Uwzględniając rodzaj organizmu, przedstaw podział i opisz typy RNA.
Cały RNA:
a) RNA kodujący (wszystkie organizmy) 4% całości:
- pre-mRNA (hnRNA) (tylko eukarioty) →mRNA (wszystkie organizmy)
b) RNA niekodujący 96% całości (wszystkie organizmy):
- rRNA (wszystkie organizmy)
- tRNA (wszystkie organizmy)
- snRNA (tylko eukarioty)
- scRNA (tylko eukarioty)
- snoRNA (tylko eukarioty)
- tmRNA oraz różne inne rodzaje RNA (tylko bakterie)
mRNA
-ang. Messenger RNA
-jest pojedynczą cząsteczką RNA
-rozmiar zależy od rozmiaru białka 1000 do 10 000 nukleotydów
-miejsce syntezy- nukleoplazma
-jest nietrwały, ulega degradacji, wkrótce po syntezie białka
tRNA
-ang. transfer RNA
-zwany transferowym (transportującym) RNA, służy do odczytywania kodu genetycznego i transportu odpowiednich aminokwasów do rybosomu w trakcie procesu translacji
-Rozmiar: od 65 do 110 nukleotydów (zwykle 76)
-występuje w komórkach wszystkich organizmów
-w cząsteczce tRNA można wyróżnić 4 główne ramiona (pętle):
Pętla dihydrouracylowa DHU, Pętla ramienia antykodonowego, Ramię zmienne, Pętla pseudouracylowa TΨC, Ramię akceptorowe
rRNA
-czyli rybosomalne RNA - to grupa kwasów rybonukleinowych wchodzących w skład rybosomu, -funkcja: strukturalny szkielet dla rybosomu
-rRNA to najliczniejsza klasa RNA w komórce; stanowi ponad 80% całego RNA w aktywnie dzielących się bakteriach
tmRNA
-transportująco-informacyjny RNA
-występuje u większości prokariota
-cząsteczki wyglądają jak tRNA przyłączony do mRNA
-Zaznaczają białka, które zostały nieprawidłowo zsyntetyzowane, wyznaczając je do degradacji
snRNA
- ang. small nuclear RNA - „małe jądrowe” RNA
-pełnią ważną funkcję w procesie wycinania intronów z prekursorów mRNA (pre-mRNA).
-biorą udział w procesach obróbki pierwotnego transkryptu takich jak np. splicing
snoRNA
-snoRNA pełnią biologiczną funkcję głównie na terenie jąderka dopiero po połączeniu w kompleksy z białkami i utworzeniu tzw. małych jąderkowych rybonukleoprotein
-W większości kompleksy snoRNP biorą udział w modyfikacji chemicznej nukleotydów w rRNA i snRNA,
scRNA
-ang. small cytoplasmic RNA - „małe cytoplazmatyczne” RNA
-selekcjonują białka przeznaczone do transportu
-syntetyzowane są w szorstkim reticulum endoplazmatycznym i cytozolu
Wyjaśnij na czym polega proces replikacji.
Replikacja to synteza nowych cząsteczek DNA, prowadząca do podwojenia ilości DNA. Dzięki replikacji podczas mitozy komórka potomna otrzymuje tyle DNA ile miała komórka macierzysta. Replikacja polega na łączeniu nukleotydów przy udziale enzymów zwanych polimerazami DNA. Kierunek replikacji jest odwrotny do polarności matrycy, polimerazy dobudowują kolejne nukleotydy w kierunku 5' -> 3'. Zaczyna się w tzw. miejscu inicjacji; u prokariotów występuje jedno takie miejsce, u eukariotów jest wiele miejsc inicjacji. W każdym miejscu inicjacji enzym helikaza rozplata nici DNA, tworząc tzw. widełki replikacyjne.
Substratami tego procesu są: matryca DNA, trifosforany deoksyrybonukleotydów (dNTP); ATP/CTP/GTP - energia dla helikaz.
