Jakubowski_kurs_Genetyka_molekularna_2011.pdf
(
30311 KB
)
Pobierz
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/strict.dtd">
Kurs „Genetyka molekularna”
Łódź, 26 – 30 września 2011
Kurs „Genetyka molekularna”
w ramach specjalizacji z laboratoryjnej genetyki medycznej – MODUŁ III
nr kursu: 8-021/03/01-002-2011
Łódź, 26-30 września 2011
Zespół Poradni Genetycznej i Zakładu Genetyki I CZMP
Wiek XXI stuleciem medycyny molekularnej
Lekarze pediatrzy:
lek. med. Tatiana Chilarska
(specj.: genetyka klin.)
dr hab. n. med. Lucjusz Jakubowski
(kier. Z-du;
specj.: genetyka klin.;
lab. genetyka med.
)
dr. n. med. Małgorzata Piotrowicz
(specj.: genetyka klin.)
Lekarze ginekolodzy:
dr n. med. Wojciech Ałaszewski
(specj.: genetyka klin.)
dr n. med. Lech Dudarewicz
(specj.: genetyka klin.)
Lekarze:
lek. med. Nina Wieczorek-Cichecka
(specj.: genetyka klin.)
Lekarze rezydenci
dr n. med. Agnieszka Gach
(w trakcie specjalizacji z genetyki klin.)
Biolodzy, technicy, pielęgniarka, pracownicy administracji:
techn. Anita Augustyniak
techn. Monika Brocka
Dorota Chachuła (sekr. medyczna)
mgr Wanda Hawuła
(FISH; bad. prenatalne;
specj.: lab. genetyka med.)
Anna Jakubowska (sekr. naukowa)
dr n. przyr. Anna Jeziorowska
(bad. molekularne)
mgr Magdalena Kozłowska
(bad. prenatalne; kontrola jakości;
specj.: lab. genetyka med.)
mgr Urszula Laskowska
(cytogenetyka klasyczna)
mgr Aneta Maciejczak
(cytogenetyka klasyczna; hodowle fibroblastów)
mgr Iwona Pinkier
(bad. molekularne, cytogenetyka klasyczna;
specj.: lab. genetyka med.)
piel. Krystyna Szamburska
mgr Agnieszka Potrzebowska
(cytogenetyka klasyczna; hodowle fibroblastów)
mgr Anna Ulańska
(cytogenetyka klasyczna; FISH;
specj.: lab. genetyka med.)
•
lepsze zrozumienie fizjologicznych podstaw
funkcjonowania organizmu
Kierunki rozwoju medycyny molekularnej
z uwzględnieniem założeń 7PR UE
•
poznanie patomechanizmu procesów chorobowych na
poziomie subkomórkowym
•
nowa klasyfikacja chorób
Lucjusz Jakubowski
•
wysokozaawansowane techniki diagnostyczne
•
projektowanie i monitorowanie leczenia w oparciu
o indywidualne profile molekularne pacjentów
Zakład Genetyki
Instytutu Centrum Zdrowia Matki Polki w Łodzi
ul. Rzgowska 281/289; 93-338 Łódź
tel. 042 271-11-83
•
ocena podatności na chorobę i/lub ryzyka jej
wystąpienia; testy prognostyczne; badania przesiewowe
•
profilaktyka; edukacja społeczna
Kurs „Genetyka molekularna”
Łódź, 26 – 30 września 2011
Kurs „Genetyka molekularna”
Łódź, 26 – 30 września 2011
Kurs „Genetyka molekularna”
Łódź, 26 – 30 września 2011
Wiek XXI stuleciem medycyny molekularnej
Diagnostyka i profilaktyka
w zakresie chorób cywilizacyjnych
choroby układu oddechowego, choroby alergiczne,
nadciśnienie tętnicze, choroba wieńcowa, udary mózgu,
cukrzyca, otyłość, zmiany miażdżycowe, osteoporoza,
owrzodzenia przewodu pokarmowego, nowotwory
choroba Alzheimera, nerwice, natręctwa, pracoholizm,
zakupoholizm, uzależnienie od Internetu, zaburzenia
psychiczne, a także „zespoły ucieczki” (narkomania,
lekomania, alkoholizm, nikotynizm)
choroby zakaźne (w tym AIDS); lekoodporność
i szereg innych
Wiek XXI stuleciem medycyny molekularnej
Wiek XXI stuleciem medycyny molekularnej
Z molekularnego punktu widzenia każda choroba
przebiega na poziomie komórki
i zmienia jej metabolizm
biologia molekularna
fizjologia molekularna
Zależnie od typu czynnika chorobotwórczego
