Genomika Badanie genomu czyli bazy genetycznej organizmu Badanie oddziaływań genom-środowisko W oparciu o nowoczesne narzędzia badawcze

Podobne dokumenty
października 2013: Elementarz biologii molekularnej. Wykład nr 2 BIOINFORMATYKA rok II

Wykład 9: HUMAN GENOME PROJECT HUMAN GENOME PROJECT

Wykład: HUMAN GENOME PROJECT HUMAN GENOME PROJECT

Konspekt do zajęć z przedmiotu Genetyka dla kierunku Położnictwo dr Anna Skorczyk-Werner Katedra i Zakład Genetyki Medycznej

Składniki diety a stabilność struktury DNA

GENODIET ZDROWIE ZAPISANE W GENACH

Napisz, który z przedstawionych schematycznie rodzajów replikacji (A, B czy C) ilustruje replikację semikonserwatywną. Wyjaśnij, na czym polega ten

PAKIET KONSULTACJI GENETYCZNYCH GENODIET ZDROWIE ZAPISANE W GENACH

6. Z pięciowęglowego cukru prostego, zasady azotowej i reszty kwasu fosforowego, jest zbudowany A. nukleotyd. B. aminokwas. C. enzym. D. wielocukier.

wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki

Czy żywność GMO jest bezpieczna?

mikrosatelitarne, minisatelitarne i polimorfizm liczby kopii

Geny, a funkcjonowanie organizmu

HUMAN GENOME PROJECT

GIMNAZJUM SPRAWDZIANY SUKCES W NAUCE

Wykład 14 Biosynteza białek

Rozkład materiału z biologii dla klasy III AD. 7 godz / tyg rok szkolny 2016/17

S YL AB US MODUŁ U ( PRZEDMIOTU) I nforma cje ogólne. Genetyka

ZARZĄDZANIE POPULACJAMI ZWIERZĄT

Pakiet konsultacji genetycznych zawierający spersonalizowane zalecenia żywieniowe dla pacjenta

Konkurs szkolny Mistrz genetyki etap II

Podłoże molekularne NF1 i RASopatii. Możliwości diagnostyczne.

Składniki jądrowego genomu człowieka

Pamiętając o komplementarności zasad azotowych, dopisz sekwencję nukleotydów brakującej nici DNA. A C C G T G C C A A T C G A...

Program ćwiczeń z przedmiotu BIOLOGIA MOLEKULARNA I GENETYKA, część I dla kierunku Lekarskiego, rok I 2015/2016. Ćwiczenie nr 1 (

wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki

Możliwości współczesnej inżynierii genetycznej w obszarze biotechnologii

Choroby uwarunkowane genetycznie i wady rozwojowe

Numer pytania Numer pytania

2. Rozdział materiału genetycznego w czasie podziałów komórkowych - mitozy i mejozy

HARMONOGRAM ZAJĘĆ Z NUTRIGENOMIKI 2018/2019

Szczegółowy harmonogram ćwiczeń Biologia medyczna w Zakładzie Biologii w roku akademickim 2017/2018 Analityka Medyczna I rok

Wstęp do genetyki człowieka Choroby rzadkie nie są takie rzadkie

Geny i działania na nich

Scenariusz lekcji przyrody/biologii (2 jednostki lekcyjne)

1. Na podanej sekwencji przeprowadź proces replikacji, oraz do obu nici proces transkrypcji i translacji, podaj zapis antykodonów.

Oznaczenie polimorfizmu genetycznego cytochromu CYP2D6: wykrywanie liczby kopii genu

Wprowadzenie. DNA i białka. W uproszczeniu: program działania żywego organizmu zapisany jest w nici DNA i wykonuje się na maszynie białkowej.

Materiał i metody. Wyniki

Dr. habil. Anna Salek International Bio-Consulting 1 Germany

Co to jest transkryptom? A. Świercz ANALIZA DANYCH WYSOKOPRZEPUSTOWYCH 2

Temat 6: Genetyczne uwarunkowania płci. Cechy sprzężone z płcią.

Imię i nazwisko...kl...

