Népegészségügyi genomika
Ádány Róza (2011)
Debreceni Egyetem
A DNS kettős hélix szerkezetének megismerése, és ezen keresztül a genetikai információ megfejtése méltán tartható a 20. század második felének legnagyobb felfedezésének.
A felismerés gyakorlati haszna nemcsak a biotechnológia eredményein át vált rendkívüli értékké az ipar és mezőgazdaság számára, hanem a humán gyógyászatban is hatalmas lehetőségeket nyitott meg.
Magyar Tudomány, 2003/5 Ötvös László 50 éves a "kettős csavar"
A DNS kémiai felépítésének alapegysége a nukleotid
foszfátot
deoxiribóz cukrot és
négy szerves bázisból egyet
A cukor és a bázis alkotta egység a nukleozid
deoxiadenozin, deoxiguanozin, deoxicitidin, deoxitimidin
A nukleotidok teljes kémiai neve: rövidítése
deoxiadenozin 5’-monofoszfát, dAMP - A
deoxiguanozin 5’-monofoszfát, dGMP - G
deoxicitidin 5’-monofoszfát, dCMP - C
deoxitimidin 5’-monofoszfát, dTMP - T
DNS: A, T, G, C
RNS: A, U, G, C
A DNS: tárolja, átörökíti a genetikai információt, szabályozza a tulajdonságok kifejeződését .
A Chargaff szabályok (1955)
Az élőlényekből származó DNS-ekben a
pirimidin nukleotidok (T + C) mennyisége egyenlő a
purin (A + G) nukleotidok mennyiségével.
A T mennyisége egyenlő az A-val, és C mennyisége egyenlő G-vel.
Azonban A + T és C + G mennyiségek nem feltétlenül egyenlők, azok aránya jellemző az élőlényre, amiből a DNS származik.
A DNS kémiai szerkezete:
Pauling: 3 lánc szerkezet
Erősen savas környezetben H-hidak?
Kémiai melléfogás
Röntgendiffrakciós képek (R.Franklin és M.Wilkins, 1953
A röntgen diffrakcióval kapott adatok azt jelezték, hogy
- a molekula fonálszerű,
- a fonál két párhuzamos szerkezetből áll.
- egyenletes átmérőjű,
- spirál alakú
Hogyan illeszthető össze a DNS 4 alapvető alkotórésze: SPIRÁL SZERKEZET??
MODELL KÉSZÍTÉS
Két lánc modell valószínűbb: pl. kromoszóma duplikáció
Sejtek osztódása
Korábbi modell : HIBÁS
Új modell:
erős hidrogénkötések kapcsolják össze a bázisokat
az egyik szál szekvenciájából a másik automatikusan meghatározható
tökéletes komplementaritás
Watson és Crick 1953: „Megfejtettük az élet titkát„
Nem fogadták el rögtön közleményüket, végül a Nature folyóiratban 1953. április 26-án jelent meg.
Feloldotta az ellentétet a DNS 4 betűs szerkezete és a feltételezett információtároló képesség között. A biológia meghatározó fejlődésének mérföldkövének tekinthető.
A kettős spirál jellemzői:
A nukleotidok szabályosan ismétlődő távolságokban egymás felett helyezkednek el.
A nukleotidok lapos molekuláinak síkja merőleges a szál hossztengelyére.
A DNS tér-modell két ellentétes polaritású, u.n. antiparallel szálból épül, érvenyesül a nukleotidokra a komplementaritás elve
A modell egyenletes átmérője a Chargaff szabályok követésével biztosítható úgy, hogy purin bázissal pirimidin bázis áll szemben. Ezeket egymáshoz hidrogén hidak rögzítik.
A modellben a hidrofób bázisok belül, a hidrofil cukor és foszfát csoportok kívül helyezkednek el.
Minden bázispár egy purint, (A vagy G) és egy pirimidint, (T vagy C) tartalmaz.
Az A-T párt 2, a G-C párt 3 hidrogénhíd stabilizálja.
Az antiparallel irányultság 5’-> 3’ irány adja.
A DNS szerkezete többféle formát vehet fel
Az élőlényekben és vizes oldatban a „B” forma a leggyakoribb, ebben a bázisok síkja majdnem merőleges a cukor-foszfát gerincre.
Dehidrált körülmények között egy tömörebb „A” forma jön létre, melyben a bázisok síkja megdől.
Hosszú GCGCGC.... ismétlődések a Z formát vehetik fel, amely balmenetes, zegzugos lefutású és megnyúlt.
Fogalmak
Genom : a sejten belüli DNS összessége(kromoszómán belüli és kivüli DNS)
a biológiai információ tároló helye, mely tartalmazza azt információt ami szükséges ahhoz, hogy az előszervezet kialakuljon és az fenntartható legyen.
Genomika: genom szekvenciájára vonatkozó adatállomány, új gének felfedezése, a géntérképezés, különböző fajokból, fajtákból származó genomok összehasonlítása, az új, gén alapú eljárások
Gén: nukleinsav-szekvenciák
fehérjék előállítása és működésük szabályozása
molekuláris értelemben: a DNS olyan része (exon), amelyet a hírvivő RNS-be ír át a fehérjeszintézis során, annak egy részéből származó információ alapján készít fehérje molekulát
Genotípus: a sejtben tárolt genetikai információ
A humán genom, felépítése, szerkezete, nukleinsavak szerkezete.