lub przyczyny uszkodzenia komórki zmiany te mogą
mieć charakter miejscowy lub ogólnoustrojowy
patologia molekularna
Zmiany metabolizmu mogą też dotyczyć komórki
lub tkanki o określonym profilu zróżnicowania
(o określonej funkcji)
medycyna molekularna
Kurs „Genetyka molekularna”
Łódź, 26 – 30 września 2011
Kurs „Genetyka molekularna”
Łódź, 26 – 30 września 2011
„maszyneria komórkowa”
Komórki są podstawowymi
jednostkami strukturalnymi
i funkcjonalnymi organizmu
•
Podlegają różnicowaniu
Poznano ponad 200 różnych typów
wyspecjalizowanych komórek
Procesy molekularne toczą się
w obrębie komórek
•
Dzielą się
Komórka znajduje się w stanie stałej aktywności
złożonych procesów metabolicznych
•
Tworzą tkanki
•
Posiadają możliwości adaptacji do
zmieniających się warunków
środowiska i potrzeb organizmu
•
Podlegają uszkodzeniom i
transformacjom
•
Starzeją się i zostają eliminowane
Źródło: Wykład B. Jarząb; http://www.genomika.pl/prezentacje/technologia_pliki/frame.htm
Kurs „Genetyka molekularna”
Łódź, 26 – 30 września 2011
Kurs „Genetyka molekularna”
Łódź, 26 – 30 września 2011
Kurs „Genetyka molekularna”
Łódź, 26 – 30 września 2011
Genom człowieka
~
25 000 genów
Elementy budowy komórki
w każdej z komórek somatycznych
Błona
zewnętrzna
¼ to geny metabolizmu podstawowego = houssekeeping genes
replikacja i reparacja DNA; budowa organelli komórkowych
oraz innych struktur komórkowych i tkankowych;
procesy energetyczne komórki
białka
DNA
genom
RNA
(transkrypcja)
transkryptom
t r a n s la c j a
g
proteom
> 1000 genów
Pory
jądrowe
uczestniczy w potencjalnych w torach mutacyjnych
kontrola wzrostu, różnicowania, śmierci komórki; replikacja i reparacja
DNA; transmisja sygnałów; aktywacja innych genów
A. Komórka eukariotyczna
B. Jądro komórkowe
Kurs „Genetyka molekularna”
Łódź, 26 – 30 września 2011
Kurs „Genetyka molekularna”
Łódź, 26 – 30 września 2011
Kurs „Genetyka molekularna”
Łódź, 26 – 30 września 2011
AML
genome
genom
ALL
genomika
genomics
Różnice w ekspresji
wybranej grupy genów
między ostrą białaczką
degradomika
degradomics
transcriptome
transkryptom
transkryptomika
transcriptomics
degradome
degradom
limfatyczną (ALL)
proteome
proteom
proteomika
proteomics
oraz
metabolome
metabolom
ostrą białaczką szpikową
(AML)
interactome
interaktom
subproteomika
subproteomics
metabolomics
metabolomika
ekspresja
phenome
fenom
phenomics
fenomika
niska
wysoka
Źródło: Wykład B. Jarząb; http://www.genomika.pl/prezentacje/technologia_pliki/frame.htm
Kurs „Genetyka molekularna”
Łódź, 26 – 30 września 2011
Kurs „Genetyka molekularna”
Łódź, 26 – 30 września 2011
Kurs „Genetyka molekularna”
Łódź, 26 – 30 września 2011
HUGO
Human Genome Organisation
(powołanie: 1988/1989)
Human Genome Project (HGP)
genomika
genom
genome
up to 25000 genes
genomika strukturalna
poznanie sekwencji DNA i jej wstępny opis
genomika różnic indywidualnych
nasze „paszporty genetyczne”
epigenomika
degradomika
genomika porównawcza
badanie podobieństw i różnic między genomami
porównywanych gatunków
genomika funkcjonalna (postgenomika)
poznanie funkcji wszystkich genów w genomie
Ø
metody odwrotnej genetyki – zmiana lub przerwanie ciągłości genomu
z obserwowaniem jej wpływu na funkcjonowanie organizmu
• delecje, insercje, mutacje indukowane w sposób losowy
• celowane rearanżacje genomu
- inżynieria genetyczna; „gene
