Alternatywny splicing

Splicing alternatywny – w procesie splicingu łączenie ze sobą różnych egzonów z pre-mRNA na różne sposoby, niekoniecznie po kolei (według genu), czasem z pominięciem niektórych egzonów lub z zachowaniem niektórych intronów. W ten sposób z jednego genu może powstać więcej niż jedna cząsteczka mRNA, co jest źródłem zmienności białek. Jeśli warianty splicingowe mRNA dotyczą sekwencji kodującej, powstałe na matrycy takich mRNA białka różnią się sekwencją aminokwasową, co może powodować np. zróżnicowanie ich funkcji lub lokalizacji w komórce. Splicing alternatywny obszarów niekodujących może wpływać na obecność elementów regulatorowych w mRNA, np. sekwencji wzmacniających translację (enhancerów) czy sekwencji wpływających na stabilność mRNA, a zatem wpływać na ilość produkowanego przez komórkę białka.

Istnieją cztery drogi alternatywnego splicingu:

wykorzystanie różnych promotorów podczas transkrypcji genu.

wykorzystanie różnych sygnałów do poliadenylacji

zachowywanie niektórych intronów

pomijanie niektórych egzonów.

Gen

fragment DNA nadający komórce zdolność do tworzenia jakiegoś RNA (mRNA, tRNA, rRNA i in.), a pośrednio kodujący zwykle także jakieś białko (za pośrednictwem mRNA; mRNA określa budowę określonego białka, a tRNA i rRNA to cząsteczki pomocnicze uczestniczące w tworzeniu białek kodowanych w różnych mRNA; poszczególne rodzaje ogromnie zróżnicowanych cząsteczek mRNA zakodowane są w różnych genach).

Typowe geny zawierają informacje o tym:

jak zbudować jakieś białko (tzn. w jakiej kolejności połączyć aminokwasy w ciągły łańcuch)

w jakich okolicznościach (warunkach) należy to białko tworzyć

z jaką intensywnością i przez jaki czas je wytwarzać

do jakiego przedziału komórki je przesyłać (np. do mitochondriów czy do wakuoli)

u organizmów tkankowych także informację o tym, w których tkankach, w jakiego typu komórkach dany produkt ma powstawać.

Geny organizmów eukariotycznych zawierają część kodującą, zawierającą odpowiedź na powyższe pytania (1) i (4) oraz odcinki regulatorowe, wyznaczające odpowiedź na pozostałe z powyższych pytań. Wśród odcinków regulatorowych szczególnie ważna rola przypada odcinkowi poprzedzającemu część kodującą i zwanemu promotorem. Tuż za częścią kodującą znajduje się odcinek regulatorowy zwany terminatorem, zawierający polecenie przerwania transkrypcji i poddania transkryptu modyfikacjom określającym jego trwałość.

By mówić o kolejności składników genu, trzeba określić, gdzie jest jego początek, a gdzie koniec i która z dwóch nici składająca się na cząsteczkę DNA jest analizowana. Przyjęto, że opisując DNA, omawia się tę nić, która ma sekwencję zbliżoną do sekwencji transkryptu, a nie komplementarną do transkryptu. Inaczej mówiąc analizuje się nić, która podczas transkrypcji nie jest wykorzystywana jako matryca, ale która zawiera sekwencję transkryptu (przy uwzględnieniu wszystkich podstawowych różnic pomiędzy RNA, a DNA). Analizę tej sekwencji zaczyna się od końca 5'. Fragmenty położone bliżej końca 3' uważane są za położone dalej, czy, jak się czasem pisze, "niżej" w obrębie genu.

U organizmów prokariotycznych kilka części kodujących różnych genów może korzystać z tego samego promotora i innych pomocniczych sekwencji (por. operon). Zarówno u organizmów prokariotycznych, jak i eukariotycznych (znacznie częściej jednak u tych ostatnich) część kodująca genu może zawierać fragmenty (sekwencje), których kopii nie ma w dojrzałych, gotowych do działania, cząsteczkach mRNA. Takie wstawki w części kodującej, początkowo przepisywane na mRNA, a później z niego usuwane, nazywamy intronami. Fragmenty części kodującej genu, które pozostają po wycięciu intronów z pierwotnego transkryptu i składają się na dojrzały mRNA, nazywane są eksonami (albo – bardziej po polsku – egzonami). Czasami (choć rzadko) jeden gen jest składnikiem intronu innego genu. U organizmów prokariotycznych, a także (częsciej) u wirusów, zdarza się też, że ten sam odcinek DNA bywa wykorzystywany jako składnik kilku różnych genów, zależnie od sposobu jego odczytywania (tak jak np. zapis "maskarada" może być odczytany jako jedno słowo, albo zbitka słów "maska" + "rada", albo nawet "maska"+"kara"+"rada"). W przypadku DNA może się też zdarzyć (choć rzadko), że jedna informacja (gen) zapisana jest na jednej nici, a inna na drugiej, komplementarnej nici (sekwencje obu genów odczytywane są wtedy w przeciwnych kierunkach, a ich koniec i początek nie pokrywają się). Oznacza to oczywiście, że komórkowe mechanizmy transkrypcji, obróbki transkryptów i biosyntezy białek wykazywać mogą pewną (bardzo ograniczoną) swobodę w odczytywaniu informacji genetycznej.

