Wykład V

Wykład V

GENOMY I GENOMIKA

GENOMY I GENOMIKA



Genom jest to całkowity DNA

Genom jest to całkowity DNA

komórki, obejmujący wszystkie

komórki, obejmujący wszystkie

geny oraz sekwencje

geny oraz sekwencje

międzygenowe.

międzygenowe.



Wyróżnia się dwie grupy

Wyróżnia się dwie grupy

genomów, tak jak dwie grupy

genomów, tak jak dwie grupy

organizmów żywych,

organizmów żywych,

czyli prokariotyczne i

czyli prokariotyczne i

eukariotyczne.

eukariotyczne.

 

 

Genomy eukariotyczne

Genomy eukariotyczne



składają się z genomu jądrowego i

składają się z genomu jądrowego i

mitochondrialnego i dodatkowo u

mitochondrialnego i dodatkowo u

organizmów fotosyntetyzujących z

organizmów fotosyntetyzujących z

chloroplastowego.

chloroplastowego.



Wielkość:

Wielkość:

od 10 Mpz

od 10 Mpz

(Mpz-milion

(Mpz-milion

pz) do ponad

pz) do ponad

100 000

100 000

Mpz i na ogół

Mpz i na ogół

wielkość koreluje

wielkość koreluje

z jego złożonością

z jego złożonością

.

.



Liczba chromosomów nie ma związku

Liczba chromosomów nie ma związku

z wielkością

z wielkością

genomu

genomu



Większa część DNA w jądrowym

Większa część DNA w jądrowym

genomie

genomie

nie pełni funkcji kodującej.

nie pełni funkcji kodującej.

Genom

Genom

jądrowy u wszystkich Eucar

jądrowy u wszystkich Eucar

yota

yota

składa się z liniowych

składa się z liniowych

cząsteczek DNA,

cząsteczek DNA,

które znajdują się

które znajdują się

w

w

chromosomach

chromosomach

.

.

Genom człowieka

Genom człowieka



Jest typowym genomem

Jest typowym genomem

eukariotycznym, i tak jak

eukariotycznym, i tak jak

u większości składa się

u większości składa się

z jądrowego

z jądrowego

i mt

i mt

DNA,

DNA,



i również jak u większości - genom jądrowy

i również jak u większości - genom jądrowy

zawiera znakomitą większość genów.

zawiera znakomitą większość genów.



Na genom jądrowy u człowieka składają się

Na genom jądrowy u człowieka składają się

23 liniowe cząsteczki DNA w komórce

23 liniowe cząsteczki DNA w komórce

haplo

haplo

-

-

i 46 cząsteczek w komórce

i 46 cząsteczek w komórce

diploidalnej.

diploidalnej.

Genom człowieka

Genom człowieka



W każdej

W każdej

cząstecteczce DNA jest od 55 do 250

cząstecteczce DNA jest od 55 do 250

Mpz.

Mpz.



D

D

iploidalny zestaw chromosomów składa

iploidalny zestaw chromosomów składa

się z ok. 5,6 x 10

się z ok. 5,6 x 10

9

9

pz lub

pz lub

ok.

ok.

6 000 Mpz.

6 000 Mpz.



Łączna d

Łączna d

ługość DNA wynosi ok. 2

ługość DNA wynosi ok. 2

metrów.

metrów.

W latach 80-siątych

W latach 80-siątych

ubiegłego

ubiegłego

stulecia powstał

stulecia powstał

pomysł zsekwencjonowania

pomysł zsekwencjonowania

ludzkiego genomu

ludzkiego genomu



PROJEKT POZNANIA GENOMU

PROJEKT POZNANIA GENOMU

CZŁOWIEKA

CZŁOWIEKA

(Human Genome Project)

(Human Genome Project)

HGP -

HGP -

Co to

Co to

znaczy dla każdego z nas

znaczy dla każdego z nas

?

?



"Każdy człowiek ma swój

"Każdy człowiek ma swój

indywidualny zapis genetyczny,

indywidualny zapis genetyczny,

który zawarty jest w podwójnym

który zawarty jest w podwójnym

łańcuchu DNA jądra komórkowego.

łańcuchu DNA jądra komórkowego.



Badania te miały na celu ustalenie

Badania te miały na celu ustalenie

sekwencji nukleotydowej ludzkiego

sekwencji nukleotydowej ludzkiego

genomu, czyli kolejności, w jakiej położone

genomu, czyli kolejności, w jakiej położone

są nukleotydy w DNA.

są nukleotydy w DNA.



