Ekogenetika Bak 06

2,111 views
1,872 views

Published on

Published in: Technology, Business
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
2,111
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
50
Actions
Shares
0
Downloads
16
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Ekogenetika Bak 06

  1. 1. Ekogenetika
  2. 2. Praktika zítra <ul><li>Téma: </li></ul><ul><ul><li>Typy dědičnosti II </li></ul></ul><ul><ul><li>Mutagenní a karcinogenní látky, testování genotoxicity </li></ul></ul><ul><li>Test nebude. </li></ul><ul><li>Skripta: Praktická cvičení z klinické cytogenetiky – kapitola 10, str. 47 – 52. </li></ul><ul><li>Databáze IARC (Praktická cvičení, str. 52) </li></ul><ul><li>Pro přímý vstup použijte adresu: </li></ul><ul><li>http://monographs.iarc.fr/index.php </li></ul>
  3. 3. POLYMORFISMUS …aneb nejsme všichni stejní
  4. 4. Ekologie <ul><li>věda o vztahu organismu k okolnímu prostředí </li></ul><ul><ul><li>Biotické prostředí, resp. biotické faktory (vzájemné vztahy živých organismů) </li></ul></ul><ul><ul><li>Abiotické prostředí, resp. abiotické faktory (chemické, fyzikální, geografické a geologické podmínky ovlivňující život organismu) </li></ul></ul>
  5. 5. Ekogenetika <ul><li>Disciplina, která se zabývá geneticky podmíněnou vnímavostí jedinců vůči určitým faktorům vnějšího prostředí. </li></ul><ul><li>Odlišná vnímavost jednotlivých osob vůči faktorům vnějšího prostředí je dána polymorfismem různých genů (tj. výskytem a kombinací jejich specifických alel). </li></ul>
  6. 6. Polymorfismus <ul><li>Environmentální </li></ul><ul><ul><li>(vyvolaný změnami vnějšího prostředí) </li></ul></ul><ul><li>Genetický </li></ul><ul><ul><li>(podmíněný geneticky rozdíly v sekvencích DNA) </li></ul></ul><ul><li>Obě formy polymorfismu se při vyjádření znaků mohou vzájemně kombinovat. </li></ul>
  7. 7. Environmentální polymorfismus 1000 m 500 m 0 m Nadmořská výška
  8. 8. Genetický polymorfismus <ul><li>Výskyt dvou nebo více geneticky podmíněných fenotypů v populaci. </li></ul><ul><li>POLYMORFISMUS x MUTACE </li></ul><ul><li>Za polymorfismus považujeme případ, kdy frekvence výskytu vzácnější alely v populaci převyšuje 1%. </li></ul>1% MUTACE POLYMORFISMUS Polymorfismus prvého typu Polymorfismus druhého typu
  9. 9. Projevy a možnosti studia genetického polymorfismu <ul><li>Fenotypový polymorfismus (studium variabilních, geneticky podmíněných znaků) </li></ul><ul><li>Biochemický (imunologický) polymorfismus (variabilita ve struktuře a molekulární hmotnosti proteinů, v přítomnosti různých antigenů, determinant krevních skupin atd.) </li></ul><ul><li>Chromozomový polymorfismus </li></ul><ul><li>Polymorfismus DNA (studium odlišných DNA – odlišné sekvence, popř. různě dlouhé úseky) </li></ul>
  10. 10. Fenotypový polymorfismus <ul><li>Výskyt variabilních geneticky podmíněných znaků </li></ul><ul><ul><li>příklady: hrách setý (barva květů, vzhled semen, výška rostlin atd.) </li></ul></ul>
  11. 11. Projevy a možnosti studia genetického polymorfismu <ul><li>Fenotypový polymorfismus (studium variabilních, geneticky podmíněných znaků) </li></ul><ul><li>Biochemický, resp. imunologický polymorfismus (variabilita ve struktuře a molekulární hmotnosti proteinů, přítomnost různých antigenů, determinant krevních skupin atd.) </li></ul><ul><li>Chromozomový polymorfismus </li></ul><ul><li>Polymorfismus DNA (studium odlišných DNA – odlišné sekvence, popř. různě dlouhé úseky) </li></ul>