Replikacja jest semikonserwatywna (półzachowawcza) i składa się z trzech etapów: inicjacji, elongacji i terminacji.
3. Jakie enzymy biorą udział w procesie replikacji.
- topoizomeraza - wprowadza lub usuwa skręty z podwójnej nici DNA przez przerywanie i ponowne łączenie jednej lub obu nici;
- helikazy - rozrywają wiązania wodorowe między nićmi matrycowego DNA, rozkręcając helisę i umożliwiając rozpoczęcie procesu replikacji; wykorzystują energię z hydrolizy ATP;
- prymaza - syntetyzuje starter;
- polimerazy DNA - polimeryzuje zgodnie z zasadą komplementarności fosforany deoksyrybonukleotydów;
- egzonukleaza - usuwa startery RNA z nici;
- ligaza DNA - uzupełnia brakujące wiązania fosfodiestrowe w szkielecie nowozsyntetyzowanej nici DNA;
- telomerazy- enzymy utrzymujące końce chromosomów eukariotycznych przez syntetyzowanie powtórzeń telomerowych
- różne enzymy pomocnicze
- białka SSB- stabilizują jednoniciową strukturę DNA, wykazują silne powinowactwo do jednoniciowego DNA; wiążą się do niesparowanych nukleotydów DNA pokrywając szkielet fosfocukrowy łańcucha, pozostawiając zasady skierowane na zewnątrz.
4. Wyjaśnij pojęcia: nukleosom, fragmenty Okazaki, mutacja somatyczna.
Nukleosom- podstawowa jednostka strukturalna chromatyny; składa się z 8 cząsteczek histonów (po dwa każdego rodzaju H2A, H2B, H3, H4), tworzących oktamer w kształcie walca, z DNA o długości od 165 do 245 par zasad, a także z jednej cząsteczki histonu H1, który stabilizuje strukturę nukleosomu.
Fragmenty Okazaki- krótkie fragmenty nici DNA, liczące od 100 - 1000 nukleotydów, dobudowywane przez polimerazę DNA do primerów w procesie replikacji DNA, podczas syntezy nici opóźnionej. Po zakończeniu syntezy primery są usuwane z odcinków Okazaki, a enzym ligaza łączy te krótkie fragmenty w jedną długą nić polinukleotydową.
Mutacja somatyczna- może być zarówno spontaniczna (tzn. stanowić błąd, który wymknął się spod kontroli mechanizmów korekcyjnych polimeraz DNA), jak i indukowana (powstać w wyniku oddziaływania mutagenu); jest to mutacja powstała w komórce somatycznej organizmu- większość takich mutacji zostaje wyeliminowana wraz ze śmiercią komórki lub organizmu. Mutacje somatyczne mogą prowadzić do rozwoju nowotworów!
5. Wyjaśnij pojęcia: ekogenetyka, polisom, kodon, intron.
Ekogenetyka- zajmuje się badaniem genetycznie uwarunkowanej zmienności reakcji człowieka na czynniki środowiskowe. W przypadku obecności czynników środowiskowych mogą się pojawić zaburzenia określane mianem chorób ekogenetycznych. Jedną z dziedzin ekogenetyki jest nutrigenomika zajmująca się uwarunkowanymi genetycznie reakcjami organizmu na obecne w diecie składniki pokarmowe.
Polisom- zespół rybosomów, związany z pojedynczą cząsteczką mRNA - ulega ona translacji przez więcej niż jeden rybosom w tym samym czasie. W jednej jednostce czasu może więc powstać więcej cząsteczek białka, niż gdyby synteza każdej z nich musiałaby się zakończyć przed rozpoczęciem następnej- większość białek powstaje na polisomach.
Kodon- jednostka w sekwencji DNA, utworzona przez trzy kolejne zasady azotowe nukleotydów w kwasie nukleinowym, koduje jeden aminokwas w łańcuchowej strukturze białka. Trzem kodonom jednak ("UAA", "UAG" i "UGA") nie odpowiadają żadne aminokwasy. Kodony te, zwane nonsensownymi albo kodonami STOP, kodują polecenie przerwania biosyntezy peptydu (białka).