MUTACJE GENETYCZNE. Wykonane przez Malwinę Krasnodębską kl III A

Mutacje. Michał Pszczółkowski

TATA box. Enhancery. CGCG ekson intron ekson intron ekson CZĘŚĆ KODUJĄCA GENU TERMINATOR. Elementy regulatorowe

Analizy wielkoskalowe w badaniach chromatyny

Zbiór założonych efekty kształcenia dla studiów podyplomowych: ŻYWIENIE CZŁOWIEKA

CHOROBY NOWOTWOROWE. Twór składający się z patologicznych komórek

... Zadanie 7 (2 pkt.). Antykodon wskazuje strzałka oznaczona literą... Opisz funkcję pełnioną przez antykodon w trna.

Regulamin Wojewódzkiego Konkursu Biologicznego dla uczniów pierwszych klas liceum ogólnokształcącego ZMAGANIA Z GENETYKĄ ( , III edycja)

Farmakogenomika w drodze ku medycynie spersonalizowanej

GENODIET ZDROWIE ZAPISANE W GENACH

INTERPRETACJA WYNIKÓW BADAŃ MOLEKULARNYCH W CHOROBIE HUNTINGTONA

WYKŁAD: Klasyczny przepływ informacji ( Dogmat) Klasyczny przepływ informacji. Ekspresja genów realizacja informacji zawartej w genach

Krakowska Akademia im. Andrzeja Frycza Modrzewskiego. Karta przedmiotu. obowiązuje studentów, którzy rozpoczęli studia w roku akademickim 2016/2017

Genetyka kliniczna nowe wyzwanie dla opieki pediatrycznej. Jacek J. Pietrzyk Klinika Chorób Dzieci Katedra Pediatrii Collegium Medicum UJ

Informacje dotyczące pracy kontrolnej

Regulamin Wojewódzkiego Konkursu Biologicznego dla uczniów pierwszych klas liceum ogólnokształcącego ZMAGANIA Z GENETYKĄ [2017/2018]

Gdańsk r.

GENETYKA POPULACJI. Ćwiczenia 1 Biologia I MGR /

Zadanie 1. (0 4) a ) (0-1) 1 p. za prawidłowe uzupełnienie 3 zasad azotowych Rozwiązanie:

OPIS MODUŁU KSZTAŁCENIA

SCENARIUSZ LEKCJI BIOLOGII Z WYKORZYSTANIEM FILMU Transkrypcja RNA

Pakiet konsultacji genetycznych zawierający spersonalizowane zalecenia żywieniowe dla pacjenta

Tematyka zajęć z biologii

Zagadnienia seminaryjne w semestrze letnim I Błony biologiczne

OFERTA OD PAŹDZIERNIKA 2016 R. Nazwa testu Badanie wykonane w celu Wynik i zalecenia Cena

Mikrosatelitarne sekwencje DNA

Promotor: prof. dr hab. Katarzyna Bogunia-Kubik Promotor pomocniczy: dr inż. Agnieszka Chrobak

WPROWADZENIE DO GENETYKI MOLEKULARNEJ

Jednostka chorobowa. 3mc Czas analizy [dni roboczych] Literatura Gen. Cena [PLN] Badany Gen. Materiał biologiczny. Chorobowa OMIM TM.

dostateczny oraz: wyjaśnia, z czego wynika komplementarność zasad przedstawia graficznie regułę

Farmakogenetyka. Autor: dr Artur Cieślewicz. Zakład Farmakologii Klinicznej.

NIETOLERANCJA A ALERGIA POKARMOWA

Informacje. Kontakt: Paweł Golik, Ewa Bartnik. Instytut Genetyki i Biotechnologii, Pawińskiego 5A.

Większość genów E. coli ma w promotorach zgodne sekwencje -10 i -35 rozpoznawane przez σ 70 (o m.cz. 70 kda).