locus

określony obszar chromosomu zajmowany przez gen. W obrębie chromosomu znajduje się wiele różnych loci, stanowią one rodzaj logicznych pojemników na samodzielne, ustrukturalizowane fragmenty informacji genetycznej, nazywane genami. W określonym locus mogą się znaleźć różne warianty związanego z nim genu (różniące się sekwencją nukleotydów w DNA); warianty te są nazywane allelami.

Wyodrębnienie loci w chromosomie jest możliwe m.in. dzięki badaniu odcinków DNA wymienianych podczas zjawiska crossing-over. Przyporządkowanie wszystkich loci do konkretnych miejsc określonych chromosomów nosi nazwę mapy genowej lub mapy genetycznej.

Podczas sekwencjonowania DNA podaje się rozmiar określonego locus oraz jego przesunięcie względem innych znanych punktów łańcucha DNA; wielkości te wyraża się w jednostkach bp (odpowiadających liczbie nukleotydów wzdłuż pojedynczej nici DNA). W różnych cząsteczkach DNA, wielkość w bp może być różna i locus oznacza się na podstawie innych cech podobieństwa, często odwołując się do zwyczajowej nazwy, najczęściej historycznie związanej z wcześniej znanym, występującym w pobliżu, kodującym genem.

Pojęcie locus jest również używane w opisie charakterystycznych miejsc chromosomu nie będących genami; mogą to być dowolne, wydzielone odcinki opisywanego DNA o dobrze określonej lokalizacji (zobacz np. markery genetyczne). Fragmenty DNA niebędące genami podlegają szczególnie dużej zmienności w obrębie populacji w związku z czym ich badanie pozwala na ustalanie stopnia pokrewieństwa. Przykładowo, nie zawierający żadnego genu locus 17.5-kb w DNA człowieka jest badany porównawczo dla potwierdzenia tożsamości[1][2].

O locus można mówić również w odniesieniu do lokalizacji określonej sekwencji w RNA.

Z założenia locus określonego genu jest stałe. Obserwuje się jednak odstępstwa od tej reguły. Geny o zmiennym locus to tzw. transpozony (geny skaczące, geny wędrujące), czyli fragmenty DNA, które zmieniają swoje locus na chromosomie, mogą się również przełączać pomiędzy różnymi chromosomami.

Allel

jedna z wersji genu w określonym miejscu (locus) na danym chromosomie homologicznym. Allele tego samego genu różnią się jednym lub kilkoma nukleotydami. Występowanie więcej niż jednej wersji danego genu określa się jako polimorfizm. Dzięki zdegenerowaniu kodu genetycznego tylko część tych różnic przekłada się na różnice w budowie kodowanych białek. Powoduje to zróżnicowanie właściwości cząsteczek białka kodowanego przez różne allele tego samego genu.

Odstępstwa od praw Mendla[edytuj]

Allele mogą też być kodominujące, jak to jest w przypadku grup krwi. Przyjęto, że allele jednego genu oznacza się różnymi wariantami tej samej litery. W puli genowej populacji na ogół występuje wiele alleli tego samego genu, przy czym allele te mogą mieć różny porządek recesji, dominacji lub kodominacji.

Zespół łamliwego chromosomu X

(zespół kruchego chromosomu X, zespół Martina-Bella] – choroba genetyczna cechująca się obniżeniem poziomu rozwoju intelektualnego różnego stopnia, i której niektóre objawy behawioralne pokrywają się z objawami charakterystycznymi dla autyzmu

Mutacja w genie FMR, zlokalizowanym na chromosomie X. Jest to mutacja dynamiczna – polega na powieleniu segmentu genu o sekwencji nukleotydów CGG. 65-200 powtórzeń to tzw. premutacja, najczęściej nie dająca objawów chorobowych, ale mająca tendencję do "wydłużania się" w kolejnych pokoleniach. Ponad 200 powtórzeń to pełna mutacja, która daje objawy u wszystkich obciążonych nią chłopców i u około połowy dziewczynek.

Białko FMRP, kodowane przez gen FMR1 jest niezbędne do prawidłowego rozwoju synaps między neuronami odpowiedzialnymi m.in. za procesy uczenia się i zapamiętywania. Jego brak powoduje opóźnienie dojrzewania neuronów, ale prawdopodobnie ich nie uszkadza ani nie prowadzi do ich obumierania, co daje szansę na opracowanie leków łagodzących objawy choroby nawet u osób dorosłych.