Ustalenie sekwencji ludzkiego DNA jest

Ustalenie sekwencji ludzkiego DNA jest

wstępem do zdobycia pełnej wiedzy na

wstępem do zdobycia pełnej wiedzy na

temat działania genów

temat działania genów

."

."

W pięćdziesiątą rocznicę

W pięćdziesiątą rocznicę

odkrycia przez J

odkrycia przez J

.

.

Watsona

Watsona

i F

i F

.

.

Cricka molekularnej struktury

Cricka molekularnej struktury

DNA, zsekwencjonowano w

DNA, zsekwencjonowano w

całości ludzki genom.

całości ludzki genom.



wstępny opis genomu człowieka

wstępny opis genomu człowieka

opublikowano już w roku 2000,

opublikowano już w roku 2000,



14 kwietnia 2003 roku

14 kwietnia 2003 roku

opublikowano dokument

opublikowano dokument

stwierdzający zakończenie

stwierdzający zakończenie

sekwencjonowania genomu z

sekwencjonowania genomu z

trafnością 99,99%.

trafnością 99,99%.

Zadania PROJEKT

Zadania PROJEKT

U

U

POZNANIA

POZNANIA

GENOMU CZŁOWIEKA

GENOMU CZŁOWIEKA

(

(

Human

Human

Genome Project

Genome Project

)

)

:

:



1

1

-

-

  

  

zsekwencjonowanie ludzkiego DNA

zsekwencjonowanie ludzkiego DNA



2

2

-

-

  

  

opracowanie map chromosomów

opracowanie map chromosomów

człowieka

człowieka



3

3

-

-

  z

  z

sekwencjonowanie genomów

sekwencjonowanie genomów

organizmów modelowych

organizmów modelowych



4

4

-

-

  

  

gromadzenie i przechowywanie

gromadzenie i przechowywanie

danych i udostępnienie ich

danych i udostępnienie ich



5

5

-

-

  

  

rozwój i opracowanie ulepszonych

rozwój i opracowanie ulepszonych

technik biologii molekularnej w tym

technik biologii molekularnej w tym

sekwencjonowanie.

sekwencjonowanie.



Dzięki programowi poznania ludzkiego

Dzięki programowi poznania ludzkiego

genomu cała sekwencja ułożenia zasad

genomu cała sekwencja ułożenia zasad

w genomie

w genomie

człowieka

człowieka

została poznana.

została poznana.



Jest to pierwszy krok w celu

Jest to pierwszy krok w celu

identyfikacji poszczególnych genów

identyfikacji poszczególnych genów

i białek przez nie

i białek przez nie

kodowanych.

kodowanych.

Genom człowieka

Genom człowieka



sekwencjonowaniu poddano DNA

sekwencjonowaniu poddano DNA

z haploidalnego zestawu i tylko

z haploidalnego zestawu i tylko

jedną nić liczącą 3 miliardy

jedną nić liczącą 3 miliardy

nukleotydów (dlaczego?).

nukleotydów (dlaczego?).

-

-

Informacja kodująca w

Informacja kodująca w

genach

genach

stanowi

stanowi

około

około

1

1

,

,

1

1

% całego DNA.

% całego DNA.

-

-

Z

Z

awiera tylko

awiera tylko

około

około

3

3

5

5

tys. genów

tys. genów

.

.

Ludzki genom

Ludzki genom

G

G

eny i sekwencje związane z

eny i sekwencje związane z

genami stanowią zaledwie 25%

genami stanowią zaledwie 25%

DNA,

DNA,



pozostała część DNA - 75% (900Mz)

pozostała część DNA - 75% (900Mz)

nazywa się pozagenowym i jego

nazywa się pozagenowym i jego

funkcja nie jest jeszcze

funkcja nie jest jeszcze

dokładnie

dokładnie

poznana.

poznana.

W genach i sekwencjach z nimi

W genach i sekwencjach z nimi

związanych sekwencje kodujące

związanych sekwencje kodujące

stanowią 10%, pozostałe to introny, oraz

stanowią 10%, pozostałe to introny, oraz

sekwencje promotorowe, początkowe i

sekwencje promotorowe, początkowe i

końcowe genów

końcowe genów

oraz

oraz

pseudogeny.

pseudogeny.

