Δοµή και ιδιότητες του DNA 09/04/2014 1
09/04/2014 2
Τόσο τα νεκρά (µε θερµική επεξεργασία) βακτήρια S όσο και τα ζωντανά βακτήρια R δεν µπορούν να θανατώσουν ποντικούς. Όµως, η ταυτόχρονη µόλυνση µε αυτά τα δύο µπορεί να θανατώσει ποντικούς εξίσου αποτελεσµατικά µε τα ζωντανά βακτήρια S. 09/04/2014 3
DNA από βακτήρια S µπορεί να µετασχηµατίσει βακτήρια R σε S. 09/04/2014 4
Το γενετικό υλικό του φάγου Τ7 είναι DNA. 09/04/2014 5
Τα ευκαρυωτικά κύτταρα µπορούν να αποκτήσουν νέο φαινότυπο µε διαµόλυνση µε εξωγενές DNA. 09/04/2014 6
Η ποσότητα του DNA σε κάθε οργανισµό είναι σταθερή και ανεξάρτητη του περιβάλλοντος του Η ποσότητα του DNA/κύτταρο είναι ανάλογη µε την πολυπλοκότητα του κυττάρου (?) (C-παράδοξο) Τα γαµετικά κύτταρα των ανωτέρων οργανισµών. ως απλοειδή, περιέχουν την µισή ποσότητα DNA. Η αναλογία των βάσεων σχετίζεται µε το είδος: Διαφέρει απο είδος σε είδος Ιδια σε διαφορετικούς ιστούς του ίδιου οργανισµού Δεν αλλάζει µε την ηλικία, περιβάλλον κλπ. (Α::Τ, G:::C) Είναι παρόµοια σε εξελικτικά συγγενή είδη. 09/04/2014 7
Η ποσότητα του DNA στο απλοειδές γονιδίωµα ονοµάζεται τιµή C και είναι χαρακτηριστική για κάθε οργανισµό. 09/04/2014 8
Η έκφραση C-παράδοξο αναφέρεται στην αδυναµία µας να συσχετίσουµε το µέγεθος του γονιδιώµατος µε τις λειτουργίες του: Μεγάλη ασυµφωνία ανάµεσα στο µέγεθος του γονιδιώµατος και στη µορφολογική πολυπλοκότητα του οργανισµού Μεγάλο εύρος τιµών C ανάµεσα σε ορισµένα συγγενικά είδη. 09/04/2014 9
1 αµινοξύ = 3 βάσεις = 110 daltons. 33.000 daltons (µέση πρωτείνη) = 330 αα = 1000 βάσεις Μικρός ιός: 4 5 γονίδια E. coli: 3000 4000 γονίδια Ανώτεροι οργανισµοί: 1.000.000 γονίδια??? To DNA δεν κωδικοποιεί µόνο πρωτείνες µέσω mrna, αλλά trna, rrna, snrna κλπ, αλλά και περιέχει και άλλες περιοχές µε ρυθµιστικό ρόλο στην αντιγραφή και µεταγραφή. Τα περισσότερα ευκαρυωτικά γονίδια είναι διακεκοµµένα (split genes): Κωδικές περιοχές, τα εξώνια (exons) Παρεµβαλλόµενες περιοχές, τα εσώνια (introns) 3 και 5 (UTR) µη µεταφραζόµενες περιοχές = δεν κωδικοποιούν αµινοξέα 09/04/2014 10
09/04/2014 11
Britten and Kohne, 1968, µε πειράµατα κινητικής επανασύνδεσης του χρωµοσωµικού DNA ενός οργανισµού, µε τµήµα DNA, µήκους 300 bp, διαπίστωσαν την ύπαρξη επαναλαµβανόµενων ακολουθιών και ότι ο βαθµός επανάληψης διαφέρει από οργανισµό σε οργανισµό. Ταχυσυνδεόµενο DNA Eνδιάµεσο DNA Αργοσυνδεόµενο DNA Η βιολογική σηµασία των επαναλαµβανόµενων ακολουθιών δεν έχει ακόµη διαλευκανθεί 09/04/2014 12