Penetracja genu

– częstość pojawiania się cechy warunkowanej przez dany gen w fenotypie osobnika posiadającego ów gen. Penetracja wyrażana jest jako stosunek liczby osobników posiadających cechę warunkowaną przez dany gen do całkowitej liczby osobników posiadających ten gen[1]. Penetracja genu może być pełna, gdy dany gen przejawia się fenotypowo u wszystkich osobników posiadających ten wariant genu, bądź niepełna, gdy gen ze względu na środowisko przejawia się, bądź też nie.

SPRZĘŻENIE GENÓW

zjawisko przekazywania potomstwu razem dwóch lub więcej genów (zw. genami sprzężonymi), zlokalizowanych w jednym chromosomie; geny sprzężone podlegają w ograniczonym stopniu rekombinacji, dziedziczą się niezgodnie z drugim prawem Mendla; s.g. może zostać przerwane wskutek wymiany odcinków chromosomów (crossing-over) i wskutek translokacji; im dalej od siebie położone są dwa geny w chromosomie, tym crossing-over między nimi występuje częściej i sprzężenie między nimi jest słabsze; zazwyczaj geny leżące bardzo blisko siebie są przekazywane z pokolenia na pokolenie; wszystkie geny znajdujące się w jednym chromosomie stanowią grupę genów sprzężonych.

Imprinting genomowy

-rodzicielskie piętno genomowe, naznaczenie genetyczne − polega na różnym stopniu metylacji genów w komórkach jajowych i komórkach plemnikowych. Gen jest metylowany na allelu pochodzącym od jednego z rodziców. Nakładanie imprintingu zachodzi w czasie gametogenezy. Wtedy jest znoszony wzór metylacji odziedziczony po rodzicach i nakładany nowy, zależny od płci. Do zmetylowango nukleotydu nie mogą się przyczepić czynniki transkrypcyjne, co powoduje wyciszenie genu.

Zjawisko to pozwala zapobiegać partenogenezie, która jest możliwa u niewielkiej liczby gatunków (np. u pszczół) i powoduje zmniejszenie zmienności organizmów. Imprinting jest wynikiem konkurencji materiału genetycznego żeńskiego (przekazywanie genów, wychowanie potomstwa) i męskiego (odżywianie i rozwój zarodka).

Konsekwencje zaburzeń imprintingu

zaśniad groniasty (nowotwór embrionalny; 2n pochodzi tylko od ojca, powstaje np. w wyniku polispermii, a materiał genetyczny od matki jest eliminowany);

potworniak jajnika; 2n pochodzi tylko od matki, brak zapłodnienia, komórka jajowa włącza II ciałko kierunkowe

zespół Pradera-Williego i zespół Angelmana. Oba powstają w wyniku zaburzeń imprintingu fragmentu chromosomu 15 [15(q11q13)] - brak imprintingu ojcowskiego powoduje zespół Pradera-Williego, a brak imprintingu matczynego zespół Angelmana.

5'UTR

5' obszar nieulegający translacji - nieulegająca translacji część mRNA położona w kierunku 5' od sekwencji kodującej.

Na obszarze 5'UTR mogą się znajdować różne sekwencje sygnałowe. Geny bakterii i wirusów mogą zawierać na tym obszarze sekwencje wpływające na ekspresję tych genów. Przykładem takich sekwencji występujących przede wszystkim u bakterii są ryboprzełączniki. U eukariontów mogą to być sekwencje wiążące białka, które wpływają na stabilność mRNA lub na jego translację, np. elementy odpowiadające na żelazo (IRE, ang. iron responsive elements), a także sekwencje wspomagające inicjację translacji.

Autosomy

wszystkie chromosomy kariotypu, z wyjątkiem allosomów, czyli chromosomów płciowych. U organizmów diploidalnych autosomy występują w parach (chromosomy homologiczne), u poliploidalnych jest ich odpowiednio więcej.

U różnych organizmów liczba autosomów jest różna, np. u ludzi występują 22 pary autosomów ponumerowane od największego do najmniejszego.

Chromosomu X inaktywacja

,

hipoteza Lyon, hipoteza zakładająca, iż w czasie wczesnego rozwoju zarodkowego w komórkach somatycznych samic ssaków (także kobiet) inaktywacji (unieczynnieniu) ulega jeden z chromosomów X.

Proces ten przebiega losowo, tzn. w niektórych komórkach nieczynny jest metabolicznie chromosom X pochodzący od matki, w innych - pochodzący od ojca. Stan ten przenosi się na komórki potomne i utrzymuje się do końca życia osobnika.

Cytologicznym odpowiednikiem nieaktywnego, silnie skondensowanego chromosomu X jest chromatyna płciowa, powstająca w wyniku inaktywacji chromosomu X. Hipoteza wyjaśnia równowartościowość genetyczną samca i samicy (mimo że mają różną liczbę chromosomów X).

