GENETYKA Anna Sadakierska Chudy , Grażyna Dąbrowska str8

10 Rozdział i

80. ubiegłego wieku skonstruowano zarów no mapy fizyczne, jak i genetyczne wszystkich chromosomów drożdży.

W 1997 roku zakończono sekwencjonowanie ich genomu i dzięki temu drożdże były pierwszym organizmem eukariotycznym z całkowicie zsekwencjonowa-nym genomem. Małe rozmiary genomu drożdży ułatwiają badanie mechanizmów rządzących takimi procesami komórkowymi, jak replikacja DNA oraz rekombinacja i segregacja mejotyczna, które są wspólne dla organizmów eukariotycznych, w' tym również człowieka.

Poznanie części składowych chromosomów drożdżowych wymaganych do replikacji i segregacji umożliwiło skonstruowanie zrekombinowanych chromosomów. Sztuczne chromosomy drożdźowe (ang. yeast artificial chromosomes YAC) stworzono, łącząc sekwencje centromeru, telomeru i miejsca początku replikacji pochodzące z drożdży z sekwencjami plazmidowymi umożliw iającymi namnażanie w E. coli. Obecnie YAC-i znajdują szerokie zastosowanie jako wektory do klonowania DNA. Wektory te mogą przyjąć duże fragmenty DNA, nawet powyżej 1 Mpz, dzięki czemu możliwe jest klonowanie ludzkich genów' w całości. Sztuczne chromosomy drożdźowe są nieocenione w mapowaniu dużych genomów, takich jak genom człow ieka. Biblioteka genów człowieka mieści się na około 10 000 YAC-ów, gdybyśmy chcieli użyć najpojemniejszych w ektorów pro-kariotycznych, tzw. kosmidów, musiałoby ich być ok. 1 000 000. Po raz pierwszy sztuczne chromosomy drożdżowe wykorzystali w 1987 roku Burkę, Carle i Olson do namnażania fragmentów ludzkiego DNA.

Caenorhabditis elegans - wolno żyjący nicień glebow y, był obiektem badań embriologów już od 1900 roku, eksperymenty dotyczyły determinacji komórek we wczesnym okresie rozwoju embrionalnego. W połowie lat 60. Sydney Brenner po raz pierwszy wykorzystał C. elegans do badań genetycznych.

Caenorhabditis elegans jest małym robakiem długości 1 mm, o bardzo krótkim cyklu życiowym (około 54 godzin w temperaturze pokojowej). Duża liczba

Caenorhabditis elegans

osobników może być hodowana w naczyniach laboratoryjnych, źródłem pożywienia są bakterie E. coli. Ciało jest przezroczyste, dlatego łatwo można obserwować wszystkie procesy rozwojowe w mikroskopie św ietlnym, składa się tylko z 959 komórek somatycznych (z czego 302 to neurony). Żywe osobniki można zamrażać i później ożywiać bez ujemnego wpływu na organizm. Pozwala to na zachowanie w laboratorium dużej liczby szczepów bez konieczności prowadzenia ciągłej hodow li. Transparentne ciało pozwala na uszkodzenie laserem wybranych komórek w różnych stadiach rozwojowych i obserwowanie zmian, jakie zajdą w rozwoju dorosłych osobników. Takie badania pozwalają ocenić rolę poszczególnych komórek w procesach rozwoju.

Genom tego nicienia jest najmniejszym dotychczas znanym u organizmów wielokomórkowych. Liczy sobie około 97 Mpz (30-krotnie mniejszy niż ludzki), jest podzielony na 6 chromosomów i zawiera około 12 000 genów. W 1998 roku genom C. elegans został całkowicie zsekwencjonowany (jako pierwszy kompletny genom zwierzęcy), wiele genów wykazuje duży stopień homologii do genów ssaków, a produkty białkowe genów homologicznych u w iększości eukariotów pełnią podobną funkcję.

Przed kilkoma laty naukowcy odkryli prosty sposób na blokowanie aktywności jego genów. Aby to zrobić wystarczy tylko nakarmić nicienia bakteriami zawierającymi odpow iednio spreparowane fragmenty RNA. W taki sposób zbadano funkcje wielu genów, z których około 40% występuje także u ludzi. Inną atrakcyjną cechą dla genetyków jest możliw ość w prowadzenia do genomu C. elegans obcego DNA na drodze mikroiniekcji.

Nagrodę Nobla w 2002 roku w dziedzinie medycyny za badania nad programowaną śmiercią komórki (apoptozą) otrzymali trzej uczeni S. Brcnner, J. E. Sul-ston i H. R. Horvitz. Dzięki badaniom prowadzonym na C. elegans wykazali oni, że apoptoza jest zjaw iskiem zależnym od genów, każda komórka ma wbudowany w DNA program samozniszczenia. W wyniku wieloletnich badań udało im się zidentyfikować i opisać kilkanaście genów zaangażowanych w ten proces oraz ustalić sposób ich współdziałania. Schemat programowanej śmierci komórek jest niemal identyczny u innych organizmów wyższych, w tym także u człowieka.

Drosophi/a melanogaster - wywilżna octów ka (karłów ka, drozofila) popularnie zwana muszką owocową (ang. /rw/7y7_v) jest modelow ym organizmem badań genetycznych od czasów' przełomowych prac Tomasza Morgana w latach 20. XX wieku.

Taksonomicznie nie należy do prawdziwych much owocowych, ponieważ nie rozmnaża się w owocach rosnących na drzewie, lecz tylko na owocach opadających i gnijących. Z tego względu nic jest uznawana za szkodnika upraw rolniczych, ale może powodować straty w przetworach ow ocowych.

Genom Drosophila (zsekwencjonowany w 2000 r.) liczy przeszło 160 Mpz, to znaczy mniej w ięcej tyle, ile znajduje się w średniej długości chromosomie człowieka. Obecnie, uwzględniając wszelkie dane. liczbę genów tego ow'ada określa się na około 15 000. Genom muszki owocow ej podzielony jest pomiędzy cztery pary chromosomów, około 25% każdego chromosomu stanowi heterochromatyna zlokalizowana w telomerach i części centralnej. Takie ułożenie chromatyny było elementem ułatwiającym mapowanie, gdyż zdecydowana większość genów zlokalizowana jest w' euchromatynie i tym samym większość markerów' genetycz-