Η πλήρης διαλεύκανσης της πρωτοδιάταξης του γονιδιώµατος του ανθρώπου περιγράφεται από τον όρο: Human Genome Project. Το κόστος ξεπέρασε το 1 δις $ και σταδιακά µειώνεται. Υπολογίζεται µε τις νέες τεχνολογίες να κατέβει στα 10.000 $ και απώτερος στόχος είναι 1$! 09/04/2014 13
Πυρηνικό DNA ~3000 Mb Μιτοχονδριακό DNA ~17 Mb Ενδογονιδιακό ~20% Εξωγονιδιακό ~80% Κωδικές αλληλουχίες <10% <2% Μη κωδικές αλληλουχίες >90% DNA µοναδικό ή µε λίγα αντίγραφα ~70-80 % DNA ενδιάµεσο πολύ επαναλαµβανόµ ενο ~20-30 % Γειτονικά οµαδοποιηµένα αντίγραφα αλληλουχιών ~60% Διασκορπισµένα αντίγραφα αλληλουχιών ~40% 09/04/2014 14
Εσώνια (introns): Δορυφορικό DNA (satellite DNA) µικρή συχνότητα συµµετοχής σε διαφορετικές µορφές γονιδίων (exon shuffling, alternative splicing) Αρκετά εσώνια κωδικοποιούν snrnas, snornas (O-methylation) Εντοπίζεται στα άκρα των χρωµοσωµάτων και στο κεντροµερίδιο Εξασφαλίζει τη δοµική σταθερότητα στο χρωµόσωµα. hnrna Oνοµάζεται επίσης και pre-mrna. Από το συνολικό του µήκος µόνο 25% έχει κάποια πιθανή λειτουργία. 09/04/2014 15
SINES: short interspersed elements LINES: long interspersed elements Ψευδογονίδια (Pseudogenes) Άγνωστης λειτουργίας αλληλουχίες µήκους 300 bp. Επαναλαµβάνονται δεκάδες και εκατοντάδες φορές χιλιάδες φορές. Τυπικό παράδειγµα η οικογένεια των µεταθετών στοιχείων Alu Τα ίδια στοιχεία µε τις SINES αλλά αντί για 300 bp έχουν µήκος περίπου 7000 bp. Εκφυλισµένα αντίγραφα γονιδίων µεταγραφικά ανενεργά. Κάποια δεν περιέχουν εσώνια. Μάλλον προήλθαν από mrna που µεταγράφη αντίστροφα σε DNA και ενσωµατώθηκε στο γονιδίωµα. 09/04/2014 16
Είναι απαραίτητη διαδικασία για να γίνει κατανοητή η γονιδιακή πληροφορία. Η βασική αρχή της συγκριτικής γονιδιωµατικής είναι ή σύγκριση 2 ή και περισσοτέρων γονιδιωµάτων, µε στόχο να εντοπίζει σε επίπεδο γονιδίου κοινά γνωρίσµατα, διαφορές κλπ και να τα συσχετίζει µε την φυσιολογία των οργανισµών µε απώτερο στόχο να διαλευκάνει τη λειτουργία των αντιστοίχων πρωτεϊνών. 09/04/2014 17
Η συγκριτική γονιδιωµατική είναι πολύ βασικό εργαλείο για τον εντοπισµό σηµαντικών παραγόντων (κυρίως σε απλά µοντέλα συστήµατα) και είναι πιθανόν να εντοπίσει κοµβικούς παράγοντες και να περιορίσει τον αριθµό των γονιδίων που συµµετέχουν σε πολύπλοκες διαδικασίες όπως πχ η διαφοροποίηση. Κύριο στοιχείο είναι η συντήρηση διαδικασιών στη διαδικασία της εξέλιξης. Πιθανές διαταραχές των διαδικασιών αυτών µπορεί να οδηγήσει σε ασθένειες. 09/04/2014 18