Chimera

- organizm zbudowany z komórek różniących się genetycznie. W świecie roślin, chimera pojawia się na skutek zaburzeń mitozy w stożku wzrostu i czasami w wyniku szczepienia roślin (np: Laburnocitisus 'Adamii'). Natomiast wśród zwierząt, chimery mogą powstać np. wskutek podwójnego zapłodnienia komórki jajowej, połączenia zarodków lub częściowej wymiany komórek pomiędzy zarodkami. Powstały osobnik ma niektóre narządy zbudowane z komórek o innym składzie chromosomów niż reszta jego organizmu. U człowieka za mozaikę genetyczną uznaje się bliźnięta dwujajowe, jeśli - w wyniku wspólnego krwioobiegu w okresie płodowym - każde z nich posiada domieszkę komórek krwi drugiego partnera.

chimera zwierzęca

Sztucznie chimery otrzymuje się przenosząc tkanki, narządy lub inne części pomiędzy organizmami. W medycynie taką procedurą są przeszczepy tkanek (przetaczanie krwi, przeszczepy szpiku kostnego) i narządów (skóry, rogówki, serca, nerek i innych).

W badaniach biologicznych chimery tworzy się z komórek różnych organizmów. Zdarza się, że są to organizmy różnych gatunków – na przykład w 1984 wyhodowano chimerę nazwaną geep, powstałą z połączenia na embrionalnym etapie rozwoju komórek kozy i owcy

Punkty kontrolne uszkodzenia DNA – check pointy

Podczas normalnych podziałów komórek, przebieg ich cyklu komórkowego jest kontrolowany pod względem prawidłowości przebiegu tego procesu w tak zwanych punktach kontrolnych cyklu komórkowego (ang. cell cycle checkpoints). Punkty kontrolne cyklu znajdują się na granicy fazy G1 i fazy S oraz pod koniec fazy G2, tuż przed podziałem mitotycznym, a także podczas samego podziału. Gdy maszyneria kontrolna wykryje uszkodzenie DNA podczas któregoś z punktów kontrolnych, zdarzenie to zatrzymuje cykl komórkowy (i ewentualnie kieruje komórkę na szlak apoptozy), co daje komórce czas na naprawę uszkodzenia przed przejściem do następnego etapu. Rozpoznanie uszkodzenia DNA jest dokonywane głównie przez wielkocząsteczkowy kompleks białkowy określany jako BASC. W skład tego kompleksu wchodzą między innymi białka BRCA1 and ATM. ATM wykrywa uszkodzenie i przekazuje sygnał białku p53. p53 aktywuje wtedy odpowiednie geny, prowadząc albo do apoptozy, albo do zatrzymania komórki w cyklu komórkowym zanim wejdzie w fazę S cyklu.

W punkcie kontrolnym G1/S replikacja DNA ulega wstrzymaniu, a następnie białko p53 aktywuje mechanizm apoptozy. Aby komórka weszła w fazę S cyklu, wymagana jest obecność kinazy zależnej od cyklin CDK2 i cykliny E. Białko p53 dezaktywuje kompleks CDK2/cyklina E na drodze fosforylacji. Białko p53 jest kluczowe w mechanizmach zapobiegania nowotworzeniu u bywa nazywane "strażnikiem genomu"

W punkcie kontrolnym G2/M komórka jest zatrzymana zanim ulegnie podziałowi mitotycznemu, dopóki naprawa DNA nie zostanie zakończona; główną rolę odgrywa tu białko p21 dezaktywujące kompleks CDK1/cyklina B kontrolujący ten punkt cyklu [potrzebne źródło].

Punkt kontrolny wrzeciona podziałowego jest obecny już w trakcie samego podziału. W tym okresie cyklu rozdział chromosomów może ulec wstrzymaniu dopóki nie wszystkie chromosomy nie zostaną prawidłowo przyłączone do włókien wrzeciona podziałowego. Proces ten kontrolują liczne czynniki, w tym białko APC. Mutacje w genie APC wiążą się z ryzykiem raka jelita grubego na tle rodzinnej polipowatości gruczolakowatej [potrzebne źródło].

Zidentyfikowano również punkt kontrolny wewnątrz fazy S cyklu. Aktywacja tego punktu kontrolnego zależy od dwóch kinaz białkowych, ATM i ATR. ATM odpowiada na uszkodzenia podwójnej nici DNA i przerwania struktury chromatyny[22], podczas gdy ATR odpowiada głównie na zatrzymanie widełek replikacyjnych [potrzebne źródło]. Kinazy te fosforylują specyficzne białka uruchamiajac kaskadę transdukcji sygnału, prowadzącą ostatecznie do zatrzymania cyklu.