Intron- sekwencja niekodująca, nie jest przekładana na białko, pełni funkcję stabilizujące oraz kontrolne. Geny komórek eukariotycznych są przedzielone odcinkami, zwanymi sekwencjami wtrąconymi- intronami. Introny rozpoczynają się kolejno ułożonymi zasadami GT, a kończą AG.
6. Z czym wiążą się określenia: splicing, promotor, enhancery i silencery, nutrigenetyka, mutacje punktowe?
Splicing- składanie RNA; podczas splicingu sekwencje odpowiadające intronom są usuwane, a eksony są składane w funkcjonalną całość. Jest częścią modyfikacji posttranskrypcyjnej.
Promotor genu- jest to sekwencja regulacyjna, która zapewnia ekspresję genu w niektórych tylko tkankach i w odpowiednich stadiach rozwoju. Region promotora zlokalizowany jest tuż przed rejonem kodującym gen. Zawiera sekwencje decydujące o prędkości transkrypcji i określa miejsce jej rozpoczęcia. Promotor eukariotyczny obejmuje odcinek o długości od kilkudziesięciu do ok. 200 nukleotydów, zawiera sekwencję TATA.
Enhancery i silencery- sekwencje w DNA pełniące rolę „wzmacniaczy” i „wyciszaczy” genów, mogą być położone w obrębie, w pobliżu lub w większej odległości od genu, którego ekspresję stymulują/wyciszają.
Nutrigenetyka- jedna z dziedzin ekogenetyki, zajmuje się analizą różnic genetycznych, jakie istnieją u poszczególnych osobników i wpływają na ich odpowiedź na poszczególne substancje odżywcze. Do celów nutrigenetyki należy m.in. sformułowanie zasad opracowywania tzw. diety spersonalizowanej czyli diety przeznaczonej dla ściśle określonej osoby na podstawie analizy jej genów.
Mutacje punktowe- mutacja obejmująca jedną parę zasad, tj. tranzycja lub transwersja. Tranzycja to zmiana puryny w purynę lub pirymidyny w pirymidynę (np. A G , C T), transwersja to zmiana puryny w pirymidynę lub pirymidyny w purynę (np. A C , T G). Mutacja taka może być synonimiczna (cicha), co oznacza że zmiana kodonu nie powoduje zmiany aminokwasu, niesynonimiczna- zmiana kodonu prowadzi do podstawienia innego aminokwasu lub nonsensowna- zmiana kodonu kodującego w kodon nonsensowny, lub pominięcia stopu- zmiana kodonu terminacyjnego w kodon sensowny.
7. W jaki sposób przebiega proces transkrypcji (definicja, etapy)?
Transkrypcja: przepisanie informacji genetycznej z DNA na RNA.
Etapy: (u Euraciota)
inicjacja transkrypcji
Zapoczątkowanie procesu polega na związaniu się polimerazy RNA ze swoistym odcinkiem pasma matrycowego - tzw. promotorem. Polimeraza RNA przeszukuje sekwencje nukleotydowe DNA z prędkością ok. 1000 par zasad na sekundę. Jeśli natknie się na promotor, związuje się z tym rejonem z dużym powinowactwem.
Elongacja transkrypcji
Rozsunięcie się nici DNA na odcinku kilkunastu nukleotydów i podstawianie komplementarnych nukleotydów w mRNA (hnRNA) rozpoczyna elongację. Polimeraza RNA przesuwa się systematycznie wzdłuż heliksu DNA i wydłuża łańcuch mRNA w kierunku od 5' do 3'. Powyżej aktualnego miejsca topnienia powstający hybrydowy kompleks DNA-RNA ulega rozpadowi. DNA powraca do swojej pierwotnej dwuniciowej struktury, a łańcuch powstającego mRNA (hnRNA) oddziela się.
