Caenorhabditis elegans: Ülitähtis mudelorganism arengubioloogias. Genoomi sekveneerimine lõpetatud 1999 a. Genoom ca 100Mb ja 20 000 geeni (1000 RNA kodeerivad). 9000 kohta eksperimentaalsed tõestused, ülejäänud ennustatud in silico. Kodeeriv osa 27%, intronid 26%. 32% kodeerivast osast sarnane inimese geenidega, 70% inimgeenidest sarnane C.elegansiomadega. Geeni keskmine pikkus 5 kb, suur osa koondunud operonidesse. Otsene HGP eelkäija (metodoloogia). Drosophila melanogaster Genoom 165 Mb (6 kromosoomi). 13601 valke kodeerivat geeni s.t. üks iga 9 kb. kohta. Väga palju retrotransposoneid. Esimene genoom, mis sekveneeriti whole genomeshotgun(WGS) tehnikat kasutades. Arabidopsis thalianagenoom Sekveneeritud 2000 a. 5 kromosoomi, genoom 125 Mb. Umbes 25000 geeni. 35% geenidest unikaalsed. Lisaks nukleaarsele genoomile ka mitokondriaalne ja kloroplastide genoom. Geenid kompaktsed s.t. väikeste intronitega ja
Bioinformaatika 5 Andmebaasid (KEGG, NCBI, RCSB), järjestuste (SMS, BioEdit) ja struktuuride (SPdbV) analüüs 1. KEGG-i kasutamine (http://www.genome.jp/ a. Leida liikide Escherichia coli K12 MG1655, Drosophila melanogaster ja Homo sapiens glükolüüsi rajad ning ensüümid aldolaas ja püruvaatkinaas. Escherichia coli glükolüüsi rada: http://www.kegg.com/dbget-bin/get_pathway?org_name=eco&mapno=00010 Drosophila glükolüüsi rada: http://www.kegg.com/dbget-bin/get_pathway?org_name=dme&mapno=00010 Homo sapiens glükolüüsi rada: http://www.kegg.com/dbget-bin/get_pathway?org_name=hsa&mapno=00010 aldodaas: http://www.kegg.com/dbget-bin/www_bget?enzyme+4.1.2.13 püruvaatkinees: http://www.kegg.com/dbget-bin/www_bget?enzyme+2.7.1.40 b. Leida vastavad geenid KEGG-i entry numbrid, geeni nimed, nukleotiidsed järjestused ning asukohad geenikaardil. Aldolaas :
ning sinaka värvusega isendid omavahel. Pidev fenotüübiline muutlikkus on täheldatav kõigis populatsioonides. Näiteks meritähe värvus varieerub läbi paljude vahepealsete variantide purpursest oranzhini. Kromosoomide struktuuri polümorfism. Igal liigil on iseloomulik karüotüüp, kromosoomistiku tunnustekogum (kindel kromosoomide arv ja struktuur). Siiski võib sageli kromosoomide struktuuris teatavaid erinevusi leida. Näiteks Kalifornias on Drosophila pseudoobscura populatsioonis kirjeldatud kolme erinevat kolmanda kromosoomi inversiooni mustrit Standard (ST), Arrowhead (AR) ja Chiricahua (CH). Kuigi väliselt eristamatud, on erinevate inversioonitüüpidega isendid aktiivsed erinevatel aastaaegadel. ST sagedus langeb ning CH sagedus tõuseb märtsist juunini ning kuumal perioodil juunist augustini tõuseb jälle ST sagedus ja langeb CH sagedus. Sellised kõikumised populatsioonis
geneetilise informatsiooni vahetust Ø See väike rühm võib eraldatuse tõttu veelgi kokku kuivada ning lõpuks jäävad eraldunud gruppi esindama üksikud, populatsioonile ebatüüpilised isendid Ø Eraldunud populatsiooni taastumisel selekteeruvad loodusliku valiku tulemusena välja isendid, kes erinevad oma genotüübilt algsest populatsioonist sel määral, et nendevaheline ristumine on takistatud. Ø Sellist liigitekke viisi sobib illustreerima uute Drosophila liikide moodustumine üksikute isendite sattumisel uutele saartele Havai saarestikus Ø Erinevalt allopatrilisest liigitekkest, mis on järk-järguline ja pikaajaline protsess ning kus määravaks on looduslik valik, toimub siinkäsitletud protsess väga kiiresti, juba väheste põlvkondade vältel ning olulist rolli mängib siin juhus Kasutatud kirjandus ü http://et.wikipedia.org/wiki/Evolutsiooni%C3%B5petus ü http://koolielu
RNAde liigid: 1. mRNA infokandja DNA ja valkude sünteesi vahel (2-5% raku RNAst) 2. rRNA - üle 90%raku RNAst 3. tRNA aminohapete transport ja geneetilise koodi dekodeerimine valgu sünteesiks 4. ribosüümid RNA-ensüümid 5. mikro-RNAd posttranskriptsiooniline geenide aktiivsuse regulatsioon Escheria coli soolekepike Saccharomyces cerevisiae pagaripärm Schizosaccharomyces pombe poolduv pärm Caenorhabditis elegans ümaruss Drosophila melanogaster äädikakärbes Danio rerio sebrakala Geen DNA järjestuse lõik, mis kodeerib valku või struktuurset, katalüütilist või regulatoorset RNAd Histoon väga konserveerunud aluseline valk DNA ja RNA erinevused: · desoksüriboos, riboos · tümiin, uratsiil · kaheahelaline, üksikahelaline · RNA omab katalüütilist funktsiooni Transkriptsioon ehk RNA süntees. Splaising RNA modifikatsioon pärast transkriptsiooni, kus intronid eemaldatakse ja eksonid
Dominantse mutatsiooni puhul sünteesitakse polüpeptiid, mis käitub võrreldes algse polüpeptiidiga teisiti. Seetõttu nimetatakse dominantseid mutatsioone sisaldavaid alleele neomorfseteks (uue funktsiooni omandanud alleelideks). 3.7. Geenide fenotüübilist avaldumist mõjutavad tegurid Fenotüüp = Genotüüp x Keskkond 3.8. Keskkonna mõju geenide avaldumisele Mõnede erinevate allelide produktidel (Drosophila mutatsioon shibire) esineb erinev temperatuuritundlikkus (29°letaalne). Fenotüübi avaldumine võib sõltuda dieedist, niiskusastmest, soost jne. Väga vähesed tunnused tulenevad ainult mendellikust või polügeensest päritavusest ning keskkonnamõjudes 3.9. Penetrantsus ja ekspressiivsus · Penetrantsus on sagedus protsentides, millega mingi konkreetne genotüüp avaldub kandja fenotüübis (polüdaktüülia). Kuigi mutatsioon on dominantne, ei
20 minutiga. E. Coli sisaldab ühte rõngasjat kromosoomi ja plasmiide. Ka pärmeid vastavad eelpool nimetatud nõuetele. Pärmitüved on nii haploidsed kui ka diploidsed. Haploidsed rakud paljunevad pungumise teel ja diploidsed nii mitootiliselt kui meiootiliselt. See võimaldab uurida retsessiivseid mutatsioone, tüvesid omavahel ristata, spooride eraldamisel uurida järglaskonda ja kombineerida erinevaid mutatsioone. 62. Caenorhabditis elegans ja Drosophila melanogaster geenitehnoloogia mudelobjektidena. Drosophilia melanogaster ehk äädikakärbes võeti geneetika mudelobjektiks juba enne baktereid ja seeni. Äädikakärbse elutsükkel kestab vaid 10 päeva. Emane muneb sadu mune, areng toimub täismoondega. Drosophila eripäraks on tuhandete selgelt eristatavate fenotüübiliste tunnustega mutantide lihtne saamine. Ta on osutunud arengu- ja käitumisgeneetika uurimises asendamatuks.