Mutacja założycielska

– jest to specyficzny typ mutacji charakteryzującej się identyczną sekwencją odcinka DNA u wszystkich osób dotkniętych daną mutacją. Osoby obarczone konkretną mutacją założycielską posiadają wspólnego przodka, u którego wystąpiła ona po raz pierwszy. Na podstawie badania długości fragmentów DNA zawierających mutację, można w przybliżeniu określić czas jej powstania. Dane o rozprzestrzenieniu konkretnej mutacji umożliwiają zrekonstruowanie procesów migracji osobników konkretnej populacji

Np.:

hemochromatoza – mutacja w genie HFE

anemia sierpowata – mutacja w genie HbS

mukowiscydoza – mutacja w genie CFTR

zakrzepica – mutacja w genie FV Leiden

tolerancja laktozy – mutacja w genie LCT

toksyczność alkoholu – mutacja w genie ALDH2

głuchota – mutacja w genie GJB2

ślepota – mutacja w genie ABCA4

fenyloketonuria

Fotoliaza

– enzym wiążący komplementarne nici DNA i rozbijający dimery pirymidynowe, które powstają wskutek ekspozycji na UV. Dimery pirymidynowe powstają, gdy para tymin lub cytozyn tej samej nici DNA połączy się ze sobą, tworząc zniekształcenie struktury podwójnej helisy w miejscu uszkodzenia. Fotoliaza wykazuje wysokie powinowactwo do tych zmienionych fragmentów DNA i odwracalnie wiąże zmienioną cząsteczkę DNA, a następnie rozbija dimer wykorzystując zaabsorbowaną energię świetlną. Fotoliazy jako enzymy naprawy DNA działają, gdy na komórkę pada promieniowanie świetlne (preferencyjnie niebieska i fioletowa część pasma). Ten proces naprawy nazywany jest fotoreaktywacją.

Fotoliazy są flawoproteinami i posiadają dwa absorbujące światło kofaktory. Wszystkie fotoliazy zawierają zredukowany FAD; w zależności od drugiego kofaktora, którym może być pteryna metylenotetrahydrofolian (MTHF) albo deazaflawina 8-hydroksy-7,8-didemetylo-5-deazaryboflawina (8-HDF), dzielą się, odpowiednio, na fotoliazy folianowe i fotoliazy deazaflawinowe. Chociaż tylko FAD odpowiada za aktywność enzymatyczną fotoliaz, drugi kofaktor znacząco przyspiesza tempo reakcji w warunkach słabego oświetlenia. Reakcja enzymatyczna zachodzi dzięki przepływowi elektronów, gdzie zredukowany kofaktor FADH2 działa jako donor elektronów, rozbijających dimer pirymidynowy.

Fotoliazy są obecne u prokariontów, a także u niższych eukariontów (drożdży). Nie stwierdzono białek o aktywności fotoliaz u ludzi. Jednakże wiele wyższych eukariontów, w tym człowiek, wykazuje ekspresję białek o znacznej homologii wobec fotoliaz, zwanych kryptochromami, które są zaangażowane w zależne od nasłonecznienia aktywności biologiczne, takie jak rytmy okołodobowe

Mukowiscydoza

Mukowiscydoza jest chorobą dziedziczną, która występuje u osób posiadających nieprawidłowy gen na chromosomie 7. Choroba jest dziedziczona w sposób autosomalny recesywny.

JEST MUTACJĄ NIESYMETRYCZNA

mutacje mutatorowe

zwiększają częstość mutacji spontanicznych (np. mutacje w genach kodujących pol DNA obniżające wierność replikacji)

mutacje antymutatorowe- obniżają częstość mutacji spontanicznych

Mikrosatelity

- Sekwencje mikrosatelitarne (STR – short tandem repeats) to sekwencje zawierające od 10 – 50 powtórzeń motywu o długości do 6 par zasad.

-TANDEMOWE

-

Mikrosatelity mogą występować jako powtórzenia sekwencji identycznych np. (AAAGT)5, lub w formie podzielonej krótkimi wstawkami składającymi się z kilku nukleotydów np.

(AAAGT)5TCG(AAAGT)5CTGA(AAAGT)5. Istnieją także mikrosatelity złożone jako ciąg dwóch lub więcej typów motywów powtarzających się np. (AAAGT)5(ATG)3(AAAGT)5(ATG)3.

Mikrosatelity występują z dużą częstością w genomach eukariotów. Poszczególne rodzaje mikrosatelitów występują z różną częstością u różnych gatunków.

Częstość mutacji w tych sekwencjach jest niewielka.

Transgresja

– zjawisko polegające na pojawieniu się wśród osobników z pokolenia F2 osobników u których zakres zmienności cechy przekracza zakres zmienności tej cechy u pokolenia rodzicielskiego. Taka sytuacja może nastąpić gdy cecha jest ilościowa (np. wzrost lub waga[1]) i determinowana przez geny kumulatywne

Pseudogen

– niedziałająca kopia genu, na przykład zawierająca błędy w obszarze kodującym co sprawia, że zawartej w nim informacji genetycznej nie można odczytać. Pseudogeny powstają na drodze duplikacji genu i uszkodzenia dodatkowej kopii, lub na drodze retropozycji, czyli odwrotnej transkrypcji mRNA danego genu i integracji do genomu. Retropseudogeny nie posiadają sekwencji regulatorowych.