- Terminacja transkrypcji
Zachodzi w momencie, gdy polimeraza RNA dotrze do sekwencji kończącej, wyznaczającej terminator. Przy pomocy czynnika terminacji transkrypcji polimeraza zatrzymuje się, a kompleks enzym-DNA-RNA rozpada się. Nowo powstały produkt nazywamy pierwotnym transkryptem
Przebieg procesu transkrypcji - główne punkty
• synteza RNA na matrycy DNA dokonywana jest przez polimerazę RNA
• początek i koniec tanskrypcji regulują sekwencje DNA i wiążące się do nich białka
• synteza RNA zachodzi od końca 5' do 3'.
8. W jaki sposób przebiega proces translacji (definicja, etapy)?
Translacja: Istotą procesu jest tworzenie wiązań peptydowych pomiędzy konkretnymi aminokwasami zgodnie z informacją zapisaną kodem genetycznym w genie kodującym dany łańcuch polipeptydowy. Translacja to przepisywanie informacji zawartej w genach na cząstki efektorowe - powstanie łańcuchów polipeptydowych - utworzenie pierwszorzędowej struktury białka. Translacja to nie biosynteza białka! Biosynteza białka - ogół procesów prowadzących do powstania natywnej struktury białka.
Translacja :
1. Inicjacja translacji
eukariotyczne miejsce inicjacji - sekwencja Kozak
2. Elongacja translacji - proces wydłużania łańcucha polipeptydowego składa się z 4 etapów:
1. przyłączenie tRNA niosącego odpowiedni aa w miejscu A
2. “przeskoczenie” łańcucha peptydowego z miejsca P na aa przyniesiony do miejsca A poprzez wytworzenie wiązania peptydowego pomiędzy już istniejącym polipeptydem a “nowoprzybyłym” aa
3. opuszczenie rybosomu przez wolne tRNA z miejsca P., które wędruje do cytoplazmy po nowy aa
4. przesunięcie się rybosomu względem mRNA o 3 nukleotydy
3. Terminacja translacji
4. Obróbka potranslacyjna (jeśli to nie to samo co terminacja…)
Po wytworzeniu łańcucha polipeptydowego ulega on obróbce potranslacyjnej:
Polipeptyd jest nieaktywny dopóki nie zostanie sfalowany w strukturę III-rzędową, tzw. falowanie białka, któtr może polegać np.na fosforylowaniu, metylowaniu polipeptydu lub glikozylacji (dodawaniu reszt cukrowych), łączeniu kilku polipeptydów w funkcjonalną cząsteczkę białka o strukturze czwartorzędowej.
9. Scharakteryzuj cechy kodu genetycznego.
a. trójkowy - trzy leżące obok siebie nukleotydy tworzą podstawową jednostkę informacyjną (triplet, inaczej kodon)
b. niezachodzący - kodony nie zachodzą na siebie. każdy nukleotyd wchodzi w skład tylko jednego kodonu,0020np. w sekwencji AAGAAA trzy pierwsze zasady AAG kodują jeden aa - lizynę, a następny kodon zaczyna się dopiero od 4 zasady, nie wcześniej
c. bezprzecinkowy - każdy nukleotyd w obrębie sekwencji kodujących wchodzi w skład jakiegoś kodonu, więc pomiędzy kodonami nie ma zasad bez znaczenia dla translacji
d. zdegenerowany - różne kodony (różniące się na ogół tylko trzecim nukleotydem) mogą kodować ten sam aa, tzn. prawie wszystkie aa mogą być kodowane na kilka sposobów. Przykładowo lizyna kodowana jest zarówno przez AAA jak i AAG. dzięki temu część zmian inf. genetycznej w wyniku mutacji nie znajduje swojego odbicia w sekwencji aa.
