Objawy kliniczne scrapie
Jest to choroba przewlekła (trwa od 2 do 12 miesięcy, najczęściej około pół roku), o długim okresie inkubacji (od 3 miesięcy do 3-4 lat). Pierwszymi objawami są występujące sporadycznie i powtarzające się zmiany w zachowaniu (nagłe pokładanie się, atakowanie psów i przeszkód). Zwierzęta mimo zachowanego apetytu tracą kondycję. U kóz rzadko występuje świąd (charakterystyczny w przebiegu choroby u owiec). Zwierzęta poruszają się w charakterystyczny sposób. Chód staje się podobny do galopu, ogon jest podniesiony do góry. Chore zwierzęta tracą równowagę i upadają. Obserwuje się przemijające napady konwulsji, podniecenie, drżenia mięśniowe, zaburzenia w połykaniu, wymioty. Głos zmienia się, staje się drżący. Istotne zmiany chorobowe dotyczą głównie OUN. Obserwuje się blaszki amyloidowe głównie w przodomózgowiu oraz pniu mózgu. Występuje także obustronnie symetryczna, silna wakuolizacja komórek nerwowych oraz ich zanik.
Białko prionowe- różnice i podobieństwa między PrPc i PrPsc
Priony to białka występujące powszechnie w każdym organizmie i całkowicie niegroźne. Dopiero gdy zmieniają swą naturalną konformację stają się białkiem prionowym infekcyjnym. Białko PrP ma wielkość 32-35 kDa i ulega w komórce całkowitej proteolizie, białko PrPsc ma wielkość 27-30 kDa. Mechanizm replikacji prionów nie jest znany. Białka te są kodowane przez geny, przy czym mutacja tych genów powoduje powstawanie białka o zmienionej konformacji - białka PrPsc. Białko patogenne prionowe nie powstaje tylko ze zmutowanych genów, ale także w obecności nieprawidłowych białek prionowych. Białka prionowe patogenne PrPsc, które dostały się do organizmu, a także białka prionowe syntetyzowane na podstawie własnych genów zmutowanych tworzą ze sobą agregaty, czyli zlepki, które zachowują się jak kryształy. Białko prionowe patogenne po wprowadzeniu do organizmu zdrowego wywołuje chorobę, bowiem utrzymuje swoje właściwości chorobotwórcze i autokatalityczne. Białka prionowe są nierozpuszczalne odporne na wysoką temperaturę (inaktywacji ulegają dopiero w temperaturze 300 stopni Celsjusza), promienie nadfioletowe, promienie Roentgena, enzymy proteolityczne. W autoklawie, w temperaturze 131 stopni C podlegają unieczynnieniu po około godzinie. Stężone roztwory wodorotlenku sodu i podchlorynu sodu (około 10-15%) niszczą priony. Spożyte wraz z pokarmem priony przedostają się do układu siateczkowatego (limfatycznego) układu pokarmowego, następnie do śledziony, kłębków Peyera, migdałków i i grudek chłonnych, gdzie ulegają replikacji. Powielone priony są następnie przez komórki limfoidalne przenoszone do tkanki glejowej i nerwowej. W skład białka PrPC wchodzi elastyczna domena N-terminalna i strukturalna domena
C-terminalna, która zbudowana jest z trzech α-helis i dwóch β-harmonijek. Może występować w trzech formach: bez, z jednym lub dwoma cząsteczkami cukru. Drugorzędowa struktura patogennego białka zawiera przewagę struktury tzw. harmonijki β, a dokładniej struktura α-helisy między 104 a 122 kodonem przybiera strukturę β-nici.
Nomenklatura chorób prionowych
CJD- choroba Creutzfeldta- Jakoba – człowiek
vCJD- wariant choroby Creutzfeldta-Jakoba- człowiek
FFI- śmiertelna bezsenność rodzinna- człowiek
GSS- Zespół Gerstmanna-Sträusslera-Scheinkera- człowiek
BSE- Encefalopatia gąbczasta bydła- bydło
Scrapie- owce
TME- pasażowalna encefalopatia norek- norka amerykańska
CWD- przewlekła choroba wyniszczająca- jeleniowate
FSE- encefalopatia gąbczasta kotów- kot
EUE- exotic ungulate encephalopathy- niala, kudu
Trzy najważniejsze polimorfizmy w locus genu PrP u owiec.
Gen Prp u owiec zlokalizowano na chromosomie 13. i wyróżnia się w nim trzy egzony o wielkości odpowiednio 52, 98, 4028 pz, przedzielone dwoma intronami. W ostatnich latach udowodniony został istotny związek polimorfizmu w kodonach 136, 154 i 171 z podatnością owiec na zachorowanie na scrapie. Stwierdzono, że obecność alaniny w kodonie 136 wiąże się z opornoscią na trzęsawkę, natomiast waliny z podatnoścą na tę chorobę. Występowanie argininy w kodonie 154 związane jest z podatnością, a histydyny z częściową odpornością. Arginina w 171 kodonie zwiększa odporność, natomiast obecność w tym miejscu histydyny lub glutaminy związana jest z podatnością na tę chorobę.