Zastosowania kliniczne PCR

-potwierdzenie/wykluczenie ojcostwa

-klonowanie

-kryminalistyka

-diagnostyka wielu chorób

-badanie powiązań genetycznych

-wyjaśnianie mechanizmu badanej choroby

-wyjasnianie ewolucyjnych powiazań mdz. Gatunkami

-wykrywanie mutacji

Organizmy transgeniczne

Organizmy transgeniczne, inaczej GMO, czyli Organizmy Modyfikowane Genetycznie, w tłumaczeniu na j. angielski Genetically Modified Organism, organizmy te zawierają we własnym genomie obce geny, które pochodzą z innego organizmu. Takimi modyfikacjami organizmów i ich genomów zajmuje się specjalna dziedzina zwana inżynierią genetyczną. Ta dziedzina nauki zajmuje się wyizolowywaniem materiału genetycznego z dowolnego organizmu i jego namnożeniem.

Wspomniana modyfikacja polega na wszczepieniu fragmentu DNA do, genomu, który modyfikujemy z innego organizmu, dla którego charakterystyczna jest pewna dana cecha. Może ona także polegać na modyfikacji genu, lub na usunięciu go z organizmu.

Nazwa organizmy transgeniczne bierze się stąd, że na przenoszony gen mówimy inaczej transgen. Transgen jest przenoszony do genomu gospodarza i na stałe do niego włączony, od tej pory będzie on dziedzicznie przenoszony z pokolenia na pokolenie, znaczy to, że genom nie utraci transgenu.

Modyfikacje transgeniczne stosuje się także u roślin, mają one na celu wytworzenie takiego organizmu, który byłby odporny na choroby, szkodniki, zamiany pogodowe, czy zasolenie gleby, także po to, aby zachował dłuższy okres świeżości. Pierwszą zmodyfikowaną rośliną był tytoń, natomiast pierwszym organizmem GMO wprowadzonym do obrotu był pomidor, który dłużej pozostawał świeży, nawet w czasie długiego transportu. Modyfikacje genomu stosowane u zwierząt to przede wszystkim te, które powodują szybszy wzrost, uodparniają na choroby, lut te stosowane u krów powodują u nich większą produkcję mleka.

W ustawie o GMO znaleźć można definicję dotyczącą organizmów modyfikowanych genetycznie, które są inne niż organizm człowieka i w których materiał genetyczny nie jest zmieniany poprzez naturalne metody np. krzyżowania lub naturalnej kombinacji, stosuje się to inne metody takie, jak:

Technika z użyciem wektorów, która pozwala na włączenie materiału genetycznego do innego organizmu lub rekombinacji DNA z użyciem wektorów. Materiał genetyczny jest włączany do wirusa, plazmidu a następnie przekazywany jest w tej formie do organizmu biorcy, który zdolny jest do ciągłego powielania tego włączonego genomu.

Technika bezpośredniego włączenia materiału genetycznego do organizmu biorcy, który został wcześniej specjalnie przygotowany, są to m.in.: mikro- oraz makroiniekcja, mikrokapsułkowanie

Techniki polegające na połączeniu genomu co najmniej dwóch różnych komórek. W wyniku tego procesu powstaje nowa komórka, która jest w stanie przekazać swój materiał genetyczny komórkom potomnym, przy czym materiał ten jest różny od wyjściowego. Metody te nie występują w przyrodzie.

Modyfikacje roślin

Rośliny najczęściej modyfikowane to te, które mają znaczenie gospodarcze, a ich modyfikacje mają na celu nadanie im cech szczególnie pożądanych przez człowieka, czyli np. większa trwałość, odporność na czynniki zewnętrzne takie jak: zmiana warunków pogodowych, szkodniki, wirusy i grzyby. Ważna jest także ochrona roślin poprzez zwiększenie odporności na herbicydy, lub poprawa jakości owoców lub warzyw poprzez polepszenie smaku, czy zapachu. Modyfikacja roślin ozdobnych ma na celu ich utrwalenie i nadanie im intensywniejszego koloru.

Uodporniono banany na wirusy oraz grzyby na które są narażone szczególnie w transporcie, gdzie dochodzi do ich uszkodzeń

Kapustę zmodyfikowano aby miała mniejsze wymiary, a także aby była odporna na szkodniki

Zwiększono kruchość selera

W większości modyfikuje się rośliny, które mają znaczenie dla człowieka.

Modyfikacje genetyczne u zwierząt.