e. jednoznaczny - danej trójce nukleotydów w DNA lub RNA odpowiada zawsze tylko jeden aa
f. kolinearny - kolejność ułożenia aa w białku jest wiernym odzwierciedleniem ułożenia odpowiednich kodonów na matrycowym RNA (mRNA)
g. uniwersalny - powyższe zasady są przestrzegane dokładnie przez układy biosyntezy białek u wszystkich organizmów, jakkolwiek zdarzają się niewielkie odstępstwa od tej prawidłowości wśród wirusów, bakterii, pierwotniaków, grzybów i w mitochondriach
i. na przykład kodon UAA odczytany przez rybosomy mitochondriów powoduje nie zakończenie syntezy, ale dobudowanie do niego tryptofanu
ii. kodon UGA zamiast przerwania translacji może powodować dołączenie selenocysteiny
iii. kodon UAG - dobudowanie pirolizyny do tworzącego się łańcucha polipeptydowego (białka)
h. mówi się, że kod genetyczny ma charakter pośredni, co oznacza, że matryce DNA nigdy nie są bezpośrednio wykorzystywane do układania aa
zadanie 10. Wyjaśnij pojęcia: replikon, primery, zmienność fluktuacyjna, karcynogen.
Replikon - odcinek DNA zawierający miejsce inicjacji replikacji oraz wszystkie sekwencje fizyczne, które są pod jego kontrolą i replikują się razem z nim. Replikon może też zawierać sygnały kończące replikację. U bakterii zakończenie replikacji następuje niemal automatycznie ( po skopiowaniu całego kolistego DNA, który jest pojedynczym replikonem). U eukariotów miejsc replikacji ( replikonów) jest wiele.
Karcynogen ( kancerogen) to czynnik rakotwórczy , chemiczny lub fizyczny związek wpływający na rozwój procesu nowotworowego. W żywności mogą znajdować się takie kancerogeny jak : aflatoksyny, dioksyny, N-nitrozaminy i inne
Zmienność fenotypowa może mieć charakter ciągły (ZMIENNOŚĆ FLUKTUACYJNA), dający się określić w jednostkach miary.
Przykładami ZMIENNOŚCI FLUKTUACYJNEJ u ludzi są m.in. wzrost, masa ciała, iloraz inteligencji (IQ), liczba erytrocytów i leukocytów w 1 mm3 krwi, pigmentacja włosów i skóry.
Primery ( startery) -
w procesie replikacji - RNA starterowy (primer, strater) polinukleotydowy fragment RNA powstający z udziałem enzymu o nazwie primaza. Do RNA starterowego dobudowywane są z zachowaniem zasady komplementarności, dezoksyrybonukleotydy. Odbywa się to przy udziale polimerazy DNA ( różnej dla pro i eukariotów). Synteza odbywa się zawsze w kierunku od 5 do końca 3 ( polarność replikacji).
W reakcji PCR jako startery wykorzystuje się krótkie (ok. 20 nukleotydów) jednoniciowe syntetyczne oligonukleotydy DNA.
zadanie 11 Zdefiniuj pojęcie - mutageny oraz podaj przykłady ich źródeł.
Mutageny- czynniki, które indukują powstawanie mutacji znacznie ponad poziom mutacji spontanicznych. Niektóre z tych mutacji mogą powodować transformację nowotworową ( kancerogenezę), wady rozwojowe ( teratogenezę) lub śmierć komórek ( całego organizmu)
Źródła mutagenów:
1. mutageny chemiczne
* analogi zasad purynowych i pirmidynowych ( 5-bromouracyl)
* związki alkilujące ( iperyt azotowy)
* czynniki deaminujące ( HNO2), interkalujące ( akrydyna)
* reaktywne formy tlenu i wolne rodniki (nadtlenek wodoru)
* policykliczne węglowodory aromatyczne ( benzopiren)
* leki stosowane w chemioterapii nowotworów, ( cytostatyki)
*związki chemiczne, które mogą występować w produktach spożywczych ( aflatoksyny)
2. mutageny fizyczne
* promieniowanie jonizujące ( promieniowanie X i gamma)
* promieniowanie niejonizujące ( światło UV)
* ciepło
3. mutageny biologiczne
* niektóre wirusy DNA np. Harpes virus
* RNA wirusy np. retrowirusy
4. błędy w replikacji (wstawienie niewłaściwego nukleotydu, poślizg replikacji)
zadanie 12 Opisz mechanizmy naprawy DNA.
