· Üks võimalus on kasutada viljastatud munaraku totipotentseid omadusi. Viljastatud munaraku tuum asendatakse tuumaga, mis on võetud looma keharakust, keda tahetakse kloonida. · Teine võimalus kõrgemate loomade kloonimiseks on embrüo jagamine. See peab aga toimuma väga varajases embrüonaalarengu järgus (moorula staadiumis, kui loode koosneb 8 -16 rakust). MIDA VÕIMALDAB DNA KLOONIMINE? · Huvipakkuvate DNA fragmentide piiramatus koguses paljundamist · Geeniproduktide, enamasti valkude tootmist · Uurida geeni struktuuri ja funktsiooni KES ON ESIMENE KLOONITUD LOOM? 1996.aastal viisid esimese imetaja kloonimise läbi Soti teadlased Roslini Instituudist. Saadud kloonlammas Dolly oli täpne koopia loomast, kelle keharakust oli võetud tuum. Dolly suri 2003. aastal kopsuhaiguse tagajärjel. KES ON ESIMENE KLOONITUD ISASLOOM? Hiir nimega Fibro, aastal 1999. Fibro loomiseks kasutati tuuma ülekandmiseks
Sama koefitsendiga paljundatakse ka rekombinantset DNAd. 4. Rekombinantsete kloonide eraldamine -Selektiivsöötmel kasvatatud kloonidest eraldatakse rekombinantne DNA. Esimesena näitasid pärilikkuse funktsionaalse ühiku ühest organismist teise ülekandmise võimalikkust Stanley Cohen, Herbert Boyer ja nende kaastöölised (Stanfordi ja California Ülikoolidest) 1972 -1973. aastal DNA kloonimine võimaldab: huvipakkuvate DNA fragmentide piiramatus koguses paljundamist geeniproduktide, enamasti valkude tootmist uurida geeni struktuuri, funktsiooni Kloonimise etapid 1. ,,Reproduktiivne kloonimine-samasuguse genoomiga organismi loomine Võetakse tüvirakk, mis võimeline määramatult paljunema Eraldatakse rakutuum Munarakust eraldatakse tuum ja asemele siirdatakse tüviraku tuum Soodustatakse munaraku jagunemist (kasvamist) Embrüo siirdatakse looma emakasse Arenev organism on tüviraku kandja identne koopia 2
1. Klassikaline geneetika - tunnus ja pärilikkus, tunnuse kujunemine - ülekandumise seaduspärasused - tunnuse varieerumine 2. Populatsiooni 3. Mutatsiooni 4. Kunstlikud mutatsioonid Loeng 2 (10.09) Geneetika arenemine: 1905 geneetika nimetus Mendeli geneetika ehk Mendelism ehk klassikaline geneetika 1. Fenotüüp- organismi tunnuste kogum, kõik tunnused, mis organismil on kujuneb välja: keskkond ja arenemine + geenide ja geeniproduktide aktiivsus endofenotüüp seesmine fenotüüp, fenotüüp on ka kõik need tunnused, mis välja ei paista, näiteks vererühm, mao pH, hormonaalne tase 2. Genotüüp organismi geenide kogum need geenid, mis määravad ära konkreetses ontogeneesi faasis fenotüübi alati liigispetsiifiline- määrab ära liigispetsiifilised tunnused, aga see tunnus võib üksikutel isenditel omavahel erineda
Et iga raku genoom saaks anda eri rakkudele eri kuju ja funktsiooni, on neis rakkudes vajalik mingite kindlate geenikomplektide avaldumine ehk ekspressioon. 1.2 Geeniuuringud Geeniuuring on DNA, koeproovi teiste koostisosade, terviseseisundi kirjelduste ja sugupuude teaduslik uurimine, kirjeldamine ja nendevaheliste seoste 4 kindlakstegemine eesmärgiga saada andmeid inimese geenide, geeniproduktide ja pärilike omaduste kohta. Geneetilised uuringud võivad olla abiks geenide või kromosoomide muutuste väljaselgitamisel. Selleks tehakse enamasti vere analüüs või uuritakse mingi organi või koe tükikest. 1.3 Eugeenika Eugeenika rajajaks peetakse Francis Galtonit, kes sõnastas esimesena selle teaduse põhimõtted. Tema definitsiooni järgi oli eugeenika tõu parandamise teadus. Eugeenika jaguneb positiivseks ja negatiivseks. Positiivse eugeenika eesmärk oli
Sama koefitsendiga paljundatakse ka rekombinantset DNAd. 4.Rekombinantsete DNA kloonide eraldamine Selektiivsöötmel kasvatatud kloonidest eraldatakse rekombinantne DNA Esimesena näitasid pärilikkuse funktsionaalse ühiku ühest organismist teise ülekandmise võimalikkust Stanley Cohen, Herbert Boyer ja nende kaastöölised (Stanfordi ja California Ülikoolidest) 1972 -1973. aastal. DNA kloonimine võimaldab: 1. huvipakkuvate DNA fragmentide piiramatus koguses paljundamist 2. geeniproduktide, enamasti valkude tootmist 3. uurida geeni struktuuri, funktsiooni DNA fragmentide saamine ja ühendamine DNA restrikteerimisel tekivad kas 5' või 3' üleulatuvate üheahelaliste sabade, või nn. tömpide otstega DNA fragmendid. Oluline on konverteerida DNA otsad ühendatavateks. Omavahel ühendatavad on kaheahelalise DNA tömbid ja 5' või 3' üheahelalised komplementaarsed DNA otsad. Mittekomplementaarsed üheahelalised osad tömbistatakse ehk täidetakse (Vt. DNA märkimise loengust -
(D.radiodurans). Teatavates situatsioonides ka 10 koopiat (M.jannaschi), Genoomide suurus jääb 1-5Mb vahele. Väiksem genoom M.genitalium 517 geeni (genoomi suurus 580 kb), suurim M.xanthus 9,2 Mb. Genoomi suurus sõltub geeniduplikatsioonidest (sage arhebakteritel) ja korduselementide olemasolust ning arvust, ~85% genoomist valke kodeeriv (parasitaarsel M.leprae vaid 47,5%), GC hulk varieerub 67%-25%, Eukarüootidest erinev koodonite kasutamissagedus. Geeniproduktide funktsionaalsed grupid: energiametabolismiga seotud, transportvalgud, valgusünteesiga seotud, rakuliste protsessidega seotud, regulatoorse funktsiooniga, rakukest, DNA metabolismiga seotud jne. 5. Prokarüootsete mudelorganismide genoomiprojektid (E.coli, bakteriofaagid, multiresistentsuplasmiidid). Bakteriofaagide genoom enamasti kaheahelaline DNA (ka üheahelaline DNA või RNA). Suurus 1.6 kb 150 kb, umbes 200 geeni, lugemisraamid tihti kattuvad. E
hübridiseerida uuritava DNA-ga. Kiibile saab kanda üle 300 000 markeri. Patsiendi DNA proovid kantakse kiibile ja võrdluse tulemust saab kasutada haiguste diagnoosiks. Seda küll juhul kui teatakse haigust põhjustavaid geenimuutusi. 24. Mis on geeniontoloogiad - Gene Ontology? 4:27. Geeniontoloogia on projekt, mille ülesandeks on geenide ja nende funktsioonidega seotud mõistete struktuuri arendamine. 25. Mis on GO andmebaas ja mis on selle koostamise eesmärk? 4:27. Geeniproduktide iseloomustamine. Ontoloogiate eesmärk on geenide rollide ja toimimispiirkondade standardiseerimine organismist sõltumatult. Andmebaasides kirjeldatakse geeniprodukte nendega seotud liigist sõltumatute terminitega. 26. Mis on GO sõnavarad ja nende koostamise eesmärk ning kuidas neid kasutatakse? 4:29-30. GO projekt on välja töötanud kolm struktureeritud ja kontrollitud sõnavara (ontoloogiat) mis kirjeldavad geeniprodukte neid iseloomustava: bioloogilise protsessi, rakulise
Kass (Felis sylvestris catus) on oluline mudelorganism võrdlevas imetajate genoomikas, kuna on obligatoorne karnivoor (suurem vajadus teatud loomset päritolu aminohapetele). Ka biomeditsiinis on kassid olulised, eriti neuroteadustes, käitumisbioloogias, reproduktiivses psühholoogias ja endokrinoloogias. Kodukana (Gallus gallus domesticus) kasutatakse arengubioloogilistes uuringutes, kuna ta on amnioot ning väga sobiv mikromanipulatsioonideks ja geeniproduktide üleekspresseerimiseks. Ta on kasulik ka toksikoloogilistes uuringutes tänu ägedale reageeringule keskkonnamürkidele, mille väljendumist saab määrata väliste indikaatoritega: munetud munade arv, koore paksus jne. Reesusmakaaki (Macaca mulatta) kasutatakse laialdaselt inimese haiguste uurimiseks ja uute ravimite väljatöötamiseks, kuna ta sarnaneb väga inimesega nii geneetiliselt, füsioloogiliselt kui ka ainevahetuslikult. Ta on oluline ka primaatide evolutsiooni mõistmisel.