W 7

W 7

0

0

% DNA tzw. pozagenowym są

% DNA tzw. pozagenowym są

sekwencje powtórzone, z których

sekwencje powtórzone, z których

większość występuje w małej liczbie

większość występuje w małej liczbie

kopii lub jest wręcz unikatowa

kopii lub jest wręcz unikatowa



pozostałe 30% składa się z wielokrotnych

pozostałe 30% składa się z wielokrotnych

powtórzeń sekwencji, które mogą być

powtórzeń sekwencji, które mogą być

rozproszone po całym genomie lub

rozproszone po całym genomie lub

zgrupowane tandemowo

zgrupowane tandemowo



Sekwencje powtórzone tandemowo

Sekwencje powtórzone tandemowo

nazywa się

nazywa się

DNA satelitarnym

DNA satelitarnym

(tworzy

(tworzy

oddzielną warstwę po odwirowaniu w

oddzielną warstwę po odwirowaniu w

gradiencie gęstości chlorku cezu w czasie

gradiencie gęstości chlorku cezu w czasie

frakcjonowania DNA genomowego)

frakcjonowania DNA genomowego)

DNA satelitarny

DNA satelitarny



zawiera powtórzenia od 5 do 300pz
zgrupowane tandemowo w jednostki
liczące od 100 do 5 000 kpz, a sekwencja
zwana alu skł. się z 300pz występuje w
300 000 kopii.





Większość satelitarnego jest skupiona w

Większość satelitarnego jest skupiona w

centromerach chromosomów

centromerach chromosomów

(

(

pełni tam

pełni tam

rolę strukturalną

rolę strukturalną

)

)

ale też w innych

ale też w innych

miejscach chrom

miejscach chrom

osomów

osomów

.

.

Mikrosatelitarny

Mikrosatelitarny



składa się z najkrótszych jednostek

składa się z najkrótszych jednostek

liczących od 2 do 6 pz

liczących od 2 do 6 pz



powtórzonych 10-12 razy.

powtórzonych 10-12 razy.



Są to tzw. proste powtórzenia

Są to tzw. proste powtórzenia

tandemowe

tandemowe

STR

STR

(

(

Simple Tandem

Simple Tandem

Repeat

Repeat

), lub

), lub

SSRs

SSRs

(

(

Simple Sequence

Simple Sequence

Repeats

Repeats

),

),

lub

lub

STRP

STRP

(

(

Short Tandem-

Short Tandem-

Repeat Polymorphism

Repeat Polymorphism

) nazywane w

) nazywane w

uproszczeniu w lit. polskiej

uproszczeniu w lit. polskiej

mikrosatelitami.

mikrosatelitami.

S

S

T

T

R

R



Jest ich bardzo dużo w genomie,

Jest ich bardzo dużo w genomie,



stanowią kilka % całego genomu

stanowią kilka % całego genomu



są wykorzystywane jako markery

są wykorzystywane jako markery

genetyczne oraz do ustalenia

genetyczne oraz do ustalenia

pokrewieństwa w populacjach

pokrewieństwa w populacjach

człowieka.

człowieka.



Liczba powtórzeń sekwencji CA u

Liczba powtórzeń sekwencji CA u

człowieka jest cechą osobniczą.

człowieka jest cechą osobniczą.



Ta duża

Ta duża

zmienność sekwencji

zmienność sekwencji

mikrosatelitarnych

mikrosatelitarnych

jest prawdopodobnie

jest prawdopodobnie

wynikiem

wynikiem

„

„

poślizgu

poślizgu

”

”

polimerazy

polimerazy

DNA

DNA

w czasie

w czasie

replikacji tych sekwencji

replikacji tych sekwencji

prowadzącego do

prowadzącego do

w

w

stawienia

stawienia

,

,

lub co się

lub co się

dzieje rzadziej do delecji

dzieje rzadziej do delecji

jednej lub wielu

jednej lub wielu

powtórzonych

powtórzonych

jednostek.

jednostek.

Minisatelitarny DNA

Minisatelitarny DNA

Zawiera polimorficzne

Zawiera polimorficzne

powtórzenia składające się

powtórzenia składające się

od 7 do 100pz,

od 7 do 100pz,



o całkowitej długości od 1kpz do 25kpz.

o całkowitej długości od 1kpz do 25kpz.



Zmienność

liczby

powtórzeń

Zmienność

liczby

powtórzeń

sekwencji minisatelitarnego DNA w

sekwencji minisatelitarnego DNA w

określonych

miejscach

genomu

określonych

miejscach

genomu

nazywa się polimorfizmem liczby

nazywa się polimorfizmem liczby

tandemowych powtórzeń

tandemowych powtórzeń

, a

, a

od

od

nazwy angielskiej w skrócie VNTR

nazwy angielskiej w skrócie VNTR

(

(

V

V

ariable

ariable

N

N

um

um

b

b

er

er

T

T

andem

andem

R

R

epeats

epeats

).