Mechanizmy naprawy DNA
1. systemy naprawy bezpośredniej
- działają bezpośrednio na uszkodzone nukleotydy przywracając im właściwą strukturę
2. Naprawa z wycinaniem zasad ( BER)
- obejmuje usunięcie uszkodzonej zasady, wycięcie krótkiego fragmentu wokół powstałego miejsca AP i ponowną syntezę z udziałem polimerazy DNA
3. Naprawa z wycinaniem nukleotydów ( NER)
- przebiega podobnie jak naprawa z wycinaniem zasad
- może działać na bardziej uszkodzone obszary DNA
4. Naprawa niedopasowanych nukleotydów ( MMR)
-poprawia błędy replikacji przez wycięcie fragmentu jednoniciowego DNA zawierającego nukleotyd i wypełnienie powstałej luki
5. Naprawa rekombinacyjna
- wykorzystywana jest do naprawy dwuniciowych przerw w DNA
- zachodzi przez rekombinację niehomologiczną i homologiczną
Do najważniejszych grup enzymów biorących udział w naprawie uszkodzeń DNA w komórce eukariotycznej należą np. :
polimerazy DNA : jadrowe alfa, beta i polimeraza mitochondrialna gamma
glikozylazy DNA
topoizomerazy
16. Jakimi metodami molekularnymi wykrywamy mutacje? Opisz dwie wybrane.
Metody wykrywania mutacji niezdefiniowanych
PCR_HDA
PCR-SSCP
PCR-CMC
PCR-DGGE
Metody wykrywania mutacji zdefiniowanych
PCR-RFLD
PCR-ASO
PCR-CMC
Chemiczne rozszczepienie niesparowanych heterodupleksów
-podobnie jak HAD wykorzystuje zjawisko powstawania heterodupleksów
-niesparowane zasady w heterodupleksach podaje się modyfikacji chemicznej (cytozyna-hydroksylamina, tymina-czterotlenek osmu)
-zmodyfikowane cząstki DNA ulegają przecięciu pod wpływem piperydyny- zmiany w obrazie elektroforetycznym
PCR-DGGE
Elektroforeza w żelu z gradientem czynnika denaturującego
Ds. DNA ulega denaturacji przy różnych stężeniach związków denaturujących w zależności od składu zasad i sekwencji nukleotydowe
-zw. Denaturujące; formamid, mocznik
-produkty PCR o różniej sekwencji będą w różnych miejscach żelu ulegać denaturacji-> zmiany w obrazie elektroforetycznym
- jeśli czynnikiem denaturującym jest temperatura- PCR-TGGE
17. Scharakteryzuj etapy karcynogenezy.
Przekształcenie się prawidłowej komórki w komórkę nowotworową jest procesem złożonym i wieloetapowym. nazywany jest transformacją nowotworową.
etap I - Preinicjacja - ekspozycja organizmu na czynniki kancerogenne (biologiczne, chemiczne, fizyczne), trwa całe życie.
Etap II - Inicjacja - nagromadzenie się mutacji prowadzi do transformacji- trwa od kilku do 20-30 lat
Etap III - Promocja- Selekcja klonalna. Rak in situ> Nabycie zdolności do migracji. Trwa poniżej kilku lat.
Etap IV - Progresja - Dalsza selekcja mutacji. Nabycie zdolności do przerzutowania. Trwa od kilku miesięcy do kilku lat.
Organizm narażony jest na działanie czynników kancerogennych całe życie. Z chwilą rozpoczęcia się pierwszej mutacji rozpoczyna się drugi etap. Dalsze mutacje powstają spontanicznie lub w wyniku pierwszej mutacji. Jeżeli zawiodą wszystkie zabezpieczenia kontrolowana komórka ulega transformacji do nowotworu i tu rozpoczyna się etap 3. Następuje organiczony wzrost i tworzenie się guza. Kiedy dojdzie do unaczynienia komórek (komórki pobierają z naczyń tlen i substancje odżywcze) rozpoczyna się etap 4. Komórki nabierają zdolności do migracji i choroba może się rozprzestrzenić na cały organizm.
18. Wyjaśnij pojęcia: rybosom, heterodupleks, nutrigenomika.
Rybosom- organella komórkowa występująca zarówno u eukariontów jak i prokariotów, która odpowiada za proces translacji. U Eukariota: rybosomy 80s składaja się z 2 podjednostek 60 s i 40 s. Podjednostka 60s zawiera ok. 49 białek i trzy rodzaje czasteczek rRNA: 28s, 58s, 5s, a podjednostka 30 s sklada się z 33 bialek i 18s rRNA. U prokariota rybosomy 70s składają się z podjednostek 50 i 30. Podjednostka 50 sklada się z 31 bialek i 23 rRNA i 5 rRNA zas mala 30 s sklada się z 21 bialek i 16srRNA
Heterodupleks- dwuniciowa cząsteczka kwasu nukleinowego powstała przez rekombinację genetyczną pojedynczych komplementarnych nici pochodzących z różnych źródeł np. z różnych chromosomów homologicznych lub innych organizmów, a także oligonukleotydów syntetycznych. Heterodupleksy DNA mogą być źródłem małych cząsteczek RNA.
Nutrigenomika - jej przedmiotem badań jest badanie zależności pomiędzy odpowiedzią indywidualną organizmu na składniki odżywcze i jego genotypem. Stawia sobie za cel, że stworzenia zindywidualizowanej prozdrowotnej diety. Stanowi zatem podstawę nowoczesnej prewencji schorzeń, których patogeneza związana jest z dietą. Łączy wiele nauk tj.: transkrypomika, proteomika, metabolomika. Celem jej jest odpowiednie żywienie jako podstawa profilaktyki i alternatywa do klasycznej farmakologi w chorobach metabolicznych, układu krążenia i nowotworach.
19. Zdefiniuj pojęcie oraz omów strategie i rodzaje terapii genowej.
Terapia genowa może być nowoczesnym sposobem leczenia wrodzonych błędów genetycznych oraz niektórych ciężkich chorób nabytych, takich jak nowotwory złośliwe lub zespół AIDS. Niewykluczone, że w przyszłości terapia genowa przyczyni się do zwalczenia m.in. wirusa HIV.
Terapia genowa musi być poprzedzona doświadczeniami in vitro oraz badaniami na zwierzętach laboratoryjnych. Konieczne jest też uzyskanie tak zmodyfikowanych retrowirusów, adenowirusów lub plazmidów (wektory), aby pozwalały one wprowadzić terapeutyczny gen do komórki, a następnie zintegrować wspomniane geny z własnym DNA komórki.
STRATEGIE TERAPII GENOWEJ
1. Transfer genu ex vivo obejmuje:
⁃ pobranie od chorego komórek docelowych i wprowadzenie in vitro terapeutycznego genu,
⁃ wprowadzenie tak zmodyfikowanych komórek z powrotem do organizmu chorego.
2. Transfer genu in vivo polega na wprowadzeniu terapeutycznego genu za pomocą odpowiedniego wektora bezpośrednio do komórek (tkanek) chorego, bez pobierania komórek docelowych
RODZAJE TERAPII GENOWEJ
1. Dodawanie genów
gen uszkodzony pozostaje w swoim locus, a gen terapeutyczny jest wprowadzony w inne miejsce
chromosomu;
2. Zamiana genów
polega na wymianie genu zmutowanego na gen prawidłowy w procesie tzw. somatycznej rekombinacji homologicznej;
3. „Doskonalenie" genomu
dodanie genu, który nie zastępuje żadnego genu gospodarza, ale koduje substancje, które fizjologicznie nie są produkowane przez modyfikowaną komórkę.