U zwierząt prowadzone modyfikacje służą w celu uzyskania osobników o cechach pożądanych głównie w hodowli, tj. uodpornienie zwierząt na choroby, modyfikacje prowadzące do produkcji substancji, które mają wykorzystanie w farmacji takich, jak enzymy, białka lub inne substancje, także do szybszego zwiększania masy przez np. świnie, czy ryby.

W przeciwieństwie do roślin modyfikacje te nie są tak powszechne, gdyż sam proces wiąże się z różnymi trudnościami, jest on skomplikowany a jego przebieg trwa długo i jest kosztowny. Problem tkwi również w tym, iż modyfikowane zwierzęta narażone są często na choroby, lub nierzadko są bezpłodne. Nie jest możliwym zakup zwierzęcia transgenicznego.

Przykłady transgenicznych zwierząt:

Wykorzystywanie zwierząt jako bioreaktorów. W celu wytworzenia leków stosuje się modyfikacje pozwalające na tworzenie odpowiednio zmienionych genetycznie białek w organizmie zwierzęcia. Takiej modyfikacji podlegają przede wszystkim owce, krowy, czy kozy produkujące mleko, w którym znajdują się pożądane białka. Produkuje się antytrombinę, która jest ludzkim enzymem odpowiedzialnym za krzepliwość krwi. Dzięki niemu możliwa jest kontrola w powstawaniu zakrzepów. Produkowana jest także antytrypsyna, którą stosuje się w przypadku choroby rozedmy płuc, a także erytropoetynę skuteczną w leczeniu anemii.

Czy monoploidy są płodne?

Zarodek haploidalny rozwija się i wyrastają ROŚLINY HAPLOIDALNE. Są bezplłodne ale rosną.

Płodność jest poprzedzona procesem mejozy i powstaniem gamet. W procesie mejozy konieczna jest koniugacja chromosomów. Monoploidy mają jeden zestaw. chromosomy nie mają homoloda, nie dochodzi do koniugacji, w dalszych stadiach podziałów mejotycznych ,,układ'' głupieje i jeśli powstają gamety to są one niefunkcjonalne bo nie mają prawidłowych zestawów chromosomów

podobne zjawisko występuje u innych organizmów o niezbalansowanej liczbie chromosomów.

; somików, mieszańców międzygatunkpwych, poliploidów nieparzystch:pentaploidów, triploidów......

Zdarzają się tu osobniki płodne ale większość jest bezpłodna.

Kliniczne zastosowania analizy sprzężeń

- lokalizacja loci odpowiedzialnych za choroby

-diagnostyka obecności mutacji

mutacja supresorowa,

-mutacja wtórna, zlokalizowana w innym miejscu niż mutacja pierwotna, odtwarzająca w całości lub częściowo funkcję genu utraconą w wyniku mutacji pierwotnej; w odróżnieniu od → mutacji powrotnej, m. s. likwiduje skutki mutacji pierwotnej; m. s. może zajść w obrębie genu zmutowanego w wyniku mutacji pierwotnej – m. s. wewnątrzgenowa lub zupełnie innego genu – m. s. międzygenowa.

Rola genu Rb

RB (pRb, Rb) – białko kodowane przez gen supresorowy RB1. Gen RB1 jest zmutowany w wielu typach nowotworów człowieka[2]. Nazwa białka RB pochodzi od siatkówczaka (retinoblastoma), nowotworu spowodowanego mutacjami w obydwu allelach kodującego białko genu RB1. Białko RB w komórkach jest obecne zazwyczaj jako fosfoproteina, i jest substratem reakcji fosforylacji przeprowadzanej przez liczne białka enzymatyczne z rodziny kinaz. Udowodnioną funkcją białka RB jest zapobieganie podziałowi komórki przez zatrzymanie cyklu komórkowego. Niefunkcjonalne białko RB nie zapobiega podziałom komórek, stąd udowodniony związek między mutacjami z utratą funkcji w genie RB1 a niekontrolowanymi podziałami komórek nowotworu.

RB należy do rodziny białek "kieszeniowych" (ang. pocket protein family), tak jak białka p107 i p130, wiąże bowiem inne białka w kieszeni utworzonej przez łańcuchy polipeptydowe[3][4]. Onkogenne białka jak te produkowane przez komórki zainfekowane wysoce onkogennymi typami wirusów brodawczaka ludzkiego mogą wiązać i unieczynniać białko RB, prowadząc do rozwoju nowotworu.

INWERSJA PERICENTRYCZNA

INWERSJA PARACENTRYCZNA

Obejmuje centromer. Podczas Crossing - over w pętli inwersyjnej łączą się końce chromatyd każdego chromosomu, każda z nich posiada pojedynczy centromer, więc mogą w całości normalnie segregować się w mejozie i przechodzić do gamet (niestety wytworzone zygoty nie są zdolne do życia u obu płci, ponieważ nie są zbalansowane). Podczas mejozy koniugacja odwróconego regionu z chromosomem niehomologicznym hamuje crossing – over.