Atsetüleerimine, metüleerimine, fosforüleerimine, ubikvitineerimine. Atsetüleerimine põhjustab histoonide ja DNA vahelise elektrostaatilise jõu nõrgenemise, mis laseb RNA polümeraasil kergemini DNA molekuli vahel liikuda promootorini. 49. Miks on imetajate emasorganismis vajalik ühe X-kromosoomi heterokromatiiniks kondenseerimine? Et vältida olukorda, kus emasorganism hakkab geeni korraga kahelt kromosoomilt ekspresseerima, põhjustades geeniproduktide ebavõrdsuse emas-ja isasorganismide vahel. 50. Miks nimetatakse inaktiveerunud X-kromosoomi fakultatiivseks heterokromatiiniks? Mis juhtub tunnustega, mis on määratud X-kromosoomil olevate geenidega? Inaktiveerunud X-kromosoomi nimetatakse fakultatiivseks heterokromatiiniks(Barri kehake) see-pärast, et tema geenid on vaigistatud, kromosoom on kondenseerunud ja asub nagu heterokromatiinile kohane tuumas perifeersel, membraanilähedases kohas
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 organismi sugu, nii emas- kui isassugu 253
allel . 2. Mittetäielik (osaline) domineerimine : Üks alleel ei dominweri täielikult. Heterosügoodi fenotüüp kahe eri homosügoodi vahepealne. Näiteks kanade sulgede värvus, lõvilõugade värv või hobuste karva värv. Teises põlvkonnas lahknemine fenotüübis . Geeni ekspresioon ja keskkond: Arenemise 4 põhiprotsesse: 1. DNA replikatsioon 2. Kasv 3.Rakkude diferentseerumine 4. Rakkude organiseerumine Nii sise-kui väliskeskkond mõjutavad geenide ekspressiooni, aga samuti geeniproduktide aktiivsust ja jaotumist igal ontogeneesi etapil. 3. Kodominantsus 1. Mõlemad alleelid ekspresseeritud 2. Heterosügoodi fenotüübis mõlema homosügoodi tunnused 3. Näited sirprakuline aneemia ja AB vererühm Domineerimise molekulaarne seletus: Täieliku dominantsuse korral norm fenotüüp moodustub kahel viisil: 1. Homosügoodil piisab ühe geeni produktist 2. Dominantse alleeli üle ekspresseeritud heterosügoodil Mittetäielik domineerimine:
Atsetüleerimine põhjustab histoonide ja DNA vahelise elektrostaatilise jõu nõrgenemise, mis laseb RNA polümeraasil kergemini DNA molekuli vahel liikuda promootorini. 36 49. Miks on imetajate emasorganismis vajalik ühe X-kromosoomi heterokromatiiniks kondenseerimine? Et vältida olukorda, kus emasorganism hakkab geeni korraga kahelt kromosoomilt ekspresseerima, põhjustades geeniproduktide ebavõrdsuse emas- ja isasorganismide vahel. 50. Miks nimetatakse inaktiveerunud X-kromosoomi fakultatiivseks heterokromatiiniks? Mis juhtub tunnustega, mis on määratud X-kromosoomil olevate geenidega? Inaktiveerunud X-kromosoomi nimetatakse fakultatiivseks heterokromatiiniks(Barri kehake) see-pärast, et tema geenid on vaigistatud, kromosoom on kondenseerunud ja asub nagu heterokromatiinile kohane tuumas perifeersel, membraanilähedases kohas. Siiski 10%