).

W całym genomie

W całym genomie

SNP

SNP

(

(

Si

Si

ngle Nucleotide Polymorphism

ngle Nucleotide Polymorphism

)

)



–

–

są to

są to

różnice w sekwencji 1 nukl.

różnice w sekwencji 1 nukl.

w tej samej pozycji w cząsteczce

w tej samej pozycji w cząsteczce

DNA

DNA

(

(

w sekwencjach

w sekwencjach

homologicznych

homologicznych

)

)

występujące wśród

występujące wśród

osobników tego samego gat.

osobników tego samego gat.



1 allel – AAA

1 allel – AAA

T

T

TCC

TCC



2 allel - AAA

2 allel - AAA

G

G

TCC

TCC

W genomie człowieka jest

W genomie człowieka jest

około

około

2 mln miejsc SNP,

2 mln miejsc SNP,



w których ludzie różnią się między

w których ludzie różnią się między

sobą (pochodzimy od niewielkiej

sobą (pochodzimy od niewielkiej

populacji żyjacej 3 tys. pokoleń temu)

populacji żyjacej 3 tys. pokoleń temu)



 

 



W naszych genomach taka różnica

W naszych genomach taka różnica

zdarza się co 1200 nukl. i

zdarza się co 1200 nukl. i

prawdopodobnie wystarcza do

prawdopodobnie wystarcza do

zapewnienia niepowtarzalności

zapewnienia niepowtarzalności

każdemu z nas ale też jest źródłem

każdemu z nas ale też jest źródłem

chorób genetycznych

chorób genetycznych

Do sekwencji powtórzonych i

Do sekwencji powtórzonych i

rozproszonych w genomie

rozproszonych w genomie

zalicza się transpozony.

zalicza się transpozony.



Transpozony DNA

Transpozony DNA

- ruchome

- ruchome

elementy genetyczne – są to krótkie

elementy genetyczne – są to krótkie

sekwencje DNA, replikujące się i

sekwencje DNA, replikujące się i

wbudowujące się w różne miejsca

wbudowujące się w różne miejsca

genomu oraz zmieniające miejsce

genomu oraz zmieniające miejsce

lokalizacji w genomie.

lokalizacji w genomie.

C

C

harakterystyczne cechy

harakterystyczne cechy

sekwencji kodujących

sekwencji kodujących

, które

, które

pozwalają na ich identyfikację

pozwalają na ich identyfikację



wyspy CpG, są to krótkie sekwencje,

wyspy CpG, są to krótkie sekwencje,



bogate w zasady G + C

bogate w zasady G + C

(Procent par

(Procent par

G+C w genomie człowieka 41)

G+C w genomie człowieka 41)



nie ulegają metylacji

nie ulegają metylacji

(

(

dzięki czemu

dzięki czemu

łatwo można je oddzielić od reszty

łatwo można je oddzielić od reszty

genomu poprzez trawienie enzymami

genomu poprzez trawienie enzymami

restrykcyjnymi rozpoznającymi

restrykcyjnymi rozpoznającymi

specyficzne sekwencje wrażliwe na

specyficzne sekwencje wrażliwe na

metylację

metylację

)

)

.

.

Wyspy CpG posiadają ponadto

Wyspy CpG posiadają ponadto

regiony wiązania czynników

regiony wiązania czynników

tran

tran

s

s

krypcyjnych lub innych białek

krypcyjnych lub innych białek

o charakterze regulatorowym.

o charakterze regulatorowym.

Wyspy CpG są markerami 56%

Wyspy CpG są markerami 56%

ludzkich genów.

ludzkich genów.

Geny nie są rozłożone

Geny nie są rozłożone

równomiernie.

równomiernie.



Najwięcej

znajduje

się

ich

w

Najwięcej

znajduje

się

ich

w

chromosomach 17, 19 i 22,

chromosomach 17, 19 i 22,



pary 4, 13 i 18 oraz chromosomy płciowe X

pary 4, 13 i 18 oraz chromosomy płciowe X

i Y zawierają w porównaniu z nimi bardzo

i Y zawierają w porównaniu z nimi bardzo

mało genów.

mało genów.



W 1 mln nukleotydów chromosomu 19

W 1 mln nukleotydów chromosomu 19

zawarte są 23 geny, podczas

zawarte są 23 geny, podczas

gdy w

gdy w

tej

tej

samej długości chromosomu 13 jest ich

samej długości chromosomu 13 jest ich

tylko 5.

tylko 5.