Opisz klasy genotypów PrP warunkujące podatność owiec na scrapie
Piętnaście podstawowych genotypów PrP podzielono na pięć grup oporności/podatności owiec na scrapie. Jeden z najczęściej stosowanych podziałów to pięć grup oporności/podatności według klasyfikacji podanej przez DEFRA (2006), od G1 do G5, gdzie grupa G1 oznacza osobniki o najwyższej genetycznie ustalonej oporności, czyli owce o genotypie: ARR/ARR. Natomiast grupa G5 skupia osobniki o genotypach najbardziej podatnych na trzęsawkę: AHQ/VRQ, ARH/VRQ, ARQ/VRQ i VRQ/VRQ. Do klas pośrednich G2, G3 i G4 zaliczamy odpowiednio genotypy G2 -
ARR/AHQ, ARR/ARH, ARR/ARQ, G3 – AHQ/AHQ, AHQ/ARH, AHQ/ARQ, ARH/ARH,
ARQ/ARH, ARQ/ARQ i G4 – ARR/VRQ
Podaj stosowane metody identyfikacji genotypów białka prionowego i określ, która daje 100% pewność wyniku.
Podaj cel i metody wprowadzenia programów zwalczania scrapie w krajach UE
Hodowla owiec mająca na celu podwyższenie oporności zwierząt na trzęsawkę, oparta
o wyniki testów DNA, jest obecnie wymogiem stawianym krajom członkowskim przez
Komisję Europejską. W 2001 roku Parlament UE ustanowił reguły prawne dotyczące
zapobiegania, kontroli i zwalczania pasażowalnych encefalopatii gąbczastych (WE, 2001). Jej celem jest zapobieganie powtarzaniu się kryzysów żywnościowych, takich jak w latach 90., i zapewnienie wysokiego poziomu zdrowia publicznego i bezpieczeństwa żywności. W
2003 roku Komisja Europejska ustanowiła obowiązkowe wprowadzenie kojarzeń
ukierunkowanych na zwiększanie genetycznej oporności na trzęsawkę w każdej z ras owiec w
Europie, czyli zwiększenie frekwencji genotypu ARR/ARR. Każde z państw członkowskich przeprowadzi roczny program monitorujący trzęsawkę owiec, obejmujący procedury przesiewowe z zastosowaniem szybkich testów. Przepisy zakazują stosowania białek zwierzęcych oraz pasz zawierających takie białka w żywieniu przeżuwaczy. W przypadku oficjalnego stwierdzenia obecności TSE stosuje się w przypadku potwierdzenia BSE u owiec i kóz, ubój i całkowite zniszczenie wszystkich owiec i kóz w stadzie.
Opisz skutki syndromu DUMPS
Określa się go mianem genu zamieralności zarodków – zarodki homozygotyczne pod względem tego genu recesywnego obumierają w drogach rodnych krowy po około 35 dniach od jej zacielenia. W efekcie tego krowa wchodzi w kolejny cykl rujowy, a więc okazuje się nie cielna mimo
opuszczenia jednej rui. U heterozygot brak widocznego szkodliwego oddziaływania. Zamiana C na T powoduje utworzenie na mRNA kodonu stop, skutkiem jest utrata aktywności syntazy urydynomonofosforanu.
Podaj i opisz jaki test stosuje się na nosicielstwo DUMPS
Wczesne wykrywanie nosicieli mutacji DUMPS za pomocą testu PCR-RFLP. Ze względu na letalny efekt zmutowanego genu w układzie homozygotycznym, niemożliwa jest analiza DNA osobników homozygotycznych DP/DP. Prowadzone są jednak badania blastocyst przewidzianych do embriotransferu pochodzących z kojarzeń osobników heterozygotycznych. Dzięki metodzie RFLP możliwe jest oznaczenie odmienności fragmentów kodu genetycznego pochodzącego od różnych osobników, pociętych specyficznymi enzymami restrykcyjnymi. Odmienność ta polega na różnicach w długości fragmentów DNA, które powstają w wyniku mutacji, powodowanych przez tworzenie lub usuwanie miejsc rozpoznanych przez określone enzymy.
Wykrywanie i skutki niedoboru syntetazy argininobursztynianowej u bydła (cytrulinemia)
kumulacja cytruliny oraz hiperamonemia wynikająca z zaburzeń cyklu mocznikowego i niemożności przekształcenia amoniaku w wydalany z moczem mocznik. Nowonarodzone zwierzęta wydają się normalne, jednakże zatrucie amoniakiem gromadzącym się we krwi oraz tkankach organizmu zwierzęcia jest przyczyną takich objawów klinicznych jak niepewny, bezcelowy chód, ślepota i drgawki. Chore zwierzęta umierają w przeciągu 3-5 dni. Objawy choroby występują u homozygot recesywnych. Diagnozowana za pomocą PCR-RFLP.