20. Wyjaśnij mechanizm immunoterapii nowotworów.
Immunoterapia
W przypadku większości nowotworów dochodzi do ekspresji antygenów guza, antygeny te są jednak na tyle słabe, że organizm jest wobec nich tolerancyjny. Niektóre nowotwory mają także aktywne mechanizmy unikania odpowiedzi immunologicznej organizmu człowieka. W obu przypadkach, poprzez transfer odpowiednich genów, próbuje się ominąć te przeszkody. Jedną z możliwości jest taka manipulacja genetyczna, która ma uczynić guz bardziej „widocznym" dla układu odpornościowego. Taki efekt można uzyskać dzięki zmodyfikowaniu komórek nowotworowych genami kodującymi cytokiny stymulujące aktywność układu immunologicznego, lub cząsteczki kostymulujące. Prowadzi to do zwiększenia poziomu prezentacji antygenów nowotworowych i w efekcie do rekrutacji specyficznych dla nowotworu limfocytów T i B.
21. Wyjaśnij pojęcia: egzon, białka SSB, mutacja germinalna, ori.
Egzony (eksony) - sekwencje kodujące, zawierają konkretną informacje o budowie białka. Na początku pierwszego i na końcu ostatniego eksonu danego genu znajdują się sekwencje UTR, które podlegają transkrypcji do mRNA, ale nie ulegają translacji do białek.
Białko SSB - białko prokariotyczne wiążące jednoniciowy DNA - białko, które po rozpleceniu helisy DNA przez helikazę przyłącza się do jednoniciowego DNA zapobiegając ponownej asocjacji nici. Rozpleciona nić jest więc dostępna dla polimerazy DNA, która wymaga jednoniciowego DNA jako matrycy do replikacji DNA.
Mutacja germinalna - mutacje spontaniczna (stanowiące błąd, który wymknął się spod kontroli mechanizmów korekcyjnych polimeraz DNA) oraz indukowane (powstają w wyniku oddziaływania mutagenu) powstające w gametach - u człowieka powstałe de nowo mutacje germinalne są przekazywane potomstwu i mogą być przyczyną wielu chorób genetycznych
Ori - Jest to miejsce inicjacji (rozpoczęcia) procesu replikacji DNA (u prokariotów i eukariotów) oraz replikacji RNA (u niektórych wirusów) ;zazwyczaj zawierają odcinek DNA bogaty w pary A-T
Miejsca te zawierają specyficzne sekwencje nukleotydowe służące przede wszystkim do wiązania białek inicjatorowych lub innych białek wspomagających proces replikacji, a także sekwencje, w obrębie których nici DNA się rozdzielają.
22. Wyjaśnij pojęcia: kaseta TATA i CAAT, chromatyna, transpozony, farmakogenetyka.
Kaseta TATA- składa się z sekwencji bogatych w AT. zajmuje pozycje około 30 par zasad przed miejscem startu transkrypcji. Jej pozycje określa się na -30
Kaseta CAAT- bogata w sekwencje CAAT. Znajduje się około 80pz przed miejscem startu transkrypcji. Kaseta CAAT i TATA decydują o tempie transkrypcji
Farmakogenetyka - Farmakogenetyka (w pojęciu medycznym) to kierunek badań będących na pograniczu farmakologii i genetyki, koncentrujących się na dziedzicznej zmienności (dziedzicznych uwarunkowaniach) odpowiedzi na lek.
Są to zarówno badania międzyosobniczych różnic odpowiedzi na lek w danej populacji, jak też różnic między populacjami danej rasy i między poszczególnymi rasami (farmakogenetyka kliniczna) oraz różnic międzygatunkowych odpowiedzi na lek.
Chromatyna - włóknista substancja, która występuje w jądrze komórkowym zbudowana z :
-DNA
-RNA
-histonów
-niehistonowych białek
Główny składnik chromosomów dzieli się na:
-euchromatynę - rozluźniona forma chromatyny. Zawiera głównie geny aktywne transkrypcyjnie.
-henerochromatynę- skondensowana forma chromatyny. Zawiera głównie DNA niekodujący oraz geny nie wykorzystywane przez komórkę.