavljanja slijede jedno za drugim<br />
- prema duljini sekvence, broju ponavljanja i<br />
smještaju dijelimo ih na:<br />
1) makrosatelite<br />
2) minisatelite<br />
3) mikrosatelite
SATELITSKA DNA <strong>–</strong> genski<br />
• makrosateliti:<br />
40-500pb; 3-20kb,<br />
heterokromatin<br />
• minisateliti/VNTRs<br />
(Variable Number of<br />
Tandem Repeats):<br />
10-40pb; od 100 do više<br />
1000 kb,<br />
eukromatin<br />
• mikrosateliti/STRs (Short<br />
Tandem Repeats)<br />
1-4pb; do 100 ponavljanja,<br />
eukromatin<br />
biljezi
STRs - idealni genski markeri<br />
• rasprostranjenost dužinom kromosoma<br />
• visok stupanj raznolikosti (polimorfizma)<br />
- broj uzastopnih ponavljanja u lokusu izrazito je<br />
varijabilan među jedinkama neke vrste<br />
- broj ponavljanja na paru kromosoma također je<br />
najčešće različit --› visok stupanj heterozigotnosti<br />
• mendelsko kodominantno nasljeđivanje<br />
• visok stupanj mutacija
DNA TIPIZACIJA<br />
- vrlo osjetljiva identifikacijska<br />
metoda<br />
- određivanje i analiza broja STRs na<br />
jednom ili više lokusa
PRIMJENA DNA TIPIZACIJE<br />
• mogućnost razlikovanja bilo koje dvije jedinke,<br />
osim jednojajčanih blizanaca neovisno o<br />
filogenetskoj, fenotipskoj ili rodbinskoj srodnosti<br />
• kliničke metode (preventiva, dijagnostika i<br />
terapija)<br />
• evolucijska i populacijska istraživanja<br />
• kriminalistika i forenzika<br />
• paleontološka istraživanja<br />
• biotehnološka istraživanja
GENOTIPIZACIJA<br />
populacije......
....pasmine....
....ili vrste
Testiranje očinstva<br />
• otklanja zloporabe<br />
• pomaže u riješavanju<br />
sudskih sporova<br />
• identifikacija roditelja<br />
i potomaka<br />
• 99% točnosti
Identifikacija gena odgovornih za<br />
proizvodnost, imunoreaktivnost i<br />
otpornost na bolesti
Dijagnostika štetnih mutacija u<br />
uvijetima intenzivne proizvodnje<br />
• umjetni odabir temeljen na<br />
otkrivanju gena odgovornih<br />
za razinu imunobiološke<br />
reaktivnosti, otpornosti na<br />
bolesti i prilagodbe stresu u<br />
maksimalnim uvjetima<br />
proizvodnje<br />
• “MAS” <strong>–</strong> Marker Assisted<br />
Selection
Utvrđivanje porijekla mesa
Što je na tanjuru.......<br />
• godišnji se obradi 5500<br />
uzoraka u laboratoriju za<br />
forenzičku veterinu i<br />
kriminalistiku u SAD<br />
• dokazivanje porijekla<br />
mesa koje se prodaje kao<br />
lavlje (legalizirano u<br />
SAD), a često potječe od<br />
tigra (zakonom zaštićene<br />
vrste)