Doos-sõltuvus: vähem implanteeritud ZPA rakke või väiksem mõjutusaeg -> vähem ektoopilisi ”sõrmi ”.Wolperti morfogeen leiti 1975: ZPA jäsemepunga polariseeriva aktiivsuse eest vastutab Sonic hedgehog (Shh). Sõrmede moodustumine. Sõrmede identsus sõltub Shh kontsentratsioonist neid moodustavate mesenhüümirakkudele ja ajast kui kaua nad Shh mõju all on. ZPA enese rakud paljunevad ja moodustavad osa sõrmerakkudest. Sõrmedevaheline kude sureb. Drosophila melanogaster on mudelorganism tänapäevase bioloogias. Algselt Aafrikast pärit kosmopoliitne putukas, looduslik levikuala kõikjal maailma soojades maades. Drosophila perekond – ligi 200 erinevat liiki, kümnendiku genoom sekveneeritud.Drosophilia eelised:odav; paljuneb kiiresti ja massiliselt; parim geneetiline mudel; annoteerinud genoom; interneti infopangad; genoom väike - 4 kromosoomi, ~ 13000 geeni ; vähe funktsioonilt kattuvad geeni. Arengutsükkel – 9 päeva embrüost kärbseni
paljunemisikka jõudmisel on meeste ja naiste suhe 1:1. Inimese Y kromosoom on X kromosoomist morfoloogiliselt eristatav: ta on tunduvalt lühem ning Y kromosoomi tsentromeer paikneb ühe kromosoomi otsa lähedal. Ühist geneetilist materjali on X ja Y kromosoomil vähe. Pärilikkuse kromosoomiteooria Eksperimentaalsed tõendid selle kohta, et geenide päritavus on seotud kromosoomidega Selle sajandi algul näitas Thomas Morgan, et teatav äädikakärbse Drosophila melanogaster silmavärvust mõjutav geen paikneb X kromosoomis. Tegemist oli silmade valget värvust põhjustava retsessiivse mutatsiooniga, mis avaldus ainult isastel kärbestel. Valgesilmsete mutantsete (w) isaste ristamisel homosügootsete (w+) emastega olid mõlemast soost järglased punaste silmadega, kuid hübriidide järgmises põlvkonnas olid kõik emased endiselt punaste silmadega, isastest aga ainult pooled. Morgan järeldas, et punast silmavärvust andev geen paikneb X kromosoomis
paljunemisikka jõudmisel on meeste ja naiste suhe 1:1. Inimese Y kromosoom on X kromosoomist morfoloogiliselt eristatav: ta on tunduvalt lühem ning Y kromosoomi tsentromeer paikneb ühe kromosoomi otsa lähedal. Ühist geneetilist materjali on X ja Y kromosoomil vähe. Pärilikkuse kromosoomiteooria Eksperimentaalsed tõendid selle kohta, et geenide päritavus on seotud kromosoomidega Selle sajandi algul näitas Thomas Morgan, et teatav äädikakärbse Drosophila melanogaster silmavärvust mõjutav geen paikneb X kromosoomis. Tegemist oli silmade valget värvust põhjustava retsessiivse mutatsiooniga, mis avaldus ainult isastel kärbestel. Valgesilmsete mutantsete (w) isaste ristamisel homosügootsete (w+) emastega olid mõlemast soost järglased punaste silmadega, kuid hübriidide järgmises põlvkonnas olid kõik emased endiselt punaste silmadega, isastest aga ainult pooled. Morgan järeldas, et punast silmavärvust andev geen paikneb X kromosoomis
56. Geeniteraapia. Vaata punkti 36 57. Miks tekib organismis vähkkasvaja. A cell's ability to instruct itself to die, a process called apoptosis <- see süsteem on nässus + 4-5samaaegset erinevat mutatsiooni raku geenides. 58. Miks on soolekepike ning pagaripärm head geenitehnoloogia mudelobjektid? Odavad kasvatada, paljunevad kiirelt, väikesed. Pagaripärm väga levinud (toiduaine)tööstuses, seega tuntakse läbi ajaloo hästi. 59. Caenorhabditis elegans ja Drosophila melanogaster geenitehnoloogia mudelobjektidena. Caenorhabditis elegans lame uss, väga lihtsa ehitusega, suhteliselt vähe geene. Läbipaistev, lihtne (mikroskoobiga) uurida, väike. Odav. Drosophila melanogaster ajaloovältel hästi uuritud ja väga detailselt kirjeldatud organism. Väike, paljuneb kiirelt. 60. Millised on molekulaarbioloogia mudelobjektid imetajate hulgas ja miks. Hiir odav, paljuneb kiirelt, vähenõudlik
kaheks. Need teadmised on aidanud miljoneid inimesi, kuna paljud vähiravil kasutatavad ravimid töötavad rakutsükli häirimise põhimõttel. Katsetest pärmiga on selgunud ka, kuidas geene sisse ja välja lülitatakse. See teadmine aitab mõista, kuidas saavad rakud, mis sisaldavad samu geene, üksteisest nii palju erineda. Nii on omakorda võimalik mõista nii normaalseid arenguprotsesse kui ka haigusi, mis ilmnevad, kui geeni aktiivsuses esineb häireid. 59. Caenorhabditis elegans ja Drosophila melanogaster geenitehnoloogia mudelobjektidena. Caenorhabditis elegans ehk varbuss on mullas elav väike ussike, mida kasutatakse mitmerakuliste organismide elutegevuse ja paljundamise uurimiseks. Seda ussikest väga lihtne ja odav kasvatada, see on läbipaistev, ta talub hästi külmutamist. Ta toodab nii seemne, -kui ka munarakke. Kaasajal uuritakse varbusside abil näiteks vananemist, vähki ja neuroloogilisi haigusi.