Co jeszcze wiemy o ludzkim

Co jeszcze wiemy o ludzkim

genomie

genomie



Wszyscy jesteśmy do siebie

Wszyscy jesteśmy do siebie

podobni w 99,99%

podobni w 99,99%



90% genów mamy wspólnych z

90% genów mamy wspólnych z

szympansem

szympansem



Ponad 300 genów identycznych z

Ponad 300 genów identycznych z

bakteriami

bakteriami



1 gen może kodować 3 różne

1 gen może kodować 3 różne

białka

białka



Prawdopodobnie kluczową różnicą

Prawdopodobnie kluczową różnicą

pomiędzy naszym a szympansim

pomiędzy naszym a szympansim

DNA są subtelne zmiany w

DNA są subtelne zmiany w

działaniu

działaniu

niektórych genów związanych z

niektórych genów związanych z

rozwojem osobniczym,

rozwojem osobniczym,



i to na skutek tych zmian nasz

i to na skutek tych zmian nasz

mózg jest dwu-trzykrotnie większy,

mózg jest dwu-trzykrotnie większy,

co pozwala nam komponować

co pozwala nam komponować

symfonie, pisać wiersze i

symfonie, pisać wiersze i

zdobywać

zdobywać

kosmos...

kosmos...

Korzyści z poznania ludzkiego

Korzyści z poznania ludzkiego

genomu

genomu



Poznanie podłoża wszystkich chorób

Poznanie podłoża wszystkich chorób



Możliwość syntezy nowych leków

Możliwość syntezy nowych leków

(farmakogenomika)

(farmakogenomika)



Indywidualna terapia

Indywidualna terapia



Stosowanie terapii genowej

Stosowanie terapii genowej



Poznanie predyspozycji do chorób

Poznanie predyspozycji do chorób

nowotworowych

nowotworowych



Poznanie ryzyka uzależnień

Poznanie ryzyka uzależnień



Interpretacje ludzkiego genomu

Interpretacje ludzkiego genomu

będą trwać dziesiątki lat

będą trwać dziesiątki lat



tylko niektóre choroby

tylko niektóre choroby

wywoływane są mutacjami w

wywoływane są mutacjami w

jednym genie

jednym genie



częściej choroba jest skutkiem

częściej choroba jest skutkiem

skomplikowanych i nie

skomplikowanych i nie

poznanych jeszcze interakcji

poznanych jeszcze interakcji

między genami i środowiskiem

między genami i środowiskiem



istnieje wiele „odmian” genu

istnieje wiele „odmian” genu

jako wynik polimorfizmu

jako wynik polimorfizmu

wewnątrzgatunkowego

wewnątrzgatunkowego

co też wydłuży czas poznania

co też wydłuży czas poznania

 

 

GENOMIKA.

GENOMIKA.



Zsekwencjonowanie DNA różnych

Zsekwencjonowanie DNA różnych

organizmów zaowocowało m

organizmów zaowocowało m

.

.

in

in

.

.

rozwojem nauki zwanej genomiką a

rozwojem nauki zwanej genomiką a

obejmującą badania genomu czyli

obejmującą badania genomu czyli

całej

informacji

genetycznej

całej

informacji

genetycznej

niezbędnej do życia i rozmnażania.

niezbędnej do życia i rozmnażania.

Poznanie całkowitej sekwencji

Poznanie całkowitej sekwencji

DNA to jednak dopiero pierwszy

DNA to jednak dopiero pierwszy

krok w zrozumieniu

krok w zrozumieniu

funkcjonowania organizmów.

funkcjonowania organizmów.



Kolejny etap to

Kolejny etap to

odkrycie funkcji nieznanych

odkrycie funkcji nieznanych

dotąd genów.

dotąd genów.



Temu celowi służą nowo powstałe dziedziny

Temu celowi służą nowo powstałe dziedziny

biologii molekularnej takie jak

biologii molekularnej takie jak

:

:



genomika funkcjonalna, genomika

genomika funkcjonalna, genomika

porównawcza,

porównawcza,



transkryptomika (analiza mRNA),

transkryptomika (analiza mRNA),



proteomika (analiza całkowitej zawartości

proteomika (analiza całkowitej zawartości

białek)

białek)



i metabolomika (analiza całkowitej zawartości

i metabolomika (analiza całkowitej zawartości

metabolitów).

metabolitów).

ANALIZA DANYCH

ANALIZA DANYCH

SEKWENCYJNYCH.

SEKWENCYJNYCH.

Bazy danych: GenBank, i EMBL.

Bazy danych: GenBank, i EMBL.