Opisz skutki mutacji w genie SLC35A3
Zespół zniekształceń kręgosłupa (CVM; Complex Vertebral Malformation) stanowi zespół wrodzonej deformacji kręgów kręgosłupa u cieląt. Do typowych objawów klinicznych należą zniekształcenia kręgosłupa, charakterystyczna krótka szyja, zmiany w uformowaniu kończyn przejawiające się wykręconymi i sztywnymi pęcinami. Chore osobniki rodzą się najczęściej martwe, a ich waga urodzeniowa jest zdecydowanie niższa niż cieląt zdrowych. CVM może również objawiać się zamieraniem zarodków, resorpcją płodu, poronieniami w różnych okresach ciąży. Występuje u homozygot recesywnych.
Opisz krótko MSUD i PP
MSUD- choroba syropu klonowego jest letalną, autosomalna cechą recesywną. Zapach moczu chorych osobników, zawiera metabolity rozgałęzionych aminokwasów o charakterystycznym zapachu syropu klonowego.
Przyczyną schorzenia jest niedobór enzymu aktywnej dehydrogenazy rozgałęzionych ketokwasów (BCKADH). Cechą charakterystyczną choroby MSUD jest szybko rozwijająca się dysfunkcja centralnego systemu nerwowego, prowadzącą do śmierci zwierzęcia w ciągu kilku dni po urodzeniu. U cieląt opisywanych jako normalne przy urodzeniu, w ciągu 12 do 48 godzin obserwowano wystąpienie braku koordynacji ruchowej, niezdolność do wstawania, ospałość przechodzącą w śpiączkę, kończącą się śmiercią zwierzęcia w czasie 48 do 72 godzin. Opracowane testy molekularne oparte na analizie DNA, umożliwiają wykrywanie heterozygotycznych nosicieli tych mutacji.
PP- protoporfiria jest schorzeniem dziedziczącym się jako cecha recesywna. Charakteryzuje się ona obniżoną o około 10 do 15% aktywnością mitochondrialnego enzymu ferrochelatazy, przy jednoczesnym wzroście poziomu protoporfiryny w erytrocytach krwi i kale chorych zwierząt. Głównym klinicznym objawem protoporfirii jest nadwrażliwość na światło. U cieląt cierpiących na ten defekt, obserwowano między innymi utratę sierści oraz rozwój wrzodów na powierzchniach ciała bez pigmentu i okrywy włosowej (uszy, nozdrza), wystawionych na działanie światła słonecznego. Następstwem chronicznego zapalenia skóry występującego u niektórych zwierząt dotkniętych chorobą był ich słabszy rozwój i postępujące wyniszczenie organizmu. Skutkowało to często koniecznością wcześniejszej eliminacji takich osobników z hodowli. Protoporfiria występuje głównie u czystorasowego bydła limousine oraz mieszańców z udziałem tej rasy, a także u bydła blonde d’aquitaine. W 1998 roku wykryto mutację przyczynową G1250T w genie ferrochelatazy odpowiedzialną za syntezę nieprawidłowego enzymu ferrochelatazy o obniżonej aktywności katalitycznej oraz opracowano test molekularny do jej identyfikacji.
Podaj wyniki sekwencjonowania genomu ludzkiego
Objaśnij co to jest mapa genetyczna
Mapa lokalizacji genów lub markerów na chromosomie powstała poprzez badanie osobników w krzyżówce testowej. Powstają one na podstawie analizy sprzężeń genetycznych pozwalają ustalić rozmieszczenie genów i innych charakterystycznych sekwencji (markerów) w genomie oraz określają odległości genetyczne pomiędzy nimi. Jednostką w tych mapach jest % rekombinacji wyrażany w centymorganach (cM). Przy tworzeniu map genetycznych, do określenia pozycji poszczególnych sekwencji stosuje się odpowiednie wyznaczniki lub inaczej markery.
Wyjaśnij co to jest marker genetyczny i podaj jego cechy
Jest to polimorficzna sekwencja DNA (specyficzna) z jednego miejsca na chromosomie,
używana do mapowania genetycznego, może być związana z fenotypem. Wyróżniamy markery I klasy- fenotypowe i markery II klasy- markery genetyczne. Charakterystyczna właściwość organizmu wykorzystywana do określenia jego genotypu. Zwykle jest to obecność lub brak jakiegoś genu lub białka, albo występowanie jakiejś szczególnej jego postaci. Markery genetyczne znajdują też zastosowanie do identyfikowania osób lub osobników zwierząt czy roślin, identyfikowania gatunków i szczepów drobnoustrojów oraz do określania wzajemnego położenia poszczególnych genów w genomie jakiegoś organizmu (mapowania genomu). Cechy: polimorfizm, neutralność, informatywność, dziedziczą się kodominacyjnie, bez epistazy i współdziałania genów, przekazywana potomstwu bez zmian.
Wyjaśnij co to jest mutacja
Mutacja- nagła, skokowa, bezkierunkowa, dziedzicząca się lub niedziedzicząca, zmiana w materiale genetycznym organizmu. Mutacja jest zjawiskiem losowym, podlegającym jednak wpływom środowiska (mutagenom - np. chemicznym, promieniowaniu). Częstość mutacji nie jest stała pomiędzy gatunkami i zależy między innymi od doskonałości aparatu powielania DNA i jego naprawy.