siidiliblikas Bombyx mori 56 * kromosoomiarv varieerub või pole täpselt rakkude asendamiseks. Sellist raku jagunemist nimetatakse mitoosiks. simpans Pan troglodytes 48 teada toakärbes Musca domestica 12 Teist tüüpi rakkude jagunemisel, mida nimetatakse meioosiks, tekivad sugurakud, veis Bos taurus 60 äädikakärbes Drosophila melanogaster 8 mille ühinemisel saab alguse uus elusolend. http://www.eau.ee/~ktanel/kool_ja_too/geenitehn_stat_mudelid/ 3 Tanel Kaart 4 Geenitehnoloogia statistilised mudelid Mõisteid, fakte ja seadusi geneetikast
vt. koduõpetaja lk.102. 55. Miks on soolekepike ning pärmid head geenitehnoloogia mudelobjektid? Soolekepike järgi on mugav uurida bakteerite geneetikat, füsioloogiat ja biokeemiat. Soolekepike on odav, seda on kerge paljunada. On väikesed. Pärmide järgi uuritakse raku organelle ja pärm on põhimudel eukarüootide molekulaarsete ja rakuprotsesside uurimiseks. Pärmid on odavad neid on suhteliselt kerge paljundada. On väikesed. 56. Caenorhabditis elegans ja Drosophila melanogaster geenitehnoloogia mudelobjektidena. Caenorhabditis elegans (C.elegans)on väike ussike (ca 1 mm pikk), mida kasutatakse mitmerakkuliste organismide elutegevuse ja paljundamise uurimiseks. Caenorhabditis elegans omab paljud elundkonnad (nt. närvisisteem) ja ta on läbipasitev, mispärast on kerge jälgida temas toimuvaid protsesse. Caenorhabditis elegans on tähtis mudel
Saccharomyces cerevisiae – pagaripärm. Aitab mõista raku- ja molekulaarset protsesse eukarüootides. Üherakuline organism on ka toidutööstuses tähtis (leib, õlu, vein, ensüümid, ravimid). U 6000 geeni. Schizosaccharomyces pombe – poolduv pärm. Õlust. Some gene sequences are as equally diverged between the two yeasts as they are from their human homologues. U 4900 geeni. 62. Caenorhabditis elegans ja Drosophila melanogaster geenitehnoloogia mudelobjektidena. Caenorhabditis elegans – paeluss. Uss eostatakse ühe rakuna. Sellel on närvisüsteem ja aju. Demonstreerib käitumismustreid ja on võimeline algeliseks õppimiseks. Toodab spermat, mune, sigib ja paljuneb. Eluiga 2- 3 nädalat, läbipaistev keha, kasvatatakse bakteritega Petri alustel. Ideal compromise between complexity and tractability (keerukus ja töödeldavus)
Caenorhabditis elegans genoom: Ülitähtis mudelorganism arengubioloogias. Genoomi sekveneerimine lõpetatud 1999 a, Genoom ca 100Mb ja 20 000 geeni (1000 RNA kodeerivad). 9000 kohta eksperimentaalsed tõestused, ülejäänud ennustatud in silico. Kodeeriv osa 27%, intronid 26%. 32% kodeerivast osast sarnane inimese geenidega, 70% inimgeenidest sarnane C.elegansi omadega. Geeni keskmine pikkus 5 kb, suur osa koondunud operonidesse, Otsene HGP eelkäija (metodoloogia). Drosophila melanogaster genoom: Lõplikult sekveneeritud aastal 2002, Genoom 165 Mb (6 kromosoomi), 13601 valke kodeerivat geeni s.t. üks iga 9 kb. kohta. Väga palju retrotransposoneid, Esimene genoom, mis sekveneeriti whole genome shotgun (WGS) tehnikat kasutades. Arabidopsis thaliana genoom (müürlook): Sekveneeritud 2000 a. 5 kromosoomi, genoom 125 Mb. Umbes 25000 geeni. 35% geenidest unikaalsed, Lisaks nukleaarsele genoomile ka mitokondriaalne ja kloroplastide genoom, Geenid kompaktsed s.t
Kärbestel, konnadel ja kanadel leidub Delta neil rakkudel, millest kujunevad närvirakud, samas kui suurem hulk Notchi leidub neil rakkudel, millest kujuneb gliia. Notchi alla surumine uutes närvirakkudes ilmneb sarnaselt ka kanades ja kärbestes. 1.4 Spetsiifiliste närvirakkude eristumine Hiirtel NKX2.2 geen aktiveeritakse Sonic hedgehogi signaaliga ja kodeerib transkriptsioonifaktori, mis juhatab kõhtmiste närviketi rakkude arengut. Drosophila homoloog, VND, kontrollib selgmiste-kõhtmiste närvirakkude kujunemist kärbse kesknärvisüsteemist. Kuigi täiskasvanud lülijalgsete ja selgroogsete organismide närvisüsteemid erinevad silmnähtavalt, geenid ja koostoimemehhanismid, mis juhatavad nende närvisüsteemide arengut, on sarnased. 2 AJU KUJUNEMINE Imetaja aju eesmine ja tagumine osa kujuneb gastrulatsioonis prechordaalse mesodermi ja notochordi abiga. Seda spetsialiseerumist stabiliseeritakse närviplaadi staadiumis