Zawierają zbiory sekwencji

Zawierają zbiory sekwencji

genów wirusów

genów wirusów

,

,

bakterii, roślin,

bakterii, roślin,

zwierząt i człowieka uzyskane w

zwierząt i człowieka uzyskane w

wyniku sekwencjonowania z

wyniku sekwencjonowania z

laboratoriów z całego świata.

laboratoriów z całego świata.

Poznanie sekwencji DNA dostarcza

Poznanie sekwencji DNA dostarcza

ogromnej ilości danych:

ogromnej ilości danych:



1.

1.

miejsca sekwencji

miejsca sekwencji

rozpoznawane przez enzymy

rozpoznawane przez enzymy

restrykcyjne

restrykcyjne



2.

2.

dotyczące budowy genów

dotyczące budowy genów

(sekwencje promotorowe,

(sekwencje promotorowe,

identyfikujące kodony start i

identyfikujące kodony start i

stop, połączenie intron-ekson).

stop, połączenie intron-ekson).



3.

3.

Pozwalają

na

porównanie

Pozwalają

na

porównanie

wybranej

sekwencji

z

innymi

wybranej

sekwencji

z

innymi

sekwencjami z bazy danych w celu:

sekwencjami z bazy danych w celu:



o

o

kreślenia podobieństw

kreślenia podobieństw

wskazujących na pokrewieństwo

wskazujących na pokrewieństwo

genów i konstrukcję

genów i konstrukcję

dendrogramów ilustrujących

dendrogramów ilustrujących

związk

związk

i

i

ewolucyjn

ewolucyjn

e

e

między organizmami.

między organizmami.

Filogenetyka molekularna

Filogenetyka molekularna



P

P

orównując ze sobą genomy

orównując ze sobą genomy

można

można

określić związki ewolucyjne między nimi

określić związki ewolucyjne między nimi

i jest to zadanie filogenetyki molekularnej.

i jest to zadanie filogenetyki molekularnej.

 

 

 
 



Ponieważ genom ewoluuje gromadząc

Ponieważ genom ewoluuje gromadząc

mutacje, liczba różnic między sekwencjami

mutacje, liczba różnic między sekwencjami

nukleotydów w DNA genomowym dwóch

nukleotydów w DNA genomowym dwóch

gatunków powinna wskazać, jak dawno temu

gatunków powinna wskazać, jak dawno temu

istniał wspólny przodek tych genomów.

istniał wspólny przodek tych genomów.



Można założyć, że dwa genomy, które

Można założyć, że dwa genomy, które

oddzieliły się w niedalekiej przeszłości będą

oddzieliły się w niedalekiej przeszłości będą

się różnić w stopniu mniejszym niż para

się różnić w stopniu mniejszym niż para

genomów, których ostatni wspólny przodek

genomów, których ostatni wspólny przodek

istniał dawno.

istniał dawno.

BOHATEROWIE GENOMlKI

BOHATEROWIE GENOMlKI



Liczba organizmów, których

Liczba organizmów, których

genomy udało się poznać

genomy udało się poznać

przekroczyła kilkadziesiąt.

przekroczyła kilkadziesiąt.



Zaczęło się od wirusów-jednym z

Zaczęło się od wirusów-jednym z

pierwszych zbadanych pod tym

pierwszych zbadanych pod tym

kątem wirusów był HIV

kątem wirusów był HIV

wywołujący AIDS.

wywołujący AIDS.



Pierwszym zsekwencjonowanym

Pierwszym zsekwencjonowanym

organizmem wolno żyjącym była

organizmem wolno żyjącym była

pałeczka grypowa-

pałeczka grypowa-

Haemophilus

Haemophilus

influenzae,

influenzae,



Dokonano tego w sierpniu 1995

Dokonano tego w sierpniu 1995

r.

r.



Okazało się, że jej genom składa

Okazało się, że jej genom składa

się z 1743 genów.

się z 1743 genów.



Escherichia coli

Escherichia coli

(pałeczka

(pałeczka

okrężnicy) – 4,72 Mpz, 4,3 tys.

okrężnicy) – 4,72 Mpz, 4,3 tys.

genów

genów



Helicobacter

Helicobacter

pylori

pylori

-

-

przyczyniającasię do choroby

przyczyniającasię do choroby

wrzodowej żołądka i dwunastnicy

wrzodowej żołądka i dwunastnicy



P

P

ierwszym organizmem

ierwszym organizmem

wielokomórkowym,

wielokomórkowym,

którego genom poznano były

którego genom poznano były

drożdże piekarskie

drożdże piekarskie

(Saccharomyces cerevisiae).