Ze względu na mechanizm wyróżnia się trzy główne rodzaje mutacji:
mutacje genowe zwane także nukleotydowymi (zmiany na poziomie pojedynczych nukleotydów): Delecja, Insercja, Substytucja: Tranzycja,Transwersja
mutacje genomowe dotyczące zmiany liczby chromosomów
Objaśnij co to jest elektroforeza i do czego się ją stosuje
W elektroforezie żelowej środowiskiem w którym przemieszczają się badane substancje jest żel elektroforetyczny wykonany z agaru, lub poliakrylamidów uformowany w płytkę długości kilkunastu centymetrów (rzadziej słupek - elektroforeza dyskowa). Kroplę roztworu analizowanej mieszaniny nanosi się w zagłębienie w żelu (studzienkę) zanurzonym w buforze pH. Wzdłuż krawędzi żelu, zwykle na dwóch przeciwległych bokach płytki, biegną elektrody, do których przykłada się stałe napięcie elektryczne rzędu 50- 2000 V. Ze względu na zróżnicowaną ruchliwość elektroforetyczną, różne cząsteczki w różnym stopniu oddalają się podczas analizy od miejsca naniesienia próby. Stopniowo ulegają więc rozdzieleniu.
Technika ta jest najczęściej stosowana do rozdzielania DNA, RNA lub białek wyekstrahowanych z komórek. Jest też czasami stosowana jako jedna z technik pomiaru masy cząsteczkowej i badania polidyspersji polimerów syntetycznych.
Co wpływa na szybkość poruszania się cząstek DNA w żelu?
wielkość cząstek DNA – prędkość migracji cząstek liniowych jest odwrotnie proporcjonalna do log10 z ilości par zasad
stężenie agarozy (wzrost stężenia --> spowolnienie rozdziału --> wzrost dokładności rozdziału)
konformacja DNA (Supercoiled – superzwinięte koliste DNA; Nicked circles – koliste DNA; Linear – liniowe DNA)
składu nukleotydowego rozdzielanego fragmentu (konformacje jednoniciowe)
rodzaj, skład, siła jonowa buforu
napięcie prądu – 5V/cm (odcinek pomiędzy elektrodami) przy niskich napięciach prąd jest proporcjonalny do tempa migracji, przy wzroście napięcia przyśpieszenie dużych cząsteczek zmienia się nieproporcjonalnie do prądu, efektywny zakres rozdziału zmniejsza się wraz ze wzrostem napięcia.
obecnośc EtBr (wypadkowy ładunek dodatni, migruje w kierunku przeciwnym niż DNA, spowalnia tempo migracji o 15%).
kierunek działania prądu –dotyczy tylko dużych fragmentów DNA – elektroforeza pulsacyjna – dotyczy DNA wielkości 50-5000 kB. Jeżeli zmienia się kierunek prądu to cząstki większe wolniej zmieniają kierunek niż mniejsze, dzięki temu można je rozdzielić
Jakie bufory stosujemy do elektroforezy agarozowej?
Bufor TAE do elektroforezy agarozowej (50x stężony, skład na 1000 ml):
Tris 242 g
bezwodny kwas octowy 57.1 ml
KCl 500 mM
EDTA (pH 8.0) (roztwór 0.5 M) 100 ml
Bufor TAE pozwala na lepszy rozdział fragmentów DNA powyżej 2 kpz.
Bufor TBE do elektroforezy agarozowej (10x stężony, skład na 1000 ml):
Tris 108 g
H3BO3 55 g
EDTA (pH 8.0) (roztwór 0.5 M) 40 ml
Posiada wyższą pojemność buforującą oraz niższe przewodnictwo elektryczne od buforu TAE. Zawarty w TBE boran jest silnym inhibitorem enzymów (np. ligaz, restryktaz, czy polimeraz DNA), dlatego nie jest polecany w przypadku konieczności wycinania DNA z żelu i wykorzystania go do dalszych analiz (DNA gel-out). TBE pozwala na rozdział niewielkich fragmentów, poniżej 500 pz (np. produktów reakcji PCR, fragmentów restrykcyjnych).
Co to są macierze DNA?
Macierze DNA (chipy DNA) są zbiorem sond molekularnych związanych ze
stałym podłożem w ściśle określonym porządku, stanowiąc dwuwymiarowy układ mikroskopijnych miejsc, z określonymi sekwencjami kwasu nukleinowego. Mikromacierze DNA to niewielkie szklane lub plastikowe płytki, na które naniesiono wiele tysięcy sond, z których każda jest specyficzna dla tylko dla jednego genu.Technologia ta pozwala na wykrywanie tysięcy cząsteczek kwasów nukleinowych, dzięki możliwości przeprowadzenia wielu eksperymentów hybrydyzacyjnych w jednym czasie. Wyróżnia się: mikromacierze cDNA oraz mikromacierze oligonukleotydowe. Na mikromacierzach cDNA immobilizowane są stosunkowo długie cząsteczki DNA, co odbywa się przy użyciu urządzeń automatycznych na powierzchni membran, szkła lub silikonu. Mikromacierze oligonukleotydowe są wytwarzane w procesie sterowanej światłem syntezy chemicznej in situ lub też syntezy oligonukleotydów, z immobilizacją na stałej powierzchni. Mikromacierze z krótkimi kwasami nukleinowymi (10-80 pz) są przydatne w detekcji mutacji oraz monitorowaniu ekspresji, odkrywaniu i mapowaniu genów. Zaletą w ich przygotowywaniu jest ominięcie etapu PCR.