testertüvega ristamise teel. Sellist analüüsi saab läbi viia retsessiivsete mutatsioonide uurimiseks. Ristamisse võetav testertüvi on homosügootne teatava geeni retsessiivse alleeli suhtes. Juhul, kui ka järglaskonnal avaldub mutantne fenotüüp, on mutantne alleel sama geeni variant, mille alleel testertüvel retsessiivne on. Näiteks äädikakärbsel 19 Drosophila melanogaster on kirjeldatud 2 retsessiivset mutatsiooni cinnabar ja scarlet, mis mõlemad põhjustavad kärbestel erepunast silmavärvi. Metsiktüüpi kärbestel on tumedad silmad. Selleks, et teha kindlaks, kas cinnabar ja scarlet mutatsioonid on toimunud samas geenis, st., kas tegemist on mutantsete alleelidega, ristati mutantseid kärbseid omavahel. Kuna järglased olid fenotüübilt metsiktüüp, olid mutatsioonid toimunud erinevates geenides, ristamise käigus
emaefekti geen (ingl. Maternal-effect gene)- Geen, mis määrab isendi fenotüübi ema genotüübi kaudu. 1. Avaldumine emasliini kaudu 2. Sümmeetriatelgede moodustumine Selgmine-kõhtmine telg Keha esiosa-tagaosatelg 3. Sügootsed arengugeenid Segmentatsioonigeenid Homeootilised geenid Rakutüüpide spetsialiseerumine (silm) 3. Arengumustri teke Arengumustri teke äädikakärbsel (Drosophila sp.). Tsütoskeleti toimel põhjustatakse raku arengus asümmeetria teke. Sugurakkude liin eristub pärast raku jagunemist. Emasorganismi geeniproduktid (keemiline gradient) määravad embrüos esiosa/tagaosa (anterioorse-posterioorse, A–P) ja selgmise/kõhtmise (dorsaalse-ventraalse, D–V) sümmeetriateljestiku. Organismi põhigeenid määravad embrüo segmentatsiooni ja
intrakromosoomset rekombinatsiooni. Prokarüootidel ja viirustel esineb mitmesuguseid osalise geneetilise rekombinatsiooni protsesse. Balancer Chromosomes are special, modified chromosomes used for genetically screening a population of organisms to select for heterozygotes. Balancer chromosomes can be used as a genetic tool used to prevent crossing over (genetic recombination) between homologous chromosomes during meiosis. Balancers are most often used in Drosophila melanogaster (fruit fly) genetics to allow populations of flies carrying heterozygous mutations to be maintained without constantly screening for the mutations but can also be used in mice.[1] Balancer chromosomes have three important properties: they suppress recombination with their homologs, carry dominant markers, and negatively affect reproductive fitness when carried homozygously. 7.3. Rekombinatsiooni osa evolutsiooniprotsessis
tekkeks. Vähi üheks tekkepõhjuseks on ka muudatused rakutsüklis. Kui see nn süsteem lakkab perfektselt töötamast, siis võib see põhjustada vähki. 57. Miks on soolekepike ning pagaripärm head geenitehnoloogia mudelobjektid? Odavad kasvatada, paljunevad kiirelt, väikesed. Pagaripärm väga levinud (toiduaine)tööstuses, seega tuntakse läbi ajaloo hästi. 58. Caenorhabditis elegans ja Drosophila melanogaster geenitehnoloogia mudelobjektidena. Caenorhabditis elegans lame uss, väga lihtsa ehitusega, suhteliselt vähe geene. Läbipaistev, lihtne (mikroskoobiga) uurida, väike. Odav. Drosophila melanogaster ajaloovältel hästi uuritud ja väga detailselt kirjeldatud organism. Väike, paljuneb kiirelt. 59. Millised on molekulaarbioloogia mudelobjektid imetajate hulgas ja miks. Hiir odav, paljuneb kiirelt, vähenõudlik Rott käitumine keerulisem, kui hiirel
transkripti alternatiivse splaissinguga TRA-valgu kaasabil määratakse organismi sugu, nii emas- kui ka isassugu. 13. Homoseksuaalsusgeenid. Mutatsioonid viljatusgeenis fru põhjustavad mõningaid muutusi kärbse kesknärvisüsteemi neuronite arengus vastavad kärbsed muutuvad isaslembelisteks. Ilmselt on suguline orientatsioon ka teisel organismidel, k.a inimestel, geneetiliselt kontrollitud. 14. Viljatusgeenid. Fru. Drosophila autonoomne geen, mille produktiga suunatakse transkriptide protsessingut. See geen määrab isaste kärbeste sugulist käitumist. 15. Hermafrodiitsus. Kahesoolisus, liitsugulisus ehk mõlemasugulisus. 16. Sümmeetriatelgi määravad geenid. Selgmine-kõhtmine telg. Keha esiosa-tagaosatelg. 17. Keha esi-tagaosa määravad geenid. Emaefektigeenid (bicoid, nanos) -> gap-geenid -> pair-rule-geenid -> segment-polarity-geenid
, 18., 21., X ja Y kromosoomi arvu anomaaliat või uurida kromosomaalseid ümberpaigutamisi. Omadused: Inimese telomeerid; In situ hybridization; Fluorescen probes; TTAGGG lokaliseerimine. 33. Matriksi kinnitumise piirkond (MAR) immunoglobuliini sõltuv funktsioon, alad genoomsel DNAl, mis interakteerub tuuma matriksiga. Funktsioonid: transkriptsiooni/replikatsiooni domäänide definitsioon; ex. betaglobiini (LCR) SCS/SCS' mudeli süsteemid Drosophila Heat Shock Locus-s; reguleerib transkriptsiooni, kromatiini struktuuri, geeni ekspressiooni. Need elemendid moodustavad DNA pidepunkti kromatiini tellingute jaoks ja sobivad, selleks et oragniseerida kromatiin struktuurseteks domäänideks. 34. Eukarüootse mRNA molekuliga toimuvad muutusi pärast transkriptsiooni lõppu. Eukarüootides sünteesitakse mRNA tuumas, translatsioon toimub aga tsütoplasmas, seega on transkriptsioon ja translatsioon ruumiliselt lahutatud