knockout”; „gene knocking”; konstrukty genowe
• wyciszanie (najczęściej czasowe) ekspresji genu
– interferencja RNA
(RNAi); „gene knockdown”
Ø
mikromacierze oraz SAGE (
serial analysis of gene expression
)
w ocenie ekspresji genów na podstawie analizy mRNA
Ø
w badaniach białek elektroforeza w dwóch płaszczyznach (wymiarach);
spektrometria mas (MS); systemy hybrydowe
transkryptom
transkryptomika
degradom
polimorfizmy różnego typu z SNP włącznie;
LCR
profile genetyczne; planowanie i monitorowanie leczenia
dziedziczne modyfikacje fenotypu
lub funkcji (ekspresji) genów
poprzez działanie mechanizmów
nie powodujących zmian w sekwencji DNA
100000-150000
transcripts
transcriptome
proteom
proteomika
metabolom
HUPO
Human Proteome Organisation
(powołanie: 2001)
Human Proteome Project (HPP)
u człowieka brak genu kodującego kaspazę 12,
rearanżacje i rekombinacje wewnątrzgenomowe,
alleliczne i niealleliczne;
crossing over;
NHAR
interaktom
subproteomika
co może przyczyniać się do choroby Alzheimera
np.
metylacja genów
more than 300000
proteins
metabolomika
proteome
nie występującej u szympansów
choroby genomowe
fenom
fenomika
modyfikacje białek histonowych
Kurs „Genetyka molekularna”
Łódź, 26 – 30 września 2011
Kurs „Genetyka molekularna”
Łódź, 26 – 30 września 2011
Cukrzyca noworodków
Kurs „Genetyka molekularna”
Łódź, 26 – 30 września 2011
Nieprawidłowe funkcjonowanie
kanałów jonowych - przykłady
Farmakogenomika – Farmakogenetyka - Farmakokinetyka
nutrigenomics
– ocena wpływu prawidłowego odżywiania się
(także stylu życia) oraz poszczególnych składników pokarmowych na
ekspresję genów; analiza genetycznych uwarunkowań przyswajania
i metabolizmu składników pokarmowych
genome
genomics
pharmacogenomics
–
analiza
korelacji
między eskpresją
wzrost ilorazu ATP/ADP
hamowanie wypływu K
+
przez kanały wrażliwe na ATP
depolaryzacja komórek B trzustki
aktywacja kanałów Ca
2+
napięciowozależnych
sekrecja insuliny
genów
i
indywidualną
zmiennością
genomu,
a
skutecznością
genetycznie uwarunkowane wydłużenie zwiotczającego mięśnie
działania
sukcynylocholiny
związane z występowaniem u niektórych pacjentów
wariantu genu dla
pseudocholinesterazy cholinowej
działania
stosowanych
leków
lub
ich
działaniami
degradomics
ubocznymi;
Kanału Cl
-
w mukowiscydozie;
w przypadkach wrodzonej
kamicy nerkowej
poszukiwanie
nowych
punktów
działania
leków
w
szlakach
transcriptome
transcriptomics
metabolicznych
pharmacogenetics
– ścisły związek z z farmakogenomiką;
analiza
degradome
Kanału K
+
w niektórych zagrażających życiu wrodzonych
zaburzeniach rytmu serca,
w rzadkich przypad-
kach wrodzonej skłonności do napadów padacz-
kowych,
w szeregu typach wrodzonej głuchoty
genetycznie
uwarunkowanych
proteome
przyczyn
zmiennej
proteomics
odpowiedzi osobniczej na leki
chemogenomics
- badania nad aktywnością i zmiennością
genomu pod wpływem środków chemicznych
toxicogenomics
– gromadzenie i analiza danych dotyczących
aktywności genów i białek w poszczególnych typach komórek oraz
tkanek znajdujących się pod wpływem środków toksycznych
nieoczekiwane i nieprawidłowe reakcje na podanie leków
można zaliczyć do osobnej grupy
wrodzonych defektów metabolicznych
metagenomics
– badania materiału genetycznego pochodzącego
bezpośrednio
metabolome
ze
środowiska
naturalnego,
z
ominięciem
wpływu
interactome
subproteomics
modyfikacji
laboratoryjnych
np.