  12. 12. Izozymy a alozymy <ul><li>Izozymy (též izoenzymy) – všechny funkčně podobné formy daného enzymu kódované různými geny (tj. různými lokusy) nebo různými alelami téhož genu (tj. téhož lokusu). </li></ul><ul><li>Alozymy – podskupina izozymů – všechny formy daného enzymu syntetizované různými alelami stejného genu (tj. stejného lokusu). </li></ul>
  13. 13. Alozymy <ul><li>Identifikace založena na rozdílné molekulové hmotnosti jednotlivých alelických forem pomocí elektroforézy. </li></ul><ul><li>např. fosfoglukomutáza, malátdehydrogenáza, kyselá fosfatáza </li></ul>
  14. 14. Alozymová analýza – příprava vzorku Biologický materiál Homogenizace Centrifugace Elektroforéza
  15. 15. Elektroforéza proteinů ČÍSLA JEDINC Ů 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a A AA AA Aa aa Aa AA Aa aa Aa ALELY
  16. 16. Imunologický polymorfismus <ul><li>Histokompatibilitní antigeny (HLA) </li></ul><ul><li>Erytrocytární antigeny </li></ul><ul><ul><li>ABO </li></ul></ul><ul><ul><li>MN </li></ul></ul><ul><ul><li>Rh </li></ul></ul><ul><ul><li>Lutheran (Lu a , Lu b ) </li></ul></ul><ul><ul><li>Lewis (Le a , Le b ) </li></ul></ul><ul><ul><li>Duffy (Fy a , Fy b ) </li></ul></ul><ul><ul><li>Kell (K, k) </li></ul></ul><ul><ul><li>Xg (Xg a , Xg) </li></ul></ul><ul><ul><li>… a ještě asi 10 dalších </li></ul></ul>
  17. 17. Projevy a možnosti studia genetického polymorfismu <ul><li>Fenotypový polymorfismus (studium variabilních, geneticky podmíněných znaků) </li></ul><ul><li>Biochemický (imunologický) polymorfismus (variabilita ve struktuře a molekulární hmotnosti proteinů, přítomnost různých antigenů, determinant krevních skupin atd.) </li></ul><ul><li>Chromozomový polymorfismus </li></ul><ul><li>Polymorfismus DNA (studium odlišných DNA – odlišné sekvence, popř. různě dlouhé úseky) </li></ul>
  18. 18. Chromozomový polymorfismus <ul><li>Rozdílné délky p-ramének u akrocentrických chromozomů </li></ul><ul><li>Rozdílný rozsah heterochromatinových oblastí (např. lidské chromozomy 9 a Y) </li></ul>
  19. 19. Variabilita heterochromatinové oblasti na Yq
  20. 20. Projevy a možnosti studia genetického polymorfismu <ul><li>Fenotypový polymorfismus (studium variabilních, geneticky podmíněných znaků) </li></ul><ul><li>Biochemický (imunologický) polymorfismus (variabilita ve struktuře a molekulární hmotnosti proteinů, přítomnost různých antigenů, determinant krevních skupin atd.) </li></ul><ul><li>Chromozomový polymorfismus </li></ul><ul><li>Polymorfismus DNA (studium odlišných DNA – odlišné sekvence, popř. různě dlouhé úseky) </li></ul>
  21. 21. Polymorfismus na úrovni DNA <ul><li>Různě dlouhé úseky (často repetitivní sekvence - VNTR) </li></ul><ul><ul><li>DNA-fingerprinting, RFLP atd. </li></ul></ul><ul><li>Rozdíly v sekvenci DNA </li></ul><ul><ul><li>Sekvenování DNA, RFLP, hybridizace se specifickými sondami atd. </li></ul></ul>C T A C G … C T A C A …