mutatsioonid, siis see võib viia raku kontrollimatule jagunemisele. 61. Miks on soolekepike ning pärmid head geenitehnoloogia mudelobjektid? Soolekepike- kasvab väga kiiresti, 20min uus järglaskond, genoom sekveneeritud. Pagaripärm- genoom sekveneeritud, pooldub umbes 2h jooksul, meioos, Leivahallitusseen- genoom sekveneeritud, suguline paljunemine. 62. Caenorhabditis elegans ja Drosophila melanogaster geenitehnoloogia mudelobjektidena. Caenorhabditis elegans ehk varbuss- elutsükkel 3 päeva, saab lihtsalt agarsöötmel kasvatada, uss on läbipaistev, genoom on sekveneeritud, talub hästi külmutamist, lihtne kasvatada, 6 paari kromosoome, 1000 rakku, millest kolmandik on närvirakud. Drosophila melanogaster ehk äädikakärbes- elutsükkel 10 päeva, lihtne mutante saada, genoom on sekveneeritud, kerge kasvatada, suur viljakus, 4 paari
rekombinatsiooni sagedus ja distantsid geneetilisel kaardil; kiasmide sagedus ja geneetiline distants; geneetiline ja füüsiline distants. Rekombinatsiooni osa evolutsiooniprotsessis. Rekombinatsiooni allasurumine inversioonide toimel. Rekombinatsiooni geneetiline kontroll. 9. Aheldumise geneetiline analüüs, kasutades täiustatud meetodeid. Aheldumise uurimine katseorganismides: tetraadanalüüs seentel; "paigalhoidvate" kromosoomide kasutamine Drosophila geneetilises analüüsis. Spetsiaalsed kaardistamise meetodid: Neurospora crassa reastatud tetraadide analüüs; Drosophila deletsioonide ja duplikatsioonide tsütogeneetiline kaardistamine. Geenide aheldumise uurimine inimesel: geenide aheldatuse tuvastamine sugupuude analüüsil; somaatiliste rakkude geneetika (rakkude hübridiseerimine, geenide kaardistamine kasutades kromosomaalseid ümberkorraldusi); inimese genoomi analüüs. 10
Kirjeldage neid detailselt. SINE, LINE, transposoonid, retroposeerunud pseudogeenid, mini- ja mikrosatelliidid, tandeemsed järjestused (nt ATTCG ATTCG ATTCG), intronid keskmiselt 2000 bp. 47. Millised on kõige olulisemad mudelorganismid mida molekulaarbioloogiliste uurimistööde läbiviimisel kasutatakse (nimeta vähemalt 5 eesti- ja ladinakeelset nimetust)? Pärm Saccharomyces Cerevisiae, varbuss Caenorhabditis elegans, kolibakter Escherichia coli, puuviljakärbes Drosophila melanogaster, koduhiir Mus musculus. 48. Millised on teadaolevalt suurimad ja väikseimad genoomid? Varem oli suurim teadaolev marmorjal (?) kopskalal (133 miljardit bp), nüüd aga protist Polychaos dubium (670 mld bp). Taimeviirus rice yellow mottle virus satellite (220 bp) väikseim. 49. Mis on antikeha? Antikehad on immuunsüsteemi efektiivsed tööriistad kahjustavate haigustekitajate ja võõrühendite spetsiifiliste struktuuride äratundmisel ja eemaldamisel
lõigustumine lõigustumisevagu ei läbi reptiilid, linnud munarakku diskoidaalne lõigustumine blastotsöölig lõigustub sügoodi rebuvaba osa, Linnud (kana), a hele- ja tumeväli, teloletsitaalne reptiilid, kalad superfitsiaalne ehk ovaalne Tsentroletsitaalne (rebu keskel), Putukad (Drosophila pindmine lõigustumine esialgu jaguneb sügoodi tuum melanogaster) Blastulate tüübid (tuua näiteid). 1.Tsöloblastula ehk õõnesblastula: ühe- või mitmekihiline blastoderm, ruumikas blastotsööl. Konn, meritäht, merisiilik. 2.Stereoblastula ehk umbblastula: siseõõs on rudimenteerunud. Kärssussid, lameussid, rõngussid, molluskid, putukad. 3.Plaakula: blastula on lamenenud liistakuks. Väheharjasussid, mantelloomad. 4
faktor, mis reguleerib teiste geenide tööd samas Y kromosoomi regioonis Y-kromosoomis pole elule tähtsad geenid. Ta on tegelikult varases embüroloogilises arengus kätteandev suund, mis määrab ära kas embüro areneb mehe või naise suunal. See on ka kõik. Nii kui gonaadi algjoon ühele või teisele poole on tekkinud, määrab ära see ülejäänud embüronaalse arengu. Aga see esimene "nõks" peab toimuma. X kromosoomi-autosoomide tasakaal - Drosophila: Y ei määra sugu (XXY emane, XO isane). Sugu määratakse X suhtega autosoomidesse (A). (Norm.emane AA ja XX 1:1; Norm.isane AA ja XY 1:2) Vastupidi imetajatele on isasel Drosophilal X kromosoom ülereguleeritud nii et transkriptsiooni tasandil on see sama mis XX emasel. Aneuploidsel kärbsel: Emane X:A 1.0 Isane X:A 0.5 Interseks 0.5 X:A 1.0 (steriilne, mõlemate sootunnustega Sõltub sellest palju x-kromosoome autosoomide suhtes on.