podczas
hodowli
bakteryjnych;
metabolomics
Kanału Na
+
w różnego typu wrodzonych przykurczach mięśni,
w zespole Liddle’a
(nadmierne zwrotne wchłanianie sodu
w nerkach, z nadciśnieniem; blokada kanału swoiście przez amiloryd
i triamteren)
environmental
genomics,
ecogenomics
or
community
znaczna genetyczna zmienność
izoenzymu CYP2D6 z systemu cytochromu P450,
biorącego udział w wątrobie w metabolizmie Prozacu
phenome
phenomics
Blok pochodnymi
sulfonylomocznika
genomics.
Functional analysis of six Kir6.2 (
KCNJ11
) mutations causing neonatal diabetes
Girard CAJ, Shimomura K, Proks P, Absalom N, Castano L, de Nanclares GP, Ashcroft FM: Pflugers Arch - Eur J Physiol (2006) 453:323–332
Szlaki metaboliczne kwasu arachidonowego
Kurs „Genetyka molekularna”
Łódź, 26 – 30 września 2011
Kurs „Genetyka molekularna”
Łódź, 26 – 30 września 2011
Uwalnianie z błony komórkowej
dzięki
fosfolipazie A
2
Transport aktywny
hamowanie przez glikokortykosterydy
„Proteins are central to our understanding
of cellular function and disease processes, and
without a concerted effort in
proteomics
,
the fruits of genomics will go unrealized”
kwas arachidonowy
Bezpośredni
transporter wiążący ATP
Pośredni
energia „zmagazynowana”
w gradiencie jonów uzyskanym dzięki
„pompom”
W znaczeniu absolutnym proteom jest
nieosiągalny podobnie jak horyzont
szlak
lipooksygenazy
szlak
cyklooksygenazy
aspiryna
5-HPETE
hydroperoxy-
eicosatetraenoic acid
cykliczne nadtlenki prostaglandyn
Pompa symportowa
(symporter;
contransporter
)
(np. pompa Na
+
/glukoza)
Pompa Na
+
/K
+
ATPaza
Ian Humphery-Smith
University of Utrecht
lewuglandyny
LGE
2
; LGD
2
tromboksany
TXA
2
Jest zjawiskiem dynamicznym, a nie
statycznym
Pompa H
+
/K
+
ATPaza
leukotrieny
prostaglandyny
PGE
2
; PGF
2
; PGD
2
prostacyklina
PGI
2
Pompa Ca
2+
ATPaza
TXB
2
LTA
4
Pompa antyportowa
(„wymiennik”)
↓ 3 jony
Na
+
/Ca
2+
1 jon ↑
Na
+
/Mg
2+
Transportery ABC
(ATP-Binding Cassette)
LTB
4
LTC
4
PGA
2
PGB
2
PGC
2
współzałożyciel HUPO
(2001)
szeroki i zróżnicowany zakres
działania fizjologicznego
i w procesach patologicznych
LTD
4
komórki
tuczne
LTE
4
Kurs „Genetyka molekularna”
Łódź, 26 – 30 września 2011
Kurs „Genetyka molekularna”
Łódź, 26 – 30 września 2011
Komunikacja między komórkami
Kurs „Genetyka molekularna”
Łódź, 26 – 30 września 2011
Etapy przenoszenia sygnału
komórkowego
sekwencje
wzmacniające
Wiązanie
liganda
Promotor
Aktywacja
receptora
Szlaki z udziałem
GTPaz i białek G
transkrypcja
Introny
Transdukcja
sygnału
Znaczenie
kinaz
i fosforylacji
Ekson
Ekson
Ekson
Ekson
Ekson
Aktywacja
efektora
splicing
otwarta ramka
odczytu
Wytwarzanie
przekaźników
wewnątrz-
komórkowych
•
Szlak autokrynny
– często komórki układu
odpornościowego
•
Szlak parakrynny
– np. propagacja sygnału
bioelektrycznego z udziałem acetylocholiny
Osłabienie
sygnału
translacja
•
Szlak endokrynny
•
Szlak okołokrynny (jukstakrynny)
– związany
z adhezją komórek i wymianą sygnału; np.
