Funkcionalna genomika i proteomika. Doc. dr. sc. Ivana Novak Nakir

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Funkcionalna genomika i proteomika. Doc. dr. sc. Ivana Novak Nakir"

Σπυριδων Βούλγαρης
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Funkcionalna genomika i proteomika Doc. dr. sc. Ivana Novak Nakir

2 Što je genomika? Grana genetike proučava genom* nekog organizma Definira cjelokupni DNA sadržaj tj. nasljedni materijal Mapira interakciju između lokusa i alela Definira gensku strukturu kromosoma *Naziv genom (gen + kromosom) Naziv gen Johannsen 2

3 Craig Venter 3

Temelji genomike 1953 1965 1972 1975 1985 J.Watson & F. Crick DNA struktura R.W. Holley, F.Sanger Prva sekvencirana RNA P.

4 Temelji genomike J.Watson & F. Crick DNA struktura R.W. Holley, F.Sanger Prva sekvencirana RNA P.Berg Prva rekombinantna DNA molekula F.Sanger & A.R. Coulson Sekvenciranje Phage Φ-X174 K.Mullis PCR 1987 L.Hood Prvi automatizirani aparat za sekvenciranje 4

5 Temelji genomike era sekvenciranja čitavih genoma 90ih Sekvenciranje čitavih genoma Saccharomyces cerevisiae Escherichia coli 2000 Arabidopsis thaliana 2004 Homo sapiens 5

6 Što je funkcionalna genomika? Povezuje gen/genom sa prepisanim funkcionalnim produktom protein ili RNA Što je proteomika? Proučava potpuni komplet proteina jednog organizma 6

7 Proteom Svi proteini jednog genoma 1 genom = nekoliko proteoma Zašto? Razvojni stadiji, različita tkiva, posttranslacijske modifikacije, proteolitičko procesiranje, alternativni splicing,... 1 stanica = proteina iz gena 7

8 Proteom! Proteomika je za nekoliko redova veličine složenija od genomike 8

9 9

10 Ciljevi projekta proteoma Identificirati sve proteine proučavanog sustava Otkriti komunikacijske mreže proteina Odrediti 3D strukture proteina! dizajn novih ljekova 10

11 Kako se proučava? Microarray Protein-protein interakcije Analiza genske ekspresije Tehnike gubitka funkcije (RNAi, mutacije) Masena spektrometrija

12 Bioinformatika Biološki podatci (eksperimentalni) Kompjuterski izračuni 12

13 1. Što je bioinformatika? 2. Gdje se koristi bioinformatika? 3. Zašto koristimo bioinformatiku?

podataka (sekvenciranjem ili drugim instrumentima) Analiza

14 Što je bioinformatika? Podrška Istraživanje Procesiranje eksperimentalno dobivenih podataka (sekvenciranjem ili drugim instrumentima) Analiza podataka Obrada podataka Održavanje baza podataka Tumačenje podataka KRANJI KORISNIK Biomatematika, biostatistika

15 Porast informacija

16 Zašto bioinformatika? 1. Biti u korak s porastom informacija 2. Otkrivati nova znanja 3. Vizualizacija podataka 4. Globalizacija istraživanja i znanja

17 Objekti u bioinformatici sekvence proširene sekvence (topologije) domene grafikoni i dijagrami 3D animacije

18 Prikupljanje objekata Prema sličnosti Višestruko sravnjenje Evolucijska stabla Grupiranje po sličnosti Prema kontekstu Metabolički putevi Podjedinice, ligandi genomi

19 Bioinformatičkim metodama moguće je......sastavljati podatke

20 ...mapirati, predviđati gene

21 ...uspoređivati i sravnjavati (globalno i lokalno)

22 ...uspoređivati kroz evoluciju

23 ...predviđati i određivati različita svojstva

24 ...modelirati

25 Baze podataka

26 Baze podataka 1. Primarne - Sadrže eksperimentalno dobivene rezultate direktno od istraživača (GenBank, SwissProt) 2. Sekundarne - napravljene od primarnih - Sadržaj je kontroliran i provjeren (RefSeq, InterPro, Pfam)

27 ENTREZ NCBI (USA)

28 ENSEMBL EBI (UK)

29 UNIPROT

30 Data mining

31 RNA geni Funkcionalne nekodirajuće RNA(ncRNA)

32 Nakon završetka sekvenciranja humanog genoma postalo je očigledno da je humani genom sastavljen od RNA gena, a ne samo gena koji kodiraju proteine.