(Saccharomyces cerevisiae).



W grudniu 1998 r. pierwszym

W grudniu 1998 r. pierwszym

poznanym zwierzęcym genomem

poznanym zwierzęcym genomem

został genom nicienia

został genom nicienia

Caenorhabditis elegans.

Caenorhabditis elegans.



Okazało się, że genom tego robaka

Okazało się, że genom tego robaka

liczy nieco ponad 19

liczy nieco ponad 19

t

t

ys. genów.

ys. genów.



W roku 2000 udało się poznać

W roku 2000 udało się poznać

geny muszki owocowej

geny muszki owocowej

Drosophila

Drosophila

melanogaster.

melanogaster.

Liczba genów muszki ok. 13 600.

Liczba genów muszki ok. 13 600.



Pierwszą zsekwencjonowaną rośliną

Pierwszą zsekwencjonowaną rośliną

jest

jest



(w 2000 r.) bliski krewniak kapusty -

(w 2000 r.) bliski krewniak kapusty -

rzodkiewnik

rzodkiewnik

(Arabidopsis thaliana).

(Arabidopsis thaliana).



14 kwietnia 2003 r. do grona

14 kwietnia 2003 r. do grona

organizmów

organizmów

o poznanej

o poznanej

budowie DNA dołączył

budowie DNA dołączył

Homo sapiens.

Homo sapiens.

2006r zsekwencjonowano

2006r zsekwencjonowano

genom kury domowej

genom kury domowej



genom kury - około 1 mld par zasad, zawiera około 20-23 tys.

genom kury - około 1 mld par zasad, zawiera około 20-23 tys.

genów.

genów.



Jak dotąd, jest to jedyny poznany genom kręgowca,

Jak dotąd, jest to jedyny poznany genom kręgowca,

który w toku ewolucji utracił więcej genów niż

który w toku ewolucji utracił więcej genów niż

zyskał.

zyskał.



Analiza genomu kury pomoże w lepszym zrozumieniu, jak

Analiza genomu kury pomoże w lepszym zrozumieniu, jak

przebiegała ewolucja ludzi, ssaków i ptaków. (Ssaki i ptaki oddzieliły

przebiegała ewolucja ludzi, ssaków i ptaków. (Ssaki i ptaki oddzieliły

się od wspólnego przodka około 310 mln lat temu.)

się od wspólnego przodka około 310 mln lat temu.)



Człowiek ma prawie 60 proc. genów wspólnych z kurą i w

Człowiek ma prawie 60 proc. genów wspólnych z kurą i w

wielu przypadkach zajmują one tę samą pozycję na

wielu przypadkach zajmują one tę samą pozycję na

chromosomach, dzięki czemu genom ludzki łatwiej

chromosomach, dzięki czemu genom ludzki łatwiej

porównywać z genomem kury niż myszy.

porównywać z genomem kury niż myszy.

HGP

HGP



http://www.ornl.gov./sci/techresurces/

http://www.ornl.gov./sci/techresurces/

Human_Genome/home_shtml

Human_Genome/home_shtml

ASPEKTY ETYCZNE I

ASPEKTY ETYCZNE I

SPOŁECZNE HGP

SPOŁECZNE HGP



Na podstawie analizy genów będzie

Na podstawie analizy genów będzie

możliwe określenie

możliwe określenie



*

*

predyspozycji do wielu chorób

predyspozycji do wielu chorób

, np.

, np.

nowotworowych i zawału serca,

nowotworowych i zawału serca,



*ocenę ryzyka zapadalności na

*ocenę ryzyka zapadalności na

choroby

uwarunkowane

choroby

uwarunkowane

genetycznie

genetycznie



*

*

dopasowanie terapii

dopasowanie terapii

aby była

aby była

skuteczniejsza,

skuteczniejsza,



*ludziom zdrowym może dać szansę

*ludziom zdrowym może dać szansę

na podjęcie decyzji co robić aby

na podjęcie decyzji co robić aby

zachować dobre zdrowie.

zachować dobre zdrowie.



Np.

Np.

odpowiedzieć na pytanie czy

odpowiedzieć na pytanie czy

mogę pić alkohol czy też szybko się

mogę pić alkohol czy też szybko się

uzależnię.

uzależnię.