Atsetüleerimine Metüleerimine Fosforüleerimine Ubikvitineerimine (väike 8 kDa valk ubikvitiin, rohkem tuntud tsütoplasmas valkude lagundamisele suunava signaalina). Atsetüleerimine (äädikhappe jää CgiH3COO- liitimine) Miks on imetajate emasorganismis vajalik ühe X-kromosoomi heterokromatiiniks kondenseerimine? Et vältida olukorda, kus emasorganism hakkab mingit geeni korraga kahelt kromosoomilt ekspresseerima ja põhjustab seeläbi geeniproduktide hulga ebavõrdsuse isas- ja emasorganismi vahel. Miks nimetatakse inaktiveerunud X-kromosoomi fakultatiivseks heterokromatiiniks? Mis juhtub tunnustega, mis on määratud X-kromosoomil olevate geenidega? Ühe X-kromosoomi valikulisest vaigistamisest lähtuvalt nimetatakse kondenseeritud X-kromosoomi fakultatiivseks heterokromatiiniks. Kuna ühe X kromosoomi vaigistamine toimub embrüo varajasel
· Metüleerimine · Fosforüleerimine · Ubikvitineerimine (väike 8 kDa valk ubikvitiin, rohkem tuntud tsütoplasmas valkude lagundamisele suunava signaalina). Atsetüleerimine (äädikhappe jää CgiH3COO- liitimine) 49. Miks on imetajate emasorganismis vajalik ühe X-kromosoomi heterokromatiiniks kondenseerimine? Et vältida olukorda, kus emasorganism hakkab mingit geeni korraga kahelt kromosoomilt ekspresseerima ja põhjustab seeläbi geeniproduktide hulga ebavõrdsuse isas- ja emasorganismi vahel. 50. Miks nimetatakse inaktiveerunud X-kromosoomi fakultatiivseks heterokromatiiniks? Mis juhtub tunnustega, mis on määratud X-kromosoomil olevate geenidega? Ühe X-kromosoomi valikulisest vaigistamisest lähtuvalt nimetatakse kondenseeritud X-kromosoomi fakultatiivseks heterokromatiiniks. Kuna ühe X kromosoomi vaigistamine toimub embrüo varajasel
translatsiooni efektiivsust. 12. Käitumise geneetiline kontroll Käitumine on koordineeritud neuromuskulaarne vastus keskkonna signaalidele, milles osalevad nii sensoorsed, neuraalsed kui ka hormonaalsed faktorid. Närvisüsteemi struktuuri ja funktsioneerimist mõjutavad paljud erinevad geeniproduktid. Piisab ühe geeniprodukti kvantitatiivsest või kvalitatiivsest muutusest, et avalduksid käitumuslikud muutused. Samas tuleb seost geeniproduktide ja käitumise vahel käsitleda kompleksselt. Näiteks teatavate geenide alleelid võivad muuta indiviidi vastuvõtlikumaks alkoholile, kuid alkoholismi väljakujunemisel on olulised ka indiviidi närvisüsteemi omapärasused ning see, kui stressitekitav on elukeskkond. Selgrootute käitumise geneetiline analüüs. Selgrootutest on kõige põhjalikumalt uuritud käitumist mesilastel ja äädikakärbsel Drosophila melanogaster. Äädikakärbse puhul on uuritud tema reaktsiooni valguse ja
nukleosoom – 60x110x110 A bakteri ribosoom – 200x200x230 A tuumapoorid – 120x120x75 A bakteriaalne RNA polümeraas – 90x90x60 A Molekulaarbioloogia põhidogma DNA↔ RNA →valk DNA sünteesitakse nii DNA kui RNA alusel! RNA-sõltuv DNA polümeraas – pöördtranskriptaas – revertaas – katalüüsib DNA sünteesi RNA matriitsilt, leiti algselt retroviirustelt. Dogma evolutsiooniline aspekt: looduslik valik toimub organismide mitte geenide tasemel. Valik toimub geeniproduktide tasemel. Ühte „head“ geeni võib ümbritseda „halvad“ geenid ja teda ei valita. Mutatsioonid toimuvad juhuslikult. Epigeneetiline pärilikkus - on seotud genoomi ekspressiooni mustrite kordumisega uues põlvkonnas (DNA metüleerimine), ei ole seotud muutustega genoomis. Geneetilise info 3 põhilist ülekandeprotsessi: 1. Replikatsioon – kahekordistumine geneetiline info on säilitatud DNA kaksikheeliksi kujul
annaabi.ee 