Wykorzystanie macierzy DNA
Umoliwiają one analizę w pojedynczym eksperymencie praktycznie całego genomu badanego organizmu. Mikromacierze DNA wykorzystywane są głównie w celu określania zmian w poziomie ekspresji genów, ale również do badań nad alternatywnym splicingiem, do analizy jednonukleotydowych polimorfizmów DNA, czy określania rejonów oddziaływań białko-DNA, wykrywania nowych transkryptów, badania takich procesów jak metylacja czy acetylacja chromatyny oraz innych zmian epigenomicznych (tiling arrays).
Mikromacierze DNA znalazły szerokie zastosowanie w medycynie, gdzie wykorzystywane są do poznawania mechanizmów chorobotwórczych, identyfikacji wskaźników pozwalających na ocenę ryzyka rozwoju chorób oraz określenia nowych obiektów, na których powinno koncentrować się działanie leków. Technika ta umożliwia również postawienie dokładniejszej diagnozy i dostosowanie leczenia do indywidualnego przypadku pacjenta.
Szczególnie szerokie zastosowanie technika mikromacierzy DNA znalazła w onkologii. Mikromacierze DNA znalazły również zastosowanie w diagnostyce chorób zakaźnych, gdzie wykorzystywane są do detekcji i identyfikacji rodzaju wirusa, a także wykrywania genów odporności na antybiotyki w szczepach bakteryjnych.
Co rozumiemy pod skrótem SNP
Polimorfizm pojedynczego nukleotydu- zjawisko zmienności sekwencji DNA, która polega na zmianie pojedynczego nukleotydu (A, T, C lub G) pomiędzy osobnikami danego gatunku lub drugim, odpowiadającym chromosomem danego osobnika.
Przykładowo w dwóch sekwencjach DNA od różnych osobników, AAGCCTA i AAGCTTA, występuje różnica w jednym nukleotydzie. W tym wypadku mówimy o 2 allelach: C i T. SNP stanowią ok. 90% całej zmienności występującej w ludzkim genomie i występują co 100-300 nukleotydów na ogólną ich liczbę 3 mld.
Opisz krótko co to jest MilkProtChip
Przyczyny podwójnego umięśnienia u bydła
Mutacja w genie miostatyny – delecja 11 nukleotydów. Wynik zablokowania ekspresji genu MSTN odpowiedzialnego za wytwarzanie mykostatyny. Czynnik ten reguluje kierunkiem zmian zachodzących podczas dzielenia się i późniejszych zmian mioblastów mięśniowych, a dokładnie komórek mięśniowych satelitarnych.
Opisz trzy mutacje w genie mstn
Mutacja S105C, ekson 1, p314 transwersja C/G- zaburzenia w dimeryzacji, zmniejszenia aktywności peptydu
Mutacja del17ins10, 2 ekson, pojawia się kodon STOP UGA, nieczynny peptyd
Mutacja C/T , 2 ekson, nieaktywny peptyd
Wyjaśnij pojęcia substytucja, delecja, insercja
Substytucja- typ spontanicznej mutacji genowej, w której dochodzi do zmiany składu nukleotydowego DNA poprzez podstawienie jednej pary zasad przez inną, np. A-T zamiast G-C.
Delecja- jeden z typów (najczęściej spontanicznej) mutacji genowej dotyczącej zmiany składu nukleotydowego DNA. Delecja polega na utracie jednej lub większej liczby par nukleotydów z DNA genowego. Delecja trójki nukleotydów powoduje brak jednego aminokwasu w łańcuchu (delecja kodonu kodującego dany aminokwas, lub połączenie dwóch uszkodzonych kodonów w nowy). Delecja liczby nukleotydów nie będącej wielokrotnością liczby 3 prowadzi do przesunięcia ramki odczytu i zmiany wszystkich kodonów od miejsca delecji począwszy. Delecja kilkuset nukleotydów oznacza zmianę prowadzącą nawet do usunięcia całego genu.
Insercja- najczęściej spontaniczna mutacja genu polegająca na wstawieniu krótkiej sekwencji DNA w obrębie pojedynczego genu albo wstawieniu dłuższego fragmentu chromosomu. Wstawienie przynajmniej jednego nukleotydu. Insercja trójki nukleotydów powoduje powstanie dodatkowego aminokwasu w łańcuchu (insercja kodonukodującego dany aminokwas pomiędzy dwa kodony, lub insercja jednego kodonu w drugi z wytworzeniem dwóch nowych, np. ATT dodane pomiędzy C i T kodonu CTG daje CATTTG, czyli CAT TTG). Insercja liczby nukleotydów nie będącej wielokrotnością liczby 3 prowadzi do przesunięcia ramki odczytu i zmiany wszystkich kodonów od miejsca insercji począwszy.
Mutacja nonsensowna- powoduje powstawanie nowych kodonów „stop” i powoduje skracanie produktów białkowych.