33 Postojanje RNA gena Pronađena neočekivana skupina ncrna Barem 85% humanog genoma se prepisuje Veliki dio genoma je prepisan s oba DNA lanca na istim mjestima multigensko prepisivanje

34 Donedavno poznati RNA geni Ribosomalna RNA - rrna Transfer RNA - trna ~ 1000 gena Male RNA dio ribonukleoproteina RNA splicing, X-kromosom inaktivacija i imprinting, telomeraza

37 Kompleksnost humanih gena

38 RNA geni Ribosomalna RNA, rrna Transfer RNA, trna Small nuclear RNA, snrna Small nucleolar RNA, snorna Small Cajal body RNA, scarna RNA ribonukleaze Male citoplazmatske RNA Mikro RNA, mirna Piwi-vezujuće RNA, pirna Endogene male interferirajuće RNA, endosirna Dugačke nekodirajuće regulatorne RNA

39 Ribosomalni RNA geni 2 mitohondrijske rrna (12S i 16S) 4 citoplazmatskih rrna (28S, 5.8S, 5S, 18S) 5S - grupa od 16 gena na 1 kromosomu; mnogo pseudogena 28S, 5.8S i 18S jedinstvena mulagenska transkripcijska jedinica megabaznih veličina Preko 40 ponavljanja oko 100 rrna gena, na 5 akrocentričnih kromosoma

40 18S 5.8S 28S 18S 5.8S 28S Ribosom

41 Transfer RNA geni 22 mitohondrijskih trna = 22 mitohondrijska gena Genomske trna preko 500 gena većina na 6. ili 1. kromosomu Klasificirani u 49 grupa prema specifičnosti antikodona (61) Postoji slaba korelacija broja trna i učestalosti pojedinih ak npr. Cys (2,25%) = 30 gena Pro (6.10%) = 21 gen

mirna Dugačke 20-21 nt Prve opisane u C.

42 mirna Dugačke nt Prve opisane u C.elegans i vinskoj mušici Konzervirane tijekom evolucije Reguliraju ekspresiju gena Sintetiziraju se kao RNA prekursori u obliku ukosnice uz pomoć RNA polimeraze III Sudjeluju u procesu RNA interferencije

43 RNA interferencija

44 Sve je počelo s cvijetom... Richard Jorgensen Gen za pigment?

45 Što se dogodilo? nazvao fenomen kosupresija oba seta gena za pigment su onemogućavala ekspresiju onog drugog Druge biljke i kvasci (Neurospora crasa)

46 ... istovremeno Antisense tehnologija - utišavanje gena korištenjem RNA molekula - ubacivanje RNA komplementarne mrna čije se prevođenje u protein želi zaustaviti

47 ssrna ili dsrna?? mrna ssrna? dsrna?

48 dsrna?? sense RNA antisense RNA ds RNA normalni normalni mutirani Craig Mello & Andrew Fire C.elegans

49 Enzimi koji procesiraju dsrna ds RNA Dicer sirna mrna RISC

50 Enzimi koji procesiraju dsrna ds RNA Dicer sirna mrna RISC

51 RNAi proces 1.korak dsrna se procesira i nastaju sense i anasence is processed RNA Duljina: nukleoada Imaju 2-3 nt 3 strsece krajeve Za ovaj korak odgovoran je enzim Dicer

52 2.korak sirna povezuje se s RISC kompleksom (RNA-induced silencing complex) Odmatanje sirna

53 3.korak Antisense sirna omogućava RISCu povezivanje s komplementarno m jednolančanom mrna.

54 4.korak RISC reže mrna oprilike po sredini regije na kojoj se spojio s sirna mrna se dodatno razgrađuje drugim enzimima, RNazama

RNA interferencija Craig Mello i Andrew Fire 1998.

55 RNA interferencija Craig Mello i Andrew Fire opisali RNA interferenciju kao mehanizam utišavanja gena (NN 2006) Dicer i RISC (RNA-induced silencing complex) Prirodni oblik regulacije gena Postranskripcijski utišava sintezu proteina dsrna mora biti komplementarna zreloj mrna Preko 1000 gena Prisutna u svim eukariotima

56 Važnost RNA interferencije 1. Obrana od virusnih infekcija 2. Stabilnost genoma eliminacija transpozonskih transkripata 3. Zaustavljanje sinteze proteina 4. Supresija transkripcije (kromatin ostaje kondenziran) 5. Upotreba RNAi u istraživanju za utišavanje gena 6. Primjena u medicini genska terapija

57 mirna prirodne sirna Nova skupina gena odgovorna za regulaciju ekspresije, posebno važna u procesima razvoja tkiva, organa, organizma mirna su male jednolančane RNA koje tvore prividno dvolančanu strukturu

58 mirna procesiranje

59 Upotreba RNAi Utišavanje gena (gene knockdown) Biotehnologija Funkcionalna genomika Medicina Drug discovery

60 Antiviralna terapija RNAi i medicina Herpes simplex, virus gripe, hepatitis, HIV Neurodegenerativne bolesti Huntingtonova bolest Tumori Utišavanje gena odgovornih za proliferaciju tumorskih stanica Problem! 1. off-target efekti 2. unos sirna u stanice

Σχετικά έγγραφα

ELEKTROTEHNIČKI ODJEL

ELEKTROTEHNIČKI ODJEL MATEMATIKA. Neka je S skup svih živućih državljana Republike Hrvatske..04., a f preslikavanje koje svakom elementu skupa S pridružuje njegov horoskopski znak (bez podznaka). a) Pokažite da je f funkcija,