PRZEDMIOTOWY SYSTEM OCENIANIA BIOLOGIA POZIOM ROZSZERZONY Opracowany w oparciu o program DKOS /02 KLASA III

Wybrane techniki badania białek -proteomika funkcjonalna

II WYDZIAŁ LEKARSKI, II ROK

Bioinformatyka Laboratorium, 30h. Michał Bereta

Czynniki genetyczne sprzyjające rozwojowi otyłości

Skrypt Bioinformatyka DRAFT Strona 67

Joanna Bereta, Aleksander Ko j Zarys biochemii. Seria Wydawnicza Wydziału Bio chemii, Biofizyki i Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego

Analizy DNA in silico - czyli czego można szukać i co można znaleźć w sekwencjach nukleotydowych???

Zagrożenia i ochrona przyrody

GENETYCZNE PODSTAWY ZMIENNOŚCI ORGANIZMÓW ZASADY DZIEDZICZENIA CECH PODSTAWY GENETYKI POPULACYJNEJ

Mutacje jako źródło różnorodności wewnątrzgatunkowej

Wybrane techniki badania białek -proteomika funkcjonalna

Dominika Stelmach Gr. 10B2

Bioinformatyka Laboratorium, 30h. Michał Bereta

Szczegółowy harmonogram ćwiczeń - Biologia z genetyką w Zakładzie Biologii w roku akademickim 2016/2017 Analityka Medyczna II rok

Pakiet konsultacji genetycznych zawierający spersonalizowane zalecenia żywieniowe dla pacjenta

Zadania maturalne z biologii - 2

BUDOWA I FUNKCJA GENOMU LUDZKIEGO

Wymagania edukacyjne z biologii w klasie pierwszej, zakres podstawowy. Podręcznik Biologia na czasie - Wyd. Nowa Era

INICJACJA ELONGACJA TERMINACJA

Przedmiot: GENETYKA. I. Informacje ogólne Jednostka organizacyjna

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z BIOLOGII, ZAKRES PODSTAWOWY 2018/19

Transkrypt:

Nutrigenomika Jednostka prowadząca Katedra Biochemii i Chemii Klinicznej, Zakład Farmakogenomiki, Wydział Farmaceutyczny Warszawski Uniwersytet Medyczny

Genomika Badanie genomu czyli bazy genetycznej organizmu Badanie oddziaływań genom-środowisko W oparciu o nowoczesne narzędzia badawcze

Nutrigenomika Badanie wpływu diety (jej składników) na: - budowę kwasów nukleinowych i strukturę genomu - działanie (aktywność) genów oraz efekt tej aktywności (przebieg procesów metabolicznych, rozwój i działanie organizmu, zdrowie)

Wiele lat p.n.e. Hipokrates pisał:...zachowanie zdrowia wymaga poznania natury człowieka (uwarunkowań genetycznych)...oraz zrozumienia wpływu żywności, zarówno tej naturalnej, jak i przygotowanej... nie należy również zapominać o ćwiczeniach...

Prawidłowe żywienie warunkuje pełne wykorzystanie potencjalnych, genetycznie uwarunkowanych możliwości optymalnego rozwoju fizycznego i umysłowego człowieka oraz zapewnia zachowanie homeostazy ustrojowej ŚWIATOWA ORGANIZACJA ZDROWIA

Dieta Zróżnicowanie odpowiedzi - Wyjaśnienie przyczyn - Wyjaśnienie wpływu na zdrowie - Jak ustalać zalecenia indywidualne

ZMIENNOŚĆ ODPOWIEDZI NA DIETĘ Zmienność odpowiedzi ma dwa źródła: Zmienność wynikająca z różnego genotypu osobników populacji Zmienność u osób z tym samym genotypem zależna od: zewnętrznych czynników środowiskowych rożnego rodzaju czynników endogennych

Dieta Zdrowie Efekt bezpośredni Efekt pośredni poprzez interakcje z genomem

SKŁADNIKI ŻYWNOŚCI GENY BIAŁKA METABOLIZM

Nutrigenomika- analizuje wpływ składników diety na genom Genomika, transkryptomika, proteomika, metabolomika - nowe kierunki badania wpływu żywności na procesy molekularne organizmu. Genom Transkryptom Proteom DNA RNA białka białka zmodyfikowane białka funkcjonalne transkrypcja translacja modyfikacje potranslacyjne

Nurigenomika Wpływ składników diety na stabilność genomu komórek somatycznych i rozrodczych Wpływ składników diety na ekspresję genów Formy polimorficzne genów a odpowiedź metaboliczna organizmu na składniki diety

GEN Odcinek DNA kodujący informacje dotycząca powstawania w komórce określonego produktu głównie białka

Nucleotide Phosphate Group O O=P-O O Sugar (pentose) 5 CH2 C 4 O C 3 C 2 C 1 N Nitrogenous base

Kwasy nukleinowe Zasady Puryny adenina (A) - DNA, RNA guanina (G) - DNA, RNA Pirymidyny cytozyna (C) DNA, RNA tymina (T) - DNA uracyl (U) - RNA

Nukleotydy Wszystkie istoty żywe, z wyjątkiem pasożytniczych pierwotniaków, syntetyzują nukleotydy purynowe i pirymidynowe

DNA by the numbers Each cell has about 2 m of DNA. The average human has 75 trillion cells. The average human has enough DNA to go from the earth to the sun more than 400 times. DNA has a diameter of only 0.000000002 m. The earth is 150 billion m or 93 million miles from the sun.

Chromosomy w jądrze zbudowane są z chromatyny a ta składa się ze struktur zwanych nukleosomami. Nukleosom zbudowany jest z kompleksu DNA z białkami zasadowymi (histonami).

Kwasy nukleinowe Przechowywanie Przekazywanie Przenoszenie Informacji niezbędnej do syntezy białek

DNA Przechowywanie informacji genetycznej Przekazywanie informacji komórkom potomnym

RNA Wykorzystanie informacji genetycznej przez komórkę przenoszenie z miejsca jej przechowywania do miejsca jej wykorzystania

RNA m-rna matrycowy RNA - matryca do syntezy białek na rybosomach - matryca genetyczna utworzona na bazie DNA, przenosi informację genetyczną t-rna transpostujący RNA - transport aminikwasów do syntezy peptydów, białek r-rna rybosomalny RNA - element strukturalny rybosomów microrna regulator ekspresji genów

Mutacje Zmiany w strukturze DNA - zmiany w ułożeniu nukleotydów - zastępowanie jednych nukleotydów przez inne - dodawanie nowych nukleotydów - wycinanie nukleotydów

Punktowe mutacje genowe 5 - TTC GAT GAG CCC TTG Phe Asp Glu Pro Leu mutacja G A 5 TTC GAT AAG CCC TTG Phe Asp Lys Pro Leu

DNA Mutation DNA C A A G C T A A C T Normal gene C A A G C G A A C T Single base change C A A G G C G C T A A C T Additions C A A G A A C T C T Deletions

Odmienna kolejność ułożenia aminokwasów - zmieniona struktura białka - wpływa na jego funkcję

Polimorfizm Mutacje które często występujące w populacji Częstość powyżej 1% Formy polimorficzne genu

Allele Allel jedna z wersji genu obecna określonym miejscu (tzw. locus genowe) na danym chromosomie homologicznym W komórce somatycznej każdy gen występuje w postaci dwóch alleli Układ alleli - homozygotyczny - heterozygotyczny

Duplicated/Replicated Chromosomes Sister Chromatids

Polimorfizm Konwencja zapisu polimorfizmu SNP Zapis na poziomie DNA uwzględnia zmianę nukleotydów Zapis na poziomie białka - uwzględnia efekt zmiany nukleotydów na poziomie aminokwasów Zapis w bazie SNP - rs NUMER

Polimorfizm Konwencja zapisu polimorfizmu SNP Zapis na poziomie DNA np. C3435T w pozycji 3435 doszło do zamiany cytozyny (C) na tyminę (T) G85A w pozycji 85 doszło do zamiany guaniny (G) na adeninę (A)

Polimorfizm Konwencja zapisu polimorfizmu SNP Zapis na poziomie DNA C3435T = 3435C>T = 3435C/T

Polimorfizm Konwencja zapisu polimorfizmu SNP na poziomie DNA 77A>G (77A/G, A77G) na poziomie białka Gln26Arg = Q26R w bazie SNP rs3737965

Polimorfizm Zapis polimorfizmu SNP Enzymy cytochromu P450 cytochrom P450 2D6 gen CYP2D6 formy polimorficzne genu allele *1A *1B *2A *2B CYP2D6*1A

Ekspresja genów - odczytywanie informacji genetycznej zakodowanej w genomie i przepisywanie jej na białka..

Ekspresja genów- czyli wytwarzanie produktu genu w postaci białka zakodowanego w określonej sekwencji nukleotydów. Obejmuje dwa etapy: transkrypcję i translację.

Ekspresja genu- wytworzenie białka na podstawie informacji zakodowanej w określonej sekwencji nukleotydów (czyli fragmencie DNA). Składa się z : transkrypcji- przepisanie informacji genetycznej z DNA na mrna (synteza mrna) translacji- przeniesienia informacji genetycznej z mrna na białko (synteza białka) modyfikacji post- transkrypcyjnych DNA transkrypcja mrna translacja białko

Epigenomika Genetyka CH3-DNA Genomika Proteomika DNA RNA Białka Bioaktywne elementy diety

Genotyp - Fenotyp DNA RNA BIAŁKO Informacja genetyczna jest zakodowana jako sekwencja nukleotydów Genotyp jest baza dla powstania fenotypu Fenotyp jest kreowany przez białka (i inne czynniki, w tym czynniki środowiskowe)

Dieta - Genotyp - Fenotyp DIETA GENOTYP ZDROWIE CHOROBA FENOTYP

Nutrigenomika Łączy interakcje między zmiennością w sekwencji DNA, zmianami epigenetycznymi i ekspresją genów Takie interakcje mogą wpływać nie tylko na stopień (zakres), ale także na kierunek odpowiedzi organizmu na składniki diety

GENY CZYNNIKI ŚRODOWISKOWE ROZWÓJ CHORÓB WIELOGENOWYCH Choroby układu krążenia Cukrzyca Otyłość Osteoporoza Nowotwory Choroby immunologiczne Inne

Wykorzystywanie danych naukowych w zakresie nutrigenomiki w praktyce dietetycznej Działalność firm proponujących opracowanie diety w oparciu o badania form polimorficznych wybranych genów

Choroby nutrigenetyczne Fruktozemia Galaktozemia Celiakia Hipolaktazja 48

Fruktozemia wywołana mutacjami w obrębie genu ALDOB kodującego aldolazę B dr n. farm. Małgorzata Wrzosek 49

Fruktozemia Wrodzona nietolerancją fruktozy 1:40 000 choroba genetyczna o dziedziczeniu autosomalnym recesywnym Gen aldolazy B fruktozo-1-fosforanu na chromosomie 9q12-32 Mutacje to A146P (67%) i A174D (16%) 50

Fruktozemia A149P Najczęstszą mutacją w ALDOB w populacji Polski jest A146P (czyli zmiana nukleotydów G>C) powodująca zmianę A alaniny w pozycji 149 białka ALDOB na P prolinę w aldolazie frukozo-1-fosforanowej Obecnie badanie genetyczne wykonywane w pracowniach w celu diagnostyki dla potrzeb klinicznych obejmuje analizę występowania mutacji A149P metodą sekwencjonowania 51

Galaktozemia (GAL - częstość 1/40 000 urodzeń) Mutacja genu urydylo-transferazy galaktozo-1-fosforanowej (GALT) Q188R podstawienie glutaminy w miejsce argininy zmieniające sens odczytu 52

Nietolerancja laktozy U podstaw nietolerancji laktozy leżą uwarunkowanie genetyczne głownie związane z polimorfizmem C/T 13910 w promotorze genu LCT kodującego laktazę Polimorfizm ten ma związek z wysokim ryzykiem ujawnienia się nietolerancji laktozy ze względu na obniżoną aktywność enzymu 53

Nietolerancja laktozy Prawdopodobnie w Polsce nietolerancja laktozy może dotyczyć ponad 30% populacji Problem ten wymaga udokumentowania poprzez określenie częstości allela C u Polaków 54