Seda, kas mutantne fenotüüp on põhjustatud sama geeni alleelse teisendi poolt või mitte, saab testida näiteks testertüvega ristamise teel. Sellist analüüsi saab läbi viia retsessiivsete mutatsioonide uurimiseks. Ristamisse võetav testertüvi on homosügootne teatava geeni retsessiivse alleeli suhtes. Juhul, kui ka järglaskonnal avaldub mutantne fenotüüp, on mutantne alleel sama geeni variant, mille alleel on testertüvel retsessiivne. Näiteks äädikakärbsel Drosophila melanogaster on kirjeldatud 2 retsessiivset mutatsiooni cinnabar ja scarlet, mis mõlemad põhjustavad kärbestel erepunast silmavärvi. Metsiktüüpi kärbestel on tumedad silmad. Selleks, et teha kindlaks, kas cinnabar ja scarlet mutatsioonid on toimunud samas geenis, st., kas tegemist on sama geeni alleelidega, ristati mutantseid kärbseid omavahel. Kuna järglased olid fenotüübilt metsiktüüpi, viitas see sellele, et mutatsioonid olid toimunud erinevates geenides, ristamise
Variolatsioon – rõuge kärnade pealt materjali lasti sisse hingata, saadi immuunsus sageli, vahel mitte. Hiinas Song dünastia, siiditeelt inglismaa esimese feministi, oli konstantinoopolis ja lasi seda variolatsiooni teha oma lastele, tõi Inglismaale selle. Euroopas tehti nahapeale haavand ja panid kuivatatud kärnamaterjali sinna. Orjakaubandusega Ameerikasse. Leedi suri ära kui Jenner oli 13. Nii et Jenner ei olnudki päris esimene. Toll – retseptorid, leiti Drosophila arengut uurides alguses. Toll – saksakeeles kärbse vastse kuju järg. Polly Matzinger – Ohuteooria, Omandatud ehk adaptiivne immunsus Lümfotsüüdid ja nende spetsiifilised retseptorid B lümfotsüüdid-immuunoglobuliinid (sekreteerituna antikehad) T lümfotsüüdid -TCR retseptorid Antigeeni esitlevad rakud ja MHC I ja MHC II Immunoloogiline mälu-see on B jaT lümfotsüütide klonaalne proliferatsioon 2. loeng Kaasasündinud (Innate) immuunsuse elemente
Testertüved - testib, kas mutantne fenotüüp on põhjustatud sama geeni alleelse teisendi poolt või mitte. Sellist analüüsi saab läbi viia retsessiivsete mutatsioonide uurimiseks. Ristamisse võetav testertüvi on homosügootne teatava geeni retsessiivse alleeli suhtes. Juhul, kui ka järglaskonnal avaldub mutantne fenotüüp, on mutantne alleel sama geeni variant, mille alleel on testertüvel retsessiivne. Näiteks äädikakärbsel Drosophila melanogaster on kirjeldatud 2 retsessiivset mutatsiooni – cinnabar ja scarlet, mis mõlemad põhjustavad kärbestel erepunast silmavärvi. Metsiktüüpi kärbestel on tumedad silmad. Selleks, et teha kindlaks, kas cinnabar ja scarlet mutatsioonid on toimunud samas geenis, st., kas tegemist on sama geeni alleelidega, ristati mutantseid kärbseid omavahel. Kuna järglased olid fenotüübilt metsiktüüpi, viitas see
Soo määramisel on oluline Y kromosoom (imetajatel, taimedel) Heteromorfsete sugukromosoomide puhul oluline geeni doosi kompenseerimise mehhanismid: Kompensatsioon puudub - sugukromosoomides väike osa aktiivsetest geenidest. Arvatavasti lindudel ja liblikatel puudub geeni doosi mehhanism (väikesed heterokromatiinsed sugukromosoomid) Tõstetakse spetsiifiliselt ühe X-kromosoomiga isenditel X-liiteliste geenide aktiivsust (Drosophila) Vähendatakse kahe X-kromosoomiga isenditel X-liiteliste geenide aktiivsust (imetajad, ümarussid) 39. Sugukromosoomide arvu anomaaliad Sugukromosoomide aneuploidiaga patsientide vaimne areng suhteliselt normaalne Füüsilise arengu häired on seotud põhiliselt suguorganite alaarenguga ja suguhormoonidest sõltuvate sekundaarsete sugutunnuste ja kasvu häiretega 40. Turneri sündroom Kirjeldati 1938 naistel
areneda ka meristeemrakkude mitoosihäirete tagajärjel. Tütarkromatiidid ei lahkne mitoosi käigus ja moodustuvad tetraploidsed rakud 25. Polüteenkromosoomide moodustumine ja omadused. Polüteenkromosoomid – polüploidiseerumine viisil, kus DNA replikatsioonil tekkinud tütarkromatiidid ei eraldu. Osadel juhtudel tütarkromatiidid ei eraldu teineteisest vaid hoopis replitseeruvad ja korduvalt, moodustades polüteenkromosoomid. Polüteenkromosoome on kirjeldatud Drosophila vastsete süljenäärmetes, nähtavad interfaasi rakkudes. Replitseerunud kromosoomid jäävad üksteise kõrvale, rakk ei pooldu. Geenide koopiaarv raku kohta suureneb oluliselt, suurendades rakkude metaboolset aktiivsust. Rakud on suuremad. Iga kromosoom replitseerub vähemalt 9 korda – tekib üle 500 koopia Polüteenkromosoomide eripära: a. Homoloogilised polüteenkromosoomid paarduvad ka somaatilistes rakkudes 18 b
esiosa/tagaosa ja selgmise/kõhtmise sümmeetriateljestikuorganismi põhigeenid määravad embrüo segmentatsiooni ja spetsialiseerumise ning rakkudevaheliste signaaliülekandega eri tüüpi rakukihtide moodustumise ja organite tekke (morfogenees) 250. Geenidoos: tunnust määravate geenikoopiate (ka alleelide) arv, millega määratakse ära moodustuva produkti hulk ja tunnuse intensiivsus või normaalsus 251. Soo määramise protsess: X:A-suhte tuvastamine Drosophila numeraator- ja denominaatorelementide poolt, vastavate geeniproduktide suhe sõltub X-kromosoomide arvust autosoomides, vaba numeraatorvalgu olemasolul aktiveeritakse koos emaorganismist, munarakku sünteesitud valkudega ka Sxl- geeni transkriptsioon, numeraatorvalkude puudumine põhjustab Sxl- geeni inaktivatsiooni ja arengu XY-embrüo suunas. 252. Biseksuaalsusgeenid: nt äädikakärbse geen dsx, mille transkripti alternatiivse splaissingga TRA-valgu kaasabil määratakse
Transposonid sisaldavad ka transposaasi geeni. Transposaas lõikab elemendi välja ja seob transposooni uude sihtkohta DNA-s, st transpositsioon toimub cut-paste meetodil. (heterodupleks ei moodustu, pole vajalik transposooni tiibade ja insertsioonikoha nukleotiidse järjestuse homoloogsus) Samuti on võimalik elemendi kopeerimine ja uude kohta lülitamine (copy-paste meetod) Umbes pool spontaansetest mutatsioonidest Drosophila'l on põhjustatud mobiilsete elementide sisenemisest, millest suurem osa on retrotransposoonid aga mõned ka transposoonid. Pro- ja eukarüootide transposoonid ei erine oluliselt oma struktuurilt, koostiselt ja transpositsiooni mehhanismilt. Prokarüootidele on iseloomulikud peamiselt transposonid, mitte retrotransposonid. · retrotransposoonid. Liiguvad genoomis copy-paste viisil, kuid erinevalt transposoonidest koopia ei tehta mitte DNA-lt vaid RNA-lt
Viljakate polüploidide saamine. Tooge näide. Meioosis paardusid ühelt eellaselt pärinevad homoloogilised kromosoomid omavahel & teiselt eellaselt pärinevad jällegi omavahel & jaotusid seejärel regulaarselt kõigisse sugurakkudesse võrdne arv kromosoome. N: teravili nisu, mis on heksaploidne (somaatilistes rakkudes 42, sugurakkudes 21 kromo.). 25. Polüteenkromosoomide moodustumine ja omadused. Polüploidiseerumine nii, et tütarkromatiidid ei eraldu polüteenkromosoomid. N: Drosophila vastsete süljenäärmetes. Iga kromosoom replitseerub 9 tsüklit tekib 500 koopiat. Koopiad paarduvad omavahel & on jälgitavad jämedate kimpudena. Värvimisel nähtavale heledad & tumedad vöödid. Kaks iseloomu omadust: a)Homoloogilised polüteenkromosoomid paarduvad ka somaatilistes rakkudes. b) Polüteenkromosoomide tsentromeerid moodustavad tugevalt värvuva struktuuri kromotsentriks. 26. Aneuploidsus ja selle fenotüübilised efektid. Tooge näide.