Mutacja cicha- występuje w niekodującej lub nieregulatorowej części DNA albo w trzeciej pozycji kodonu, co często nie powoduje zmian w sekwencji aminokwasów wbudowywanych do białka.
Mutacja zmiany sensu - zmiana jednej zasady w trójce kopiującej może zmienić ja w inną trójkę sensowną. Efekt takiej zmiany może być bardzo różny. Np. zmiana jednego aminokwasu hydrofobowego prowadzi do podstawienia innego, także hydrofobowego itp. (najczęściej ma to miejsce, gdy zmianie ulegnie druga litera kodonu)
Transwersja- rodzaj mutacji genowej (punktowej). Polega ona na zamianie zasady purynowej na pirymidynową lub odwrotnie, np. G na C lub C na A.
Transkrypcja-przepisywanie informacji genetycznej z DNA na RNA. Powstaje cząsteczka RNA komplementarna do jednej z nici DNA. Niezbędne do tej syntezy są trifosforany nukleozydów. Transkrypcja jest kontrolowana przez polimerazę RNA. W komórce eukariotycznej zachodzi w jądrze komórkowym, mitochondriach i plastydach. U Procaryota w cytoplazmie. Jeden z procesów biosyntezy białka.
Translacja- Jeden z procesów biosyntezy białka. Jest to proces syntezy łańcucha polipeptydowego białek na matrycy mRNA. W jego wyniku dochodzi do ostatecznego przetłumaczenia informacji genetycznej zawartej pierwotnie w kodzie genetycznym DNA na konkretną strukturę białka, zależną od uszeregowania aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym.
Przyczyny mutacji i źródła ich powstawania
Mutacje mogą zachodzić spontanicznie, jako skutek pomyłek zachodzących podczas replikacji. Przyczyną takich zmian bywają błędy polimerazy, która ze względu na obniżoną skuteczność selekcji nukleotydów oraz ograniczone zdolności naprawcze wbudowuje w nowozsyntetyzowaną nić niekomplementarne cząstki. Innym powodem jest tzw. tautomeria zasad azotowych, czyli występowanie form iminowych (z grupą iminową =NH zamiast aminowej –NH2) oraz enolowych (z grupą enolową =C-OH zamiast ketonowej –CO), które choć nie zaburzają struktury podwójnej helisy, tworzą wiązania z innymi niż normalnie zasadami (tymina łączy się w parę z guaniną, adenina zaś z cytozyną) i przyczyniają się do powstawania drobnych mutacji punktowych.
Zmiany w informacji genetycznej mogą być również indukowane, tzn. wywołane obecnością czynników mutagennych, działających na cząsteczkę DNA w sposób pośredni lub bezpośredni.
Czynniki fizyczne:
Promieniowanie UV
Promieniowanie jonizujące
Radioaktywne pierwiastki
Temperatura
Czynniki chemiczne:
Czynniki deaminujące - usuwają grupę aminową z zasad azotowych; Przykładem może być kwas azotawy (HNO2
analogi, ze względu na duże podobieństwo do występujących w nukleotydach zasad azotowych mogą być one wbudowywane do DNA podczas replikacji
Reaktywne formy tlenu, czyli takie, które zawierają niesparowany elektron.
Czynniki interkalujące (barwniki akrydynowe, np. bromek etydyny) – wnikają w łańcuch DNA i powodują rozsunięcie się zasad azotowych, deformując tym samym strukturę podwójnej helisy. Prowadzi to do błędów w replikacji, delecji, insercji oraz zmiany ramki odczytu.
Konserwanty, środki ochrony czystości, środki chwastobójcze, owadobójcze.
Czynniki biologiczne:
Wirusy np. różyczki, opryszczki
Pierwotniaki wywołujące toksoplazmozę
Mykotoksyny wytwarzane przez grzyby
Gen plenności- mutacje w BMP-15 u owiec
Gen plenności FecB
Podaj skutki mutacji Callipyge
CPLG- odpowiedzialny za hipertrofię mięśniową. Wykryto locus genu głównego dzięki zastosowaniu markerów mikrosatelitarnych. Został on zmapowany w końcowej części chromosomu 18 owcy. Gen owczej hipertrofii mięśniowej jest sprzężony z markerem oznaczonym symbolem GMBT 16.
Najprawdopodobniej istnieją dwa allele tego genu CLPG i clpg. Otrzymujemy, więc, następujące genotypy; CLPG/clpg - hipertrofia
CLPG/CLPG - brak hipertrofii
clpg/clpg - brak hipertrofii
Syndrom pajęczych nóg
Jest to dziedziczna chondrodysplazja. Wada powszechna u owiec Suffolk i Hampshire. Choroba ta charakteryzuje się zaburzeniami we wzroście mięśni i kości młodych owiec. Deformacje mogą występować już przy urodzeniu, zdarza się też, że zauważalne są dopiero w wieku 4-6 tyg. Nieprawidłowości budowy: garbaty nos (profil rzymski), nienaturalnie długie, zgięte i/lub szeroko rozstawione nogi, spłaszczone żebra, spłaszczona klatka piersiowa, słabe umięśnienie. Wada występuje u homozygot recesywnych. Mutacja wywołująca syndrom występuje w genie FGFR3 (receptor czynnika wzrostu fibroblastów), który leży na 6 chromosomie, mutacja obejmuje inaktywację receptora czynnika wzrostu fibroblastów.