Badanie DNA na nietolerancję laktozy u dorosłych (hipolaktazję) WSKAZANIA Test przeznaczony jest dla osób: u których po spożyciu produktów mlecznych występują: wzdęcia, biegunki, gazy, wymioty, bóle brzucha i skurcze jelit, u których występuje uczucie ciągłego zmęczenia oraz częste bóle głowy u których istnieje podejrzenie alergii pokarmowych, zespołu jelita wrażliwego u których ktoś z rodziny cierpi na nietolerancję laktozy 55

Celiakia Wśród genów odgrywających kluczową rolę w rozwoju celiakii znajdują się allele II klasy układu HLA kodujące antygeny HLA-DQ2 lub HLA-DQ8. 56

Celiakia Obecność antygenów HLA-DQ2 lub HLA-DQ8 na komórkach układu odpornościowego wywołuje nadmierną odpowiedź immunologiczną na rozpuszczalną w wodzie frakcję glutenu gliadynę 57

Celiakia U 96 % pacjentów z chorobą trzewną stwierdza się obecność haplotypu DQ2 i/lub DQ8. Wykrycie jednego z dwóch alleli tworzących HLA-DQ2 (DQA1*05 lub DQB1*02) oznacza, że dana osoba jest nosicielem genu predysponującego do celiakii Szacuje się, że haplotypy DQ2 lub DQ8 występują u ok. 30% populacji ogólnej, co oznacza, iż nosiciele tych wariantów genetycznych znajdują się w grupie ryzyka 58

Fenyloketonuria (PKU) genetycznie uwarunkowana choroba metaboliczną dziedziczącą się w sposób autosomalny recesywny. Częstość około 1 na 6-8 tysięcy urodzeń. Przyczyna - mutacje w genie kodującym enzym hydroksylazę fenyloalaninową (PAH) 59

Fenyloketonuria - diagnostyka stężenia fenyloalaniny we krwi 4 najczęstsze mutacje: R408W (59,3%), R158Q (3,4%), IVS10 c.1066-11g-a (5%), IVS12 c.1315+1g-a (3,9%) stanowiące łącznie ok. 72% wszystkich mutacji. 60

Dodatkowo, sekwencjonowanie eksonu 7 pozwala wykryć mutacje R262Q, G272X, R252W, P281L stanowiące łącznie 4,5% ogółu mutacji W łagodnej fenyloketonurii zakres badanych mutacji obejmuje: R408W, E390G, Y414C, A104D, R241H, IVS10, R261Q, V388M, R68G, R68S, I95F. Mutacje te stanowią ok. 84% mutacji stwierdzanych w populacji polskiej u chorych z łagodną postacią PKU. W przypadku łagodnej hyperfenyloalaninemii badanie polega na sekwencjonowaniu eksonu 8, 9 i 12 co obejmuje blisko 70% mutacji 61

FAWIZM Jest to uwarunkowana genetycznie choroba będąca skutkiem mutacji w genie G6PD zlokalizowanym na chromosomie X co prowadzi do niedoboru enzymu dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej. Dziedziczy się w sposób związany z płcią (z chromosomem X). Anomalia przenoszona jest z matki na syna, zawsze chory będzie mężczyzna

niedobór dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej G6PD G6PD W erytrocytach niedobór NADPH wpływa na skrócenie czasu przeżycia tych krwinek, może prowadzić do niedokrwistości hemolitycznej. NADPH

Szlak pentozofosforanowy dehydrogenaza glukozo-6-fosforanowej kluczowy dla powstawania podstawowego, komórkowego czynnika redukującego czyli NADPH NADPH 64

Niedobór dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej Nniedobór enzymu prowadzi do utleniania grup sulfohydrylowych hemoglobiny i białek błony erytrocytu, precypitacji Hb w cytoplazmie w postaci ciałek Heinza i do wewnątrznaczyniowej hemolizy 65

FAWIZM U ludzi z genetycznie uwarunkowanym niedoborem enzymu związki obecne m.in. w bobie, bobiku czy fasoli wywołują fawizm (chorobę fasolową). Są to: substancje roślinne o budowie glikozydowej m.in. wicyna, konwicyna oraz ich toksyczne aglikony : diwicyna i izouramil.