suguliitelisteks ehk gonosoomseteks. Sellised geenid asuvad peamiselt X-kromosoomis. Harvadel juhtudel ja harvade tunnuste puhul on selline geen ka Y-kromosoomis. Seeparast avaldub retsessiivne alleel suguliiteliste geenide korral alati heterogameetsel (XY) sugupoolel, sest vastav geen on uhekordses doosis, ainult X-kromosoomis. Suguliitelised geenid avastati esmalt USA geneetiku T. H. Morgani (1866-1945) poolt katsetes aadikakarbsega (Drosophila melanogaster) 1910. a. Ristates valgesilmseid isaseid punasesilmsete emastega, saadi F1-s koik punaste silmadega jarglased. Jarelikult punane silmade varvus domineeris. Teises polvkonnas saadi aga omaparane lahknemissuhe: pooled isased olid valgesilmsed, pooled punasesilmsed, koikidel emastel olid aga punased silmad. Ehkki lahknemissuhe oli 3:1, oli tunnuste jaotus sugupoolte jargi ullatav ja erines ootusparasest. Kui ristati valgesilmset emast punasesilmse isasega, saadi
Üks genoomi segment transleeritakse polüproteiinina, mis lõigatakse valmis valkudeks viiruse poolt kodeeritud proteaasi poolt. Birnaviirused jagunevad kolme perekonda: Avibirnavirus. Tüüpesindaja on kanade infectious bursal disease virus (IBDV, tuntud alates 1960-ndatest). Aquabirnavirus. Tüüpesindaja on lõhede infectious pancreatic necrosis virus (IPNV, nakatab kalu, tuntud 1940-ndatest aastatest). Entomobirnavirus. Tüüpesindaja on drosophila X viirus (DXV), nakatab putukaid. Peale nende on teada veel birnaviiruseid, mis nakatavad molluskeid (oyster virus, OV). Ehkki birnaviiruse laadseid agente on kirjeldatud nii inimesel kui ka koduloomadel puuduvad siiani veel kindlad andmed imetajate klassikaliste birnaviiruste kohta. Enim uuritud birnaviirused on IBDV ja IPNV (kuna need viirused põhjustavad suurt majanduslikku kahju). 1.1. Viron ja genoom Virionid on ikosaeedrilised, ca 60 nm diameetriga. Kahekomponentset dsRNA genoomi
Mõnede loomaliikide kromosoomiarv Kromosoomiarv Liik Ladinakeelne nimetus n 2n Malaariaplasmoodium Plasmodium malariae 1 2 Hobusesolge Ascaris megalocephala 2 4 Jõevähk Astacus fluviatilis 58 116 Siidiliblikas Bombyx mori 28 56 Sääsk Culex pipiens 3 6 Äädikakärbes Drosophila melanogaster 4 8 Toakärbes Musca domestica 6 12 Mesilane Apis mellifera 16 32 Karpkala Cyprinus carpio 52 104 Kana Gallus domesticus 39 78 Pärlkana Numida meleagris 38 76 Kalkun Meleagris gallopavo 41 82 Hani Anser domesticus 41 82
partneri ekspressioon. Lülitades välja geen on võimalik jälgida muutusi rakkudes. Võimalik on vaadata näit. mõju geeniekspressioonile, valkude modifikatsioonidele, mingitele kindlatele protsessidele rakus – näiteks apoptoos, transport jne. o Bakterite raamatukogu, kus erinevad kloonid toodavad erinevaid pikki kaheahelalisi RNA-sid, lisatakse toidule. o Drosophila rakud võtavad RNA söötmest ise sisse. Organismi tasemel süstimine embrüodesse. o Transfektsioon või nakatamine retroviirusvektorite raamatukoguga, mis sisaldavad erinevaid shRNA-sid. Funktsionaalsete partnerite ja märklaudgeenide otsing - geneetika ja funktsionaalne genoomika. Kasulikud transgeenid. Viirusvastaseid siRNA vektoreid kandvad haigusresistentsed taimed
• • Konserveerunud genoomilõigud ja suured nn. ‘homoloogia blokid’ liikide vahel • • Klassikaliste mudelorganismid geneetikas/genoomikas (iseseisev materjali omandamine, sest 03.04 on lihavõttereede ja loengut ei ole) – teada ainult iga liigu põhieeliseid genoomi uuringutes: • • Saccharomyces cerevisiae (pagaripärm) • • Caenorhabditis elegans (varbuss, sireuss; nematood) • • Drosophila melanogaster (äädikakärbes) • • Arabidopsis thaliana (harilik müürlook) • • Danio rerio (sebrakala) • • Mus musculus (koduhiir)
o võivad osaleda snRNP-de ja snoRNA-de küpsemises ja transpordis; toimub pre-mRNA splaissingu jaoks vajalike komplekside taasmoodustumine; o ülesanne on tuua erinevad makromolekulid kiiresti kokku, et tõsta nende kontsentratsiooni ning omavahelise seostumise tõenäosust o Cajal-i kehade olemasolu on eriti vajalik tihti jagunevates rakkudes (tüvirakud, embrüonaalsed neuronid, kasvajarakud) PcG (polycomb) keha – osalevad Drosophila rakkude tuumades Polycomb- valkude vahendatud geenipaardumises ja vaigistamises ning asuvad tihti kromosoomide tsentromeeri piirkonnas. Polycomb-gruppi (PcG) kuuluvaid geene vaigistavad valgud, mis reguleerivad mitmesuguste geenide ekspressiooni. (täpne funktsioonn teadmata) Tuuma tähnid (speckles) - nad on snRNP-de ja pre-mRNA splaissinguga seotud valkude säilitamise ja modifitseerimise kohad ning vabanevad tuumaplasmasse ainult vajaduse korral.