Dylematy

Dylematy

* poufność inf. genetycznych,

* poufność inf. genetycznych,



*decyzje co do wykonywania testów

*decyzje co do wykonywania testów

genetycznych przed ujawnieniem się

genetycznych przed ujawnieniem się

objawów choroby

objawów choroby



*jak określić warunki, które pozwalają

*jak określić warunki, które pozwalają

stwierdzić,

że

wykonanie

testu

stwierdzić,

że

wykonanie

testu

genetycznego leży w najlepiej pojętym

genetycznego leży w najlepiej pojętym

interesie badanego

interesie badanego



*czy informacja ta da korzyść czy też może

*czy informacja ta da korzyść czy też może

stać się źródłem dyskryminacji

stać się źródłem dyskryminacji

Ale kto zatrudni pracownika, u

Ale kto zatrudni pracownika, u

którego testy genetyczne wykażą

którego testy genetyczne wykażą

podatność na raka?

podatność na raka?



Dlatego tylko b. ostrożna i rozważna

Dlatego tylko b. ostrożna i rozważna

ocena

możliwych

korzyści

i

ocena

możliwych

korzyści

i

potencjalnych zagrożeń może pomóc

potencjalnych zagrożeń może pomóc

z

perspektywy

społecznej

w

z

perspektywy

społecznej

w

podejmowaniu

racjonalnych

i

podejmowaniu

racjonalnych

i

wyważonych decyzji.

wyważonych decyzji.

2007r. Od momentu, kiedy James D. Watson i Francis

2007r. Od momentu, kiedy James D. Watson i Francis

Crick zaproponowali swój doceniony przyznaniem

Crick zaproponowali swój doceniony przyznaniem

Nagrody Nobla dwuniciowy model strukturalny DNA,

Nagrody Nobla dwuniciowy model strukturalny DNA,

minęły 54 lata. Tyle czasu Watson musiał czekać, by

minęły 54 lata. Tyle czasu Watson musiał czekać, by

zobaczyć swój zsekwencjonowany genom. Crick nie

zobaczyć swój zsekwencjonowany genom. Crick nie

dożył tego momentu, zmarł w 2004 roku.

dożył tego momentu, zmarł w 2004 roku.



Projekt kosztował 1 mln dol. Jego realizacją

Projekt kosztował 1 mln dol. Jego realizacją

zajęły się dwie placówki: Houston's

zajęły się dwie placówki: Houston's

Baylor College of Medicine i należące do

Baylor College of Medicine i należące do

firmy farmaceutycznej Roche

firmy farmaceutycznej Roche

Life Sciences

Life Sciences



Richard Gibbs, dyrektor centrum

Richard Gibbs, dyrektor centrum

sekwencjonowania genomu z Baylor,

sekwencjonowania genomu z Baylor,

poinformował, że u Watsona odnaleziono

poinformował, że u Watsona odnaleziono

kilka mutacji, m.in. predysponującą do

kilka mutacji, m.in. predysponującą do

zachorowania na nowotwór. W wieku

zachorowania na nowotwór. W wieku

dwudziestu kilku lat sławny zoolog

dwudziestu kilku lat sławny zoolog

rzeczywiście stoczył walkę z rakiem skóry.

rzeczywiście stoczył walkę z rakiem skóry.



James D. Watson

James D. Watson



Zgodził się on na udostępnienie danych

Zgodził się on na udostępnienie danych

na temat swojego genomu w Internecie.

na temat swojego genomu w Internecie.



Miałoby to służyć 2 celom:

Miałoby to służyć 2 celom:



1) dalszemu rozwojowi badań oraz

1) dalszemu rozwojowi badań oraz



2) przekonaniu opinii społecznej,

2) przekonaniu opinii społecznej,



że nie należy się obawiać udostępniania

że nie należy się obawiać udostępniania



takich informacji.

takich informacji.



Noblista uważa, że lęki dotyczące dyskryminacji

Noblista uważa, że lęki dotyczące dyskryminacji

na tle genetycznym są nadmierne

na tle genetycznym są nadmierne

rozpowszechniane. Nie powiększą na pewno

rozpowszechniane. Nie powiększą na pewno

nietolerancji, która jest już obecna w naszym

nietolerancji, która jest już obecna w naszym

życiu codziennym.

życiu codziennym.

Siedemdziesięciodziewięcioletni Watson jednak

Siedemdziesięciodziewięcioletni Watson jednak

nie chciał wiedzieć, czy może zapaść na chorobę

nie chciał wiedzieć, czy może zapaść na chorobę

Alzheimera.

Alzheimera.



Wyjaśnił, że skoro nie ma na nią lekarstwa, wielu

Wyjaśnił, że skoro nie ma na nią lekarstwa, wielu

ludziom, w tym jemu samemu, taka świadomość

ludziom, w tym jemu samemu, taka świadomość

nic nie da...

nic nie da...