Syndrom HYPP- hiperkalemiczne porażenie okresowe. choroba genetyczna z grupy kanałopatii, spowodowana mutacją w genie kanału sodowego SCN4A w locus 17q23.1-q25.3. Dziedziczona jest autosomalnie dominująco. Objawia się napadami osłabienia mięśni, z początkiem w 1. i 2. dekadzie życia, trwającymi od 30 minut do kilku godzin. W rozpoznaniu stosuje się często test wysiłkowy, prowokujący objawy
Metoda PCR- łańcuchowa reakcja polimerazy służąca do amplifikacji (namnożenia) wybranego fragmentu DNA in vitro. Reakcja prowadzona w termocyklerach wymaga termostabilnej polimerazy DNA (np. polimerazy Taq) wolnych trójfosforanów nukleotydów, jonów MGg+ oraz primerów. Startery są krótkimi (zazwyczaj 18-24 nukleotydów) jednoniciowymi fragmentami DNA, które łączą się z komplementarnym fragmentem DNA i umożliwiają polimerazie DNA rozpoczęcie reakcji. Pierwszym etapem reakcji jest denaturacja podwójnej helisy DNA w temp. 95C, następnie temp jest obniżana do 50C- umożliwia połączenie się primerów z komplementarnymi sekwencjami. W końcu temp. Jest podnoszona do 72C i rozpoczyna się reakcja polimeryzacji, w wyniku której powielany jest fragment pomiędzy dwoma pimerami. Cały cykl powtarza się wiele razy, w zależności od ilości materiału, który chce się uzyskać.
Czym powinny się odznaczać startery w reakcji PCR.
Podstawową cechą, która powinna charakteryzować startery używane w reakcji PCR jest ich specyficzność, czyli zdolność do tworzenia wiązań (hybrydyzowania) tylko z określonymi, świadomie wybranymi przez badacza miejscami matrycy. Primer, który po denaturacji DNA hybrydyzuie z koncern 5r tzw. nici sensowej określany jest mianem „forward , a hyorydyzujący po denaturacji DNA z końcem 5' tzw. nici antysensowej określany jest jako „reverse
Typy endonukleaz restrykcyjnych
Rozróżniamy trzy klasy enzymów restrykcyjnych, różniące się mechanizmem cięcia, rodzajem
substratu, produktu i kofaktorami:
Klasa I – białka multimeryczne wymagające jako kofaktorówATP, S-adenylometioniny i Mg2+
● działają zarówno jako restryktazy oraz kodyfikacyjne metylazy
● substrat to dwuniciowy DNA zawierający zdefiniowaną sekwencję kilkunastu nukleotydów
● enzym rozpoznaje sekwencje i w pewnej odległości od niej nacina obie nici DNA, nie
uzyskuje się ściśle określonych fragmentów DNA
Klasa II – białka proste, występują w postaci dimerów i tetramerów, in vitro aktywowane Mg2+
● odpowiadające im metylazy występują jako oddzielne białka monomeryczne
● substratem jest dwuniciowy DNA zawierający kilku nukleotydową sekwencje specyficznie
rozpoznawaną przez dany enzym
● cięcie obu nici zachodzi w obrębie tej rozpoznanej sekwencji lub jej pobliżu (klasa IIS)
● większość enzymów rozpoznaje palindromowe sekwencje (posiadające oś symetrii) cztero-,
sześcio-, lub ośmionukleotydowe. Wwyniku ich cięcia mogą powstać dwa rodzaje końców
tzw „lepkie” i „tępe” końce
● enzymy te znalazły największe zastosowanie w biologii molekularnej
Klasa III – aktywowane przez jony Mg2+ i ATP, czasem potrzebna jest S-adenylometionina.
Opisz zróżnicowanie polimorficzne i jego znaczenie genów białek mleka u bydła
Mutacja w genie receptora ryanodiny i jej znaczenie RYR1
Gen wrażliwości świń na stres, zlokalizowany na 6 parze chromosomów. Mutacja odpowiedzialną za wrażliwość na stres (614Arg>Cys). Gen ten (RYR1) koduje receptor ryanodiny, będący kanałem wapniowym w błonie siateczki sarkoplazmatycznej, odpowiedzialny za uwalnianie jonów Ca2+do sarkoplazmy podczas skurczu mięśniowego. Wystąpienie mutacji w genie receptora ryanodiny jest związana z występowaniem wad poubojowych mięsa (mięso PSE), słabszym umięśnieniem tuszy. Występuje najczęściej u rasy Pietrain i Belgijskiej Landrace. Przeprowadza się testy PCR-RLFP lub test halotanowy, który polega na podawaniu halotanu w specjalnej masce, u osobników wrażliwych na stres dochodzi do usztywnienia kończyn i wzrostu temperatury (homozygoty recesywne).
Mutacja w genie „kwaśnego mięsa” u świń
Zidentyfikowany tylko u europejskich i Amerykańskich świń rasy Hampshire
Powoduje wzrost poziomu kwasu mlekowego w mięśniach
Zlokalizowany na chromosomie 5
Obecność mutacji w tym genie powoduje dużo większe straty mięsne niż mutacje w genie RYR1
Efektem kwaśnego mięsa jest punktowa mutacja w genie (G>C) zmiana argininy na glutaminę
Sekwencje mini i mikrosatelitarne- ich wykorzystanie w diagnostyce
Sekwencje ministarelitarne- Miejsca takie to sekwencje zawierające zmienną liczbę tandemowych powtórzeń kilkunasto- lub kilkudziesięciu nukleotydowego motywu. W zależności od ilości powtórzeń fragment taki ma charakterystyczną długość. Może ona być badana metodą PCR wraz z elektroforezą, połączoną z hybrydyzacją z wyznakowaną sondą. Genomy zwierząt jak i ludzki są w znacznym stopniu naszpikowane loci, zawierającymi sekwencje tandemowych powtórzeń konkretnego motywu nukleotydowego. Wykonanie analizy DNA każdego organizmu polega na uzyskaniu charakterystycznego osobniczo układu prążków na elektofogramie i hybrydyzacji tego produktu z wyznakowaną sondą, reprezentującą konkretną sekwencję powtarzalną. Układ takich prążków nazywany jest odciskiem palca DNA inaczej DNA fingerpriting, wykorzystywany między innymi w kontroli rodowodów.
Sekwencje mikrosatelitarne- są najpopularniejsze w badaniach. Sekwencje mikrosatelitarne to proste, tandemowe powtórzenia składające się z dwu-, trzy- lub czteronukleotydowych sekwencji zwanych motywami. Najczęściej są to jednak dwunukleotydowe. Często motyw taki może być, regularnie przerywany inną sekwencją. Jako odcinki niekodujące ulokowane są zazwyczaj w intronach jednak czasami znajdujemy je również eksonach w postaci mniejszej liczby powtórzeń. Dzięki dużemu zróżnicowaniu ilości powtórzeń motywu podstawowego jego polimorfizm jest ogromny, co w połączeniu z prostym mendlowskim dziedziczeniem tworzy idealny obiekt badań, co jeszcze potęguje równomierność rozmieszczenia w genomach. Polimorfizm jest tak wielki, że poziom heterozygotyczności w lokus mikrosatelitarnych wynosi przeciętnie 80%. Frekwencję mutacji w takich, loci szacuje się na około 0,001 w lokus na pokolenie.
Po rozdziale na żelu (PCR) lub po hybrydyzacji ze znana sondą dowiadujemy się, jakiej długości mikrosatelita występuje u badanego osobnika pod względem analizowanego loci. Jeżeli zastosujemy metodę multiplex PCRotrzymamy cały zestaw prążków do przeanalizowania. Tę metodę identyfikacji mikrosatelitów wykorzystuje się często w kontroli pochodzenia zwierząt, gdy chcemy sprawdzić poprawność zapisów do procesu szacowania wartości hodowlanej czy też sprawdzić pochodzenie szczególnie cennych osobników, jak na przykład psy z rodowodem.
Opisz syndrom BLAD
Wrodzony niedobór leukocytarnych cząsteczek adhezyjnych wywołujący zanik immunologicznych funkcji neutrofilów. W konsekwencji zwierzęta z tą wadą cierpią na częste powtarzające się infekcje bakteryjne.
Zwykle obserwuje się obniżoną masę ciała (60%normy), a długość życia nie przekracza zazwyczaj 10-14 miesięcy.
Normalny gen CD18 określa się jako allel TL
Zmutowany gen D128G jako allel BL. Mutacja punktowa A>G (zmienia kwas asparaginowy na glicynę w128 pozycji sekwencji aminokwasów)
Syndrom BLAD występuje u homozygot recesywnych
Krowy nosicielki (heterozygoty) produkują średnio o 218kg mleka oraz o 7,3g białka więcej niż ich półsiostry o normalnym genotypie, dlatego sprzyja to rozpowszechnianiu się tej mutacji w populacji,
Metoda SSCP, podaj na czym polega i gdzie się ją wykorzystuje.
Stosowana w wykrywaniu mutacji. Jest to metoda badania polimorfizmu konformacyjnego jednoniciowego DNA. Badany DNA jest amplifikowany tradycyjnie PCR, a uzyskany produkt jest denaturowany do jednoniciowego DNA. Następnie poddawany jest elektroforezie w żelu akrylamidowym, w warunkach niedenaturujących. W wyniku parowania się zasad ss DNA zgina się w trójwymiarową strukturę. Pojedyncze nici równej długości, ale różniące się sekwencją mogą wykazywać różnice w ruchliwośći elektroforetycznej. W konsekwencji po elektroforezie widoczne są różnice między nićmi DNA normalnego, a DNA zmutowanego. Pojedyncze różnice, spowodowane mutacją punktową, wywołują zróżnicowaną migrację i charakterystyczne położenie w żelu akrylamidowym.
Krótko opisz znane Ci przesiewowe metody badania mutacji w populacji
Co to jest QTL i jakie metody stosujemy do analizy QTL