edasitoimetamisega??? 16. Plasmageenide olemasolu kindlaks tegemine tsütoplasmas 17. CMS, alloplasmilised liinid CMS tsütoplasmiline iseärasus Alloplasmilised liinid- rakkudes on tuum asendatud teise liigi tuumaga Joonis antud õppematerjalis. 18.Pärilikkuse kromosoomiteooria Eksperimentaalsed tõendid selle kohta, et geenide päritavus on seotud kromosoomidega Selle sajandi algul näitas Thomas Morgan, et teatav äädikakärbse Drosophila melanogaster silmavärvust mõjutav geen paikneb X kromosoomis. Tegemist oli silmade valget värvust põhjustava retsessiivse mutatsiooniga, mis avaldus ainult isastel kärbestel. Valgesilmsete mutantsete (w) isaste ristamisel homosügootsete (w+) emastega olid mõlemast soost järglased punaste silmadega, kuid hübriidide järgmises põlvkonnas olid kõik emased endiselt punaste silmadega, isastest aga ainult pooled. Morgan järeldas, et punast silmavärvust andev geen paikneb X kromosoomis
WNT signaalirada SHH signaalirada peale SHH veel IHH ja DHH 39. Kirjelda neurogeneesi ja müogeneesi protsesside molekulaarset sarnasust bHLHde võrgustiku (signaalikaskaadide) näitel. Neurogeneesi regulaatorite sarnasus müogeensete bHLH valkudega · Selgroogstetel on kirjeldatud valkude olemasolu, mis on Drosophila bHLH valkude Achaete ja Scute sugulased. Nendeks on neurogeniinid ja NeuroDd. neurogeniin ekspresseerub väga varases arengus, on vajalik NeuroD indukstiooniks ning funktsioneerib kui neuraalsete prekursorrakkude determinatsiooni faktor. · neurogeniin-1 deletsiooni kandvatel hiirtel puuduvad trigemiinsed ganglionid, muud närvisüsteemi struktuurid on aga normaalsed, mis viitab, et neurogeniin-1 ja neurogeniin-2 on vastastikku funktsionaalselt kõdunud.
Nähtus on levinud paljudes päristuumsete rühmades nagu taimed, pärmid, ussid, putukad ja imetajad. Eri taksonites kasutatakse erinevaid geeni vaigistamise mehhanisme. RNA vahendatud geeni vaigistamine toimub nii tuumas (taimedes) kui tsütoplasmas. RNAi - RNA interferents, post-transkriptsiooniline geeni vaigistamine, mille käigus 2- ahelaline RNA suunab homoloogse mRNA lagundamist tsütoplasmas. Seda terminit kasutatakse Drosophila ja Ceanorabditis'e uurijate poolt. Kuna see lühend on RNA vahendatud geeni vaigistamise nähtuse tähistamiseks kasutatavatest kõige lühem, siis eelistan kasutada just RNAi'd. PTGS - post-transkriptsiooniline geeni vaigistamine (silencing). Kasutatakse taimede puhul. Kasutatakse ka lühendit PTGS/RNAi. quelling - sama tähendusega termin Neurospora puhul. (quelling Ingl. k. - lämmatama, maha suruma) dsRNA - kaheahelaline RNA (double stranded) on RNAi oluline vahendaja.
Küsimus, mida on viimastel aastatel taas üles tõstetud ja palju vaieldud: "mis siis on valiku ühikuks (märklauaks) ?". Vaadeldes mitmesuguseid adaptatsioone hierarhilises plaanis, on võimalik kujundada adekvaatse pildi adaptatsioonide sihtmärkide jaotumusest. LV on tinginud adaptatsioone, mis toovad kasu eluslooduse väga erinevatele organisatsioonilistele tasanditele. segeregatsiooniline hälbimine Mendeli seadused ei tööta sugugi alati ja kõikjal. Drosophila puhul on leitud, et on geene, mis järjekindlalt ei segregeeru Mendeli seaduste alusel, vaid mingi alleel on üleesindatud teise arvel. 50% asemel koguni näiteks 90%. Seda fenomeni kutsutakse meiotic drive - meiootiline muundur (MD). MD võib seega anda geenile suure selektiivse eelistuse. Samas ei saa niisugune fenomen kesta kaua aega, sest peaks kiiresti kaduma ehk siis suhteliselt kiiresti fikseeruma. selektsioon võib eelistada üht rakutüüpi teisele
QslA hoiab ära süsteemi aktiveerumise varajases logaritmilises faasis. QslA seondub LasR-ga ning takistab LasR-l DNA-ga seondumist ning transkriptsiooni aktivatsiooni. QslA ei mõjuta LasR-i stabiilsust ega RhlR-i kaudu hulgatunnetuse signaali aktiveerimist. QteE on neljas hulgatunnetuse vastuse modifitseerija. QteE mõjutab LasR ja RhlR stabiilsust ning sellest johtuvalt regulaatorvalkude kuhjumist bakteris. QteE üleekspressioonitüved pärsivad P. aeruginosa patogeensust Drosophila mudelsüsteemis. PQS-süsteem (Pseudomonas quinolone signal) on P. aeruginosa kolmas hulgatunnetuse süsteem, mida vahendab PQS (2-heptüül-3hüdroksü-4-kinoloon) ja HHQ signaalmolekulid (PQS eellasmolekul). Kinoloonisüsteemi signaalmolekul sünteesitakse antranilaadist ning pole AHL-süsteemiga seotud. Signaaliraja regulaator PqsR tunneb ära nii PQS kui ka HHQ ning tekkinud kompleks aktiveerib kinolooni sünteesigeenide pqsABCDE ekspressiooni. Erinevalt PQS
annaabi.ee 