Centromer jest poza obszarem mutacji. Podczas rekombinacji w mejozie (w pachytenie) w pętli inwersyjnej powstaje jedna zrekombinowane chromatydadicentryczna (z dwoma centromerami) i fragment acentryczny (bez centromeru). W anafazie pierwsza chromatyda ulega rozerwaniu, druga nie przechodzi do komórki potomnej w ogóle, efektem czego jest powstanie dwóch niekompletnych chromosomów.

Inwersja chromosomowa paracentryczna − rodzaj mutacji, pojawiającej się w genomie, w wyniku, której chromosom ulega pęknięciu w dwóch miejscach, a powstały swobodny fragment ulega przed ponownym wbudowaniem do chromosomu odwróceniu o 180°. Odwrócony fragment nie zawiera centromeru.

DETERMINACJA PŁCI (u człowieka idrosophila)

zespół procesów różnicujących rozwój organizmów rozdzielnopłciowych w kierunku żeńskim (samice) lub męskim (samce). Istnieją 4 typy determinacji płci. U człowieka i ssaków płeć determinowana jest przez dwa chromosomy płci: X i Y. Samice mają w komórkach ciała po dwa chromosomy X (układ XX). Samce natomiast mają chromosomy X i Y (układ XY). Płeć potomka jest zdeterminowana w momencie zapłodnienia. chromosomy płci. Podobne typy determinacji płci jak u człowieka i ssaków występują u wielu innych zwierząt i niektórych roślin. Na przykład u ptaków: układ XX - to samiec, a XY - samica. U muszki owocowej jest odmienny typ determinacji płci. Chromosom Y nie jest wyznacznikiem płci męskiej. O płci decyduje stosunek liczby chromosomów X do liczby autosomów.

determinacja płci, procesy prowadzące do wykształcenia osobników męskich i żeńskich u organizmów rozdzielnopłciowych; istnieją dwa rodzaje determinacji płci – d. p. genetyczna, związana z obecnością → chromosomów płci, i d. p. środowiskowa, wywołana działaniem czynników środowiska; działanie odpowiednich genów znajdujących się w chromosomach płci prowadzi do powstania płci żeńskiej lub męskiej; u człowieka płeć żeńska warunkowana jest obecnością dwóch chromosomów X, męska – chromosomów X i Y (ten typ d. p. występuje u wielu innych gatunków ssaków, owadów i roślin; u niektórych gatunków zwierząt, np. motyli i ptaków, jest układ odwrotny, u innych, np. pluskiew i koników polnych, układ XX u samic i X0 u samców; u muszki owocowej (Drosophila) płeć zależy od stosunku liczby chromosomów X do autosomów; u żądłówek (pszczoły) osobniki partenogenetyczne, haploidalne są samcami, a powstające z zapłodnionych jaj – samicami; środowiskowa d. p. występuje np. u żółwi i niektórych krokodyli, kórych płeć nie jest od początku zdeterminowana, a temperatura, w której rozwijają się jaja, powoduje powstanie samców lub samic; u szczetnicy (Bonellia) larwy nie są płciowo zdeterminowane, przyczepiając się do samicy stają się samcami, wolno żyjące – samicami; o płci decydują w takich sytuacjach hormony.

Polimeraza RNA II – co koduje?

Polimeraza RNA II (Pol II) syntetyzuje pre-mRNA i większość snRNA, polimeraza RNA I (Pol I) transkrybuje część rRNA, a polimeraza RNA III (Pol III) odpowiada za syntezę tRNA, 5S rRNA i innych małych jądrowych RNA.

Wiele promotorów genów transkrybowanych przez jądrową polimerazę RNA II zawiera sekwencję TATA (ang. TATA box) położoną ok. 25 par zasad przed miejscem rozpoczęcia transkrypcji. Sekwencja ta jest rozpoznawana przez białko TBP (ang. TATA-box binding protein), które staje się zalążkiem kompleksu preinicjacyjnego. Drugą sekwencją rozpoznawaną przez ogólne czynniki transkrypcyjne jest sekwencja otaczająca miejsce startu transkrypcji (+1). Polimeraza RNA II wiąże się do kompleksu preinicjacyjnego i rozpoczyna transkrypcję. Do inicjacji transkrypcji przez polimerazę RNA II in vivo konieczny jest też kompleks białkowy zwany Mediatorem. W regulacji transkrypcji u eukariontów mogą brać udział także inne czynniki transkrypcyjne wiążące się z sekwencjami enhancerów i silencerów, często położone w znacznej odległości od miejsca inicjacji transkrypcji. Do rozpoczęcia transkrypcji przez polimerazę RNA I i III potrzebne są inne sekwencje oraz zestaw ogólnych czynników transkrypcyjnych specyficznych dla tych polimeraz.