eksonid erinevatest geenidest lähestikku, andes materjali uue geeni tekkele. 6. Kirjelda inimese genoomis esinevaid SINE elemente? Miks nad on olulised? SINE (Short Interspersed Nuclear Element) · SINE pikkus 150-300 np. · valku ei kodeeri . SINE elemente leidub ~1,6 miljonis genoomi positsioonis (13% inimese DNAst) · 1,1 milj neist on Alu-elemendid (lõikab ensüüm AluI)· Alu-elemendid paiknevad eelistatult intronites, geenide vahel ja geenide 3' UTR regioonides mittekodeerivates alades geenitihedates regioonides on olemuselt retrotransposoonid DNA segmendid, mis amplifitseeruvad ensüüm pöördtranskriptaasi vahendusel ja liiguvad iseseisvalt genoomi ühest piirkonnast teise. inimese mitteviiruseline retrotransposoon, 7. Eukarüootse geeni definitsioon ja struktuur (ka joonisena)? Geen on genoomsete
DNA-transposoonid transponeeruvad uude kohta kohe DNA järjestustena. Enamasti prokarüootidel. Inimese DNAst ~3%. 17. Kirjelda SINE ehitust, paiknemist inimese genoomis ja olulisust? SINE (Short Interspersed Nuclear Element) · SINE pikkus 150-300 np · valku ei kodeeri · SINE elemente leidub ~1,6 miljonis genoomi positsioonis (13% inimese DNAst) Alu-elemendid paiknevad eelistatult intronites, geenide vahel ja geenide 3' UTR regioonides mittekodeerivates alades geenitihedates regioonides on olemuselt retrotransposoonid DNA segmendid, mis amplifitseeruvad ensüüm pöördtranskriptaasi vahendusel ja liiguvad iseseisvalt genoomi ühest piirkonnast teise 18. Pseudogeeni mõiste, tekkimisest ja mõni näide? Ekspresseeruva geeniga homoloogne (sarnane) geen, mis ei ekspresseeru.
paljunemine) · Lühikesed mitte-kodeerivad RNA (21-24 nukleotiidi). Funktsioon on geeni vaigistamine · microRNA (miRNAs) · short interfering RNA (siRNAs) · piwi-interacting RNA (piRNAs) Pikad ncRNAd Kolm kategooriat: loomulikud antisense transkriptid (natural antisense transcripts (NATs). Pikad intronites sisalduvad RNAd. Pikad geenidevahelises järjestuses asuvad RNAd (long intergenic noncoding RNAs (lincRNAs) Oluline roll bioloogilistes protsessides arengu regulatsioon stressi vastused paljunemine vastus patogeenidele jm taimedel. Geeni vaigistamise viisid: · mRNA translatsiooni mõjutamisega · Kromatiini epigeneetiliste modifikatsioonide kaudu RNA vaigistamisel Dicer (DCL) tükeldab RNA ahela väiksemateks osadeks (lühikesed RNA
piRNAd koos PIWI valkudega kontrollivad transposonite ekspressiooni. 14. Valke kodeerivate geenide omadused ja funktsioonid. Inimgeenide suurus on väga varieeruv. Geenide ekson-intron struktuur: Vähesed inimgeenid esinevad üheeksonilistena. Keskmine geeni pikkus 27 kb. Geenide vahe 75 kb, Keskmine eksonite suurus 200 bp. (väikseim 3 bp, pikim 10 kb). Keskmine eksonite arv 9 (suurim titiin 363), Intronite suurus sõltub osaliselt geenide suurusest (10 bp100kb), Geenides (intronites) esineb tihti kordusjärjestusi, Mõned introniteta. 15. Geenide grupeerimise alused. Üksikud samased inimgeenid kodeerivad funktsionaalselt identseid polüpeptiide ning paiknevad kas klastris (-globiin) või ka erinevates kromosoomides (histoonid - 86 järjestust 10 kromosoomis, ubikvitiin polü- või bitsistroonsete transkriptsiooniühikutena), Funktsionaalselt sarnastesse geeniperekondadesse kuuluvad geenid on lähedalt seotud, kuid mitte identsed! Nad on tihti klasterdatud n
Antigeenid - bioloogilised makromolekulid (polüpeptiidid, polüsahhariidid, nukleiinhapped) Immunogeen – antigeen, mis kutsub esile immuunvastuse Mikrosatelliidid: Mikrosatelliidid on lühikesed tandeemselt korduvad nukleotiidsed järjestused, 2–5 aluspaari pikad ning korduste arv jääb enamasti 5–50 vahele. Mikrosatelliidid asuvad genoomis paljudes kohtades, tüüpiliselt mittekodeerivatel aladel, geenidel vahel või intronites. Nad on kõrge mutatsioonisagedusega ning populatsioonis suure varieeruvusega. Kasutatakse näiteks põlvnevuse testimiseks. Dinukleotiidid: AC AC AC.... Trinukleotiidid: ATG ATG ATG.... Tetra-: ATCC ATCC ATCC... jne SNPd: Üksiku nukleotiidi polümorfismid ehk üksiknukleotiidsed polümorfismid on DNA järjestuse variatsioonid, mis on toimunud ühe genoomi nukleotiidi (A, T, C või G) muutumisel. Näiteks kui üks nukleotiid vahetub teisega, kaob, lisandub või
põhjal, mis näitab, et valgud on 99% ulatuses identsed (7,2 muutust 1000 aminohappe kohta). DNA järjestuste võrdlusest (peamiselt on kasutatud DNA hübridisatