PROGRAM NAUCZANIA rok III Wydział Lekarski, semestr letni GENETYKA MOLEKULARNA L.p. TEMAT ZAKRES TREŚCI 1. Wstęp do genetyki (11-15.02) -znajomość pojęć: kwas nukleinowy (DNA i RNA), gen (jednostka transkrypcyjna, gen strukturalny, sekwencja wiodąca i asystująca, enhancer, silencer, promotor), allel (dominujący, recesywny), allele kodominujące, homozygota (dominująca i recesywna), heterozygota, chromosom, telomer, centromer, genom, genotyp, fenotyp, haploidalność, diploidalność, mutacje punktowe i odcinkowe, rearanżacje. -genom człowieka (genom mitochondrialny i jądrowy pseudogeny, fragmenty genów, introny, eksony) -prawa Mendla -typy dziedziczenia -mutacje w mtdna -choroby spowodowane mutacjami punktowymi w mtdna (dziedziczna neuropatia nerwu wzrokowego, zespół Leigha) -choroby związane z rearanżacjami w mtdna (zespół szpikowo-trzustkowy, Pearsona, zespół Kearnasa-Sayre'a, zespół przewlekłej postępującej oftalmoplegii -choroby mitochondrialne wywołane mutacjami mtdna i genomu jądrowego (asocjacja GRACILE, zespół MNGIE) 2. Znaczenie replikacji DNA u człowieka (18-22.02) Mgr M. Budzyński 3. Mutacje i naprawa DNA (25.02-01.03) -struktura DNA (budowa nukleotydów, połączenia nukleotydów, komplementarne pary zasad, rodzaje wiązań w podwójnej nici DNA, nić kodująca, nić matrycowa) -cykl komórkowy (punkty restrykcyjne, regulacja, rola RB1 i TP53) -mitoza i mejoza -podstawowe reguły replikacji u Eucaryota: białka i enzymy wspomagające replikację (ligaza DNA, białka RPA, helikaza, topoizomeraza), polimerazy DNA, fragmenty Okazaki, nić wiodąca i opóźniona, funkcja telomerów i telomerazy. -etapy replikacji (inicjacja, elongacja, terminacja) ZAGADNIENIE KLINICZNE: -hamowanie replikacji terapia nowotworów -mutacje punktowe [=genowe] (tranzycja, transwersja, mutacje: missensowne, nonsensowne, zmiana ramki odczytu) -mutacje odcinkowe [=chromosomowe] (delecja, insercja, deficjencja, duplikacja, inwersja) -czynniki mutagenne fizyczne (promieniowanie jonizujące, ultrafioletowe, wysoka temperatura)
-czynniki mutagenne chemiczne (czynniki alkilujące i arylujące, poliaromatyczne węglowodory, barwniki akrydynowe, analogi zasad azotowych, reaktywne formy tlenu) -czynniki mutagenne biologiczne (czynniki genotoksyczne, bezpośrednie działanie obcego DNA na genom) -naprawa DNA u Eucaryota: -naprawa bezpośrednia (naprawa pęknięć i modyfikacji chemicznych nukleotydów) -naprawa z wycinaniem uszkodzonych zasad azotowych -naprawa z wycinaniem uszkodzonych nukleotydów - naprawa z wycinaniem niedopasowanych nukleotydów -naprawa uszkodzeń dwuniciowych rekombinacja homologiczna i niehomologiczna -zespoły chorobowe związane z zaburzeniem naprawy DNA: skóra pigmentowana barwnikowa (Xeroderma pigmentosum), zespół Blooma, ataksja-teleangiektazja, anemia Fanconiego, zespół Cockayne a 4. Znaczenie transkrypcji u człowieka (4-8.03) Mgr A. Grenda -znajomość pojęć: epistaza, penetracja, ekspresja genów, plejotropia, antycypacja -struktura RNA (mrna, trna, rrna, małe RNA, mikrorna) -podstawowe reguły transkrypcji u Eucaryota: synteza i dojrzewanie mrna u Eucaryota (blokowanie końca 5, poliadenylacja, splicing, splicing alternatywny, redagowanie), udział polimeraz RNA (I, II i III) -etapy transkrypcji (inicjacja, elongacja i terminacja) - pojęcie domeny, regulacja transkrypcji poprzez działanie różnych motywów białkowych i leków (ogólnie) - potranskrypcyjna regulacja ekspresji -metylacja i imprinting genomowy -choroba Huntingtona -zespół Pradera-Willego, zespół Angelmana -zmiany ekspresji genów w rozwoju zarodkowym, mechanizmy różnicujące komórki w rozwoju zarodkowym -geny homeotyczne -zmiana ekspresji genów w różnicowaniu się komórek 5. Znaczenie translacji u człowieka (11-15.03) -podstawowe reguły translacji u Eucaryota, znajomość pojęć: ekspresja genów, otwarta ramka odczytu, kod genetyczny, aminoacylacja, kodon, antykodon -cechy kodu genetycznego, odstępstwa od kodu uniwersalnego -struktura i funkcje rybosomów u Eucaryota
Mgr. M. Michalak 6. Cytogenetyka I (18-22.03) 7. Cytogenetyka II (27.03, 4-5.04) 8. Genetyka nowotworów (8-12.04) Dr hab. A. Filip -rola trna w translacji, oddziaływanie kodon-antykodon, zasada tolerancji -etapy translacji (inicjacja, elongacja, terminacja) -wrodzona łamliwość kości osteogenesis imperfecta (AD), achondroplazja (AD) -mukowiscydoza (AR), niedokrwistość sierpowatokrwinkowa (AR) -hemofilie A i B (XR), dystrofie mięśniowe (XR) -zespół Blocha-Schulzbergera (XD) KOLOKWIUM z ĆWICZEŃ 1-5 -morfologia chromosomów, euchromatyna i heterochromatyna, kariotyp i kariogram -aberracje chromosomowe liczbowe (poliploidie i aneuploidie) -aberracje chromosomowe strukturalne (translokacje wzajemne i robertsonowskie, inwersje, insercje, delecje interstycjalne i dystalne, mikrodelecje, duplikacje i mikroduplikacje, izochromosomy, chromosomy dwucentromerowe, chromosomy pierścieniowe, chromosomy markerowe) -przyczyny powstawania aberracji chromosomowych -miejsca łamliwe chromosomów (aberracje chromatydowe, mozaikowatość, disomia jednorodzicielska) -przebieg badania cytogenetycznego (pobranie materiału, hodowla komórkowa, kończenie hodowli, wykonanie preparatów cytogenetycznych) -metody analizy chromosomów: analiza prążkowa metody barwienia chromosomów i ich zastosowanie, zasady analizy kariotypu, zasady opisu kariotypu wg systemu ISCN -wskazania do badania kariotypu -identyfikacja chromatyny płciowej -genetyczna determinacja płci Wybrane zespoły uwarunkowane aberracjami chromosomowymi: -aberracje liczbowe autosomów i poliploidie (zespół Downa, zespół Edwardsa, zespół Patau'a, triploidia) -aberracje liczbowe chromosomów płci (zespół Turnera i jego warianty, zespół Klinefeltera, kobiety 47,XXX, mężczyźni 47, XYY, zespół de la Chapelle, zespół Swyera) -zespoły chorobowe uwarunkowane aberracjami strukturalnymi (zespół cri-du-chăt), zespoły mikrodelecyjne (zespół Pradera-Willego, zespół Angelmana, zespół DiGeorge'a, zespół Wolfa-Hirschhorna, zespół Williamsa-Beurena) -typy nowotworów (podział histologiczny oraz podział ze względu na biologię nowotworu na łagodne i złośliwe) -cechy komórek nowotworowych -transformacja nowotworowa -etapy karcynogenezy: -preinicjacja: czynniki wpływające na karcynogenezę (mutagenne: chemiczne, fizyczne, biologiczne - rola zakażeń
wirusowych; czynniki genetyczne) -inicjacja: tor mutacyjny, funkcja onkogenów (mechanizmy aktywacji), genów supresorowych (mechanizmy inaktywacji), genów stabilizujących, mikrorna; cykl komórkowy a transformacja nowotworowa, -promocja: transformacja nowotworowa a apoptoza (czynniki pro- i antyapoptotyczne), unieśmiertelnienie komórek nowotworowych, nabycie zdolności do unaczynienia guza (czynniki pro- i antyangiogenne) -progresja: nabycie zdolności do tworzenia przerzutów -niestabilność chromosomowa i mikrosatelitarna -diagnostyka molekularna; czynniki diagnostyczne, prognostyczne i predykcyjne -znaczenie badań genetycznych w klinice -leczenie celowane ZAGADNIENIA KLINICZNE -rak jelita grubego: dziedziczny, niepolipowaty rak jelita grubego (HNPCC, zespół Lyncha), zespół gruczolakowatej polipowatości rodzinnej (FAP) -rak piersi -siatkówczak 9. Molekularne metody I (15-19.04) Mgr A. Grenda Mgr M. Budzyński -pobieranie materiału biologicznego, przechowywanie i transport próbek. -techniki pobierania materiału do badań prenatalnych -izolacja DNA i RNA -ocena ilościowa i jakościowa wyizolowanych kwasów nukleinowych -enzymy restrykcyjne i ligazy znajomość pojęć: sekwencja palindromowa, endonukleaza, egzonukleaza, końce lepkie, końce tępe; przykłady: EcoRI, KpnI, ScaI -hybrydyzacja kwasów nukleinowych (sondy wykorzystywane w hybrydyzacji, metoda Southerna, metoda Northern, hybrydyzacja in situ FISH, metoda CGH, metoda mikromacierzy CGH, technika mikromacierzy ekspresyjnych) - technika Western Blotting ZAGADNIENIE KLINICZNE -genetyczne badania prenatalne 10. Molekularne metody II (22-26.04) Mgr M.Michalak -łańcuchowa reakcja polimeryzy PCR (przebieg, zastosowanie, warianty), RT-PCR, Real Time-PCR, PCR multipleks -sekwencjonowanie DNA (metoda Sangera, sekwencjonowanie automatyczne). -identyfikacja mutacji (metody przesiewowe oraz wykrywanie znanych mutacji; MLPA, ASO, ASA, SSCP, PTT, PCR-RFLP) -TUNEL -DNA fingerprinting
-sekwencjonowanie nowej generacji 11. Kolokwium KOLOKWIUM z ĆWICZEŃ 6-10 LITERATURA 1) Genetyka - krótkie wykłady P.C. Winter, G.I. Hickey, H.L. Fletcher, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2009 2) Genetyka molekularna P. Węgleński, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2001, 2006, 2008 3) Genetyka medyczna G. Drewa, T. Ferenc, Wydawnictwo Elsevier & Partner, Wrocław 2011 4) Genomy Brown T.A., Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2009 5) Geny i genomy J. Wojcierowski, Wydawnictwo SPI s.c., Lublin 1999 6) Analiza DNA teoria i praktyka R. Słomski [red.], Wydawnictwo Akademii Rolniczej im. Augusta Cieszkowskiego w Poznaniu, Poznań 2008 7) Genetyka medyczna J. Wojcierowski [red.], Wydawnictwo CZELEJ, Lublin 2000 8) Genetyka medyczna J. Bradley, D. Johnson, B. Pober Wydawnictwo Lekarskie PZWL 2006 9) Podstawy genetyki medycznej M. Connor, M. Ferguson-Smith, Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, Warszawa 1999 10) Biologia molekularna człowieka R.J. Epstein, Wydawnictwo CZELEJ, Lublin 2005 11) Biologia molekularna w medycynie; elementy genetyki klinicznej J. Bal Wydawnictwo Naukowe PWN, 2008 12) Biologia molekularna krótkie wykłady P. Turner, A. McLennan, A. Bates, M. White, Wydawnictwo PWN, Warszawa 2004