  22. 22. K čemu je to všechno dobré? <ul><li>Využití ve forenzní genetice (testy paternity, identifikace osob) </li></ul><ul><li>Transplantace (polymorfismus transplantačních antigenů) </li></ul><ul><li>Molekulární epidemiologie (identifikace kmenů patogenů na základě polymorfismu) </li></ul><ul><li>význam v mikrobiologii a parazitologii </li></ul><ul><li>(identifikace kryptických druhů – sibling species) </li></ul><ul><li>Molekulární taxonomie </li></ul><ul><li>studium evolučních vztahů – „molekulární hodiny“ </li></ul><ul><li>Některé polymorfismy se mohou za určitých podmínek nepříznivě projevit a vyvolat chorobný stav (např. po přijetí určité potravy, po medikaci určitým lékem atd.) </li></ul><ul><li>EKOGENETIKA FARMAKOGENETIKA </li></ul><ul><li>Každá osoba má odlišnou, geneticky podmíněnou vnímavost vůči určitému faktoru vnějšího prostředí, vůči určitému léku. </li></ul>
  23. 23. Entamoeba dispar X Entamoeba histolytica ? Oba druhy lze rozlišit jen metodami molekulární taxonomie. E.dispar E.histolytica 4-jaderné cysty 1-jaderné cysty 8-jaderné cysty
  24. 24. Ekogeneticky významné polymorfismy v lidské populaci I. <ul><li>Varianty hemoglobinu (HbS – homozygoti trpí srpkovou anémií, heterozygoti jsou odolní vůči infekci malárií) </li></ul><ul><li>Deficit glukózo-6-dehydrogenázy (po podání některých léků, popř. po požití bobu dochází k hemolytickým krizím – tzv. favismus) </li></ul><ul><li>Rozdílná aktivita laktázy (laktózová intolerance po požití mléka) </li></ul><ul><li>Rozdílná aktivita acetaldehyddehydrogenázy – ALDH (ztráta aktivity enzymu vede k nesnášenlivosti k alkoholu – největší frekvence deficience ALDH zjištěna u Japonců, Číňanů a jihoamerických Indiánů) </li></ul>
  25. 26. <ul><li>Alfa 1-antitrypsin – ATT (proteázový inhibitor, snížená hladina vede ke vzniku chronických zánětů dýchací soustavy, pankreasu a jater) </li></ul><ul><li>Cytochrom P450-monooxygenáza (enzym oxiduje cizorodé látky včetně silných karcinogenů a mutagenů, znám velký počet izoenzymů s rozdílnou induktibilitou) </li></ul><ul><li>Arylhydrokarbonová hydroxyláza – AHH (aktivuje aromatické uhlovodíky na epoxidy, které mají zpravidla karcinogenní aktivitu) </li></ul>Ekogeneticky významné polymorfismy v lidské populaci II.
  26. 27. Mutageny a karcinogeny v životním prostředí
  27. 28. Objev spontánních mutací <ul><li>Hugo DeVries </li></ul><ul><li>Počátek 20. století </li></ul><ul><li>Formulace teorie mutacionismu (rozhodujícím činitelem při evoluci jsou mutace). </li></ul>
  28. 29. Objevy indukovaných mutací <ul><li>1927 – Herrman Joseph Muller prokázal mutagenní účinky ionizujícího záření. </li></ul><ul><li>40. léta 20. století – Charlotte Auerbachová zjistila, že yperit vyvolává u octomilek stejné mutace jako ionizující záření (radiomimetické látky). </li></ul><ul><li>Brzy byl mutagenní účinek prokázán u mnoha dalších sloučenin. </li></ul>
  29. 30. Mutageny a karcinogeny <ul><li>Mutageny – látky, popř. faktory schopné vyvolat poškození DNA – genotoxické látky (mutagenita = genotoxicita). </li></ul><ul><li>Některé mutageny mají karcinogenní aktivitu – poškození genů, které se účastní regulace buněčného cyklu, popř. reparačních procesů může vyvolat změnu normální buňky na buňku nádorovou. </li></ul>
  30. 31. Základní rozdělení mutagenů <ul><li>chemické mutageny – způsobují poškození DNA na základě chemické modifikace bází, popř. jiných složek polynukleotidového řetězce; </li></ul><ul><li>fyzikální mutageny (např. ionizační záření, UV-záření); </li></ul><ul><li>biologické mutageny (viry). </li></ul>
  31. 32. Působení a aktivace mutagenů <ul><li>Některé mutageny působí přímo (tzv. direct acting mutagens) – např. kyselina dusitá, některé alkylační látky. </li></ul><ul><li>Většina mutagenů patří mezi promutageny – tj.látky vyžadující metabolickou přeměnu – tzv. metabolickou aktivaci </li></ul>
  32. 33. Metabolická aktivace promutagenů PROMUTAGEN AKTIVNÍ (ULTIMÁTNÍ) MUTAGEN VAZBA NA DNA (POPŘ. CHEMICKÁ MODIFIKACE BÁZÍ) MUTACE enzymy metabolická aktivace NÁDOR
  33. 34. Vliv polymorfismu AHH, popř. cytochromomu P450-monooxygenázy na karcinogenezi <ul><li>Čím vyšší induktibilita enzymu, tím větší množství karcinogenního produktu. </li></ul><ul><li>Osoby s vyšší induktibilitou jsou více ohroženy. </li></ul>
  34. 36. Karcinogeny (kancerogeny) <ul><li>Karkinos (řec.) – rak </li></ul><ul><li>Cancer (lat.) – rak, krab </li></ul><ul><li>Látky, popř. jiné faktory způsobující změnu (transformaci) normální buňky na buňku nádorovou </li></ul>
  35. 37. Krátce k historii aneb začalo to kominíky…
  36. 38. Londýnský chirurg Percival Pott se ve 2.polovině 18. století zabýval mimo jiné také zdravotním stavem kominíků… Dr. Percival Pott (1713 – 1788)
  37. 39. …a zjistil, že: <ul><li>u kominíků se ve zvýšené míře vyskytuje rakovina (karcinom dlaždicových buněk) šourku, které se dokonce dostalo označení „kominický nádor“ </li></ul>
  38. 40. Podobnou malignitou (na ruce) byl postižen i zahradník, jenž používal saze ke hnojení zahrady.
  39. 41. Ve svém pojednání z roku 1775 Percival Pott předpokládá, že: <ul><li>nádor šourku je vyvolán vnějšími faktory – zřejmě látkami obsaženými v sazích nebo v dehtu. </li></ul><ul><li>Teprve ve 20. století byly ze sazí a dehtu izolovány a chemicky identifikovány látky, které mají vskutku karcinogenní účinek. </li></ul>
  40. 42. Benzo(a)pyren <ul><li>Polycyklický aromatický uhlovodík s prokazatelnou karcinogenní aktivitou. </li></ul><ul><li>Obsažen v dehtu, v sazích, v kouři i jiných produktech spalovacích procesů. </li></ul><ul><li>Po vstupu do organismu dochází k metabolické konverzi (připojení epoxidové skupiny a dvou hydroxylových skupin). </li></ul><ul><li>Vzniklý reaktivní derivát se váže na báze nukleových kyselin a vytváří tzv. adukt (částice vzniklá adicí). </li></ul><ul><li>Adukt může být příčinou vzniku mutace. </li></ul><ul><li>Mutace může být příčinou přeměny normální buňky na buňku nádorovou. </li></ul>viz skripta Praktická cvičení – str. 48
  41. 43. Objev Percivala Potta byl tak prvním důkazem karcinogenní aktivity chemické látky. Mutagenní účinky vnějších faktorů byly prokázány daleko později.
  42. 44. Rozdělení karcinogenů podle charakteru <ul><li>chemické </li></ul><ul><li>fyzikální </li></ul><ul><li>biologické </li></ul>
  43. 45. Epstein-Barrové virus & Burkittův lymfom
  44. 46. Biochemické a molekulárně biologické rozdělení karcinogenů <ul><li>DNA-reaktivní karcinogeny – všechny mutageny s prokázanou karcinogenní aktivitou. </li></ul><ul><li>Epigenetické karcinogeny – nevykazují mutagenní aktivitu, napomáhají však procesu karcinogeneze jinými mechanismy: </li></ul><ul><ul><li>stimulují buňku k proliferaci; </li></ul></ul><ul><ul><li>ovlivňují receptory růstových faktorů a inhibitorů na povrchu buněk; </li></ul></ul><ul><ul><li>ovlivňují methylaci genů, které se účastní regulace buněčné proliferace (methylace genu rozhoduje o tom, zda nastane transkripce nebo nikoliv). </li></ul></ul>
  45. 47. Na shledanou!

×