agregacja płytek po zranieniu i adhezja neutrofili
oraz monocytów do śródbłonka w miejscu
uszkodzenia lub infekcji
Rola fosfataz
i defosforylacja
białko
Kurs „Genetyka molekularna”
Łódź, 26 – 30 września 2011
Modyfikacje potranslacyjne
dy
Kurs „Genetyka molekularna”
Łódź, 26 – 30 września 2011
Kurs
Kurs
Kurs
Kurs
Kurs
Kurs
Kurs
Kurs
Kurs
Kurs
Kurs
Kurs
Kurs
Kurs
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
nety
nety
nety
nety
nety
nety
nety
nety
nety
nety
nety
nety
ka molek
olek
olek
olek
olek
olek
olek
olek
ularna”
na”
na”
na”
na”
na”
na”
na”
na”
na”
na”
na”
na”
na”
Kurs „Genetyka molekularna”
Łódź, 26 – 30 września 2011
Synteza insuliny
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
„Ge
nety
nety
nety
nety
nety
nety
nety
nety
nety
nety
nety
nety
nety
nety
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
Łódź
Łódź
Łódź
Łódź
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
, 26
–
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
30 w
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
rześ
nia
nia
nia
nia
nia
nia
nia
nia
nia
nia
nia
nia
nia
nia
nia
nia
nia
nia
nia
nia
nia
nia
nia
nia
nia
nia
nia
nia
nia
nia
nia
nia
nia
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
2011
nia
nia
2011
2011
, 26
nia
nia
nia
, 26
, 26
, 26
30 w
Modyfikacje potranslacyjne
białek
-
przykłady
cj
przycinanie (np.insulina
)
rozcinanie (np. ubikwityna; poliproteina)
cięcie proopiomelankortyny (POMC)
przez enzymy proteolityczne
cj
po
jeden prekursor – wiele hormonów
kortykoliberyna-CRH
wzrost ekspresji
glikokortykoidy
spadek ekspresji
aktywność
Proopiomelanokortyna -
POMC
stabilność
fosforylacja (np. czynniki transkrypcyjne)
glikozylacja
znaczenie:
lokalizacja
rozwój nadnerczy
regulacja osi
podwzgórze-przysadka-nadnercza
pigmentacja skóry,
termoregulacja
otyłość (łaknienie),
depresja, schizofrenia,
ch. Alzheimera, padaczka
hydroksylacja (np. Pro w kolagenie)
przemiana
(metabolizm)
sulfatacja
Receptory MC1 – MC5
MC2-R dla ACTH
metylacja
Koekspresja genu(ów) POMC oraz konwertaz PC1 (PC3), PC2, PCE, PACE4, a także innych
enzymów proteolitycznych
acetylacja (np. białka histonowe)
Plik z chomika:
Nomnomnom2110
Inne pliki z tego folderu:
Farmakogenetyka gemetyka medyczna [tryb zgodności].pdf
(2510 KB)
Gach_Agnieszka_Cukrzyca_ kurs_2011.pdf
(3453 KB)
Hawuła_Wanda_Mikromacierze_kurs_2011.pdf
(38052 KB)
Jakubowski_kurs_Genetyka_molekularna_2011.pdf
(30311 KB)
Jeziorowska_Anna_Badania_molekularne_Kurs_2011.pdf
(7580 KB)
Inne foldery tego chomika:
Diagnostyka Laboratoryjna
MIKRO
PCR - DGGE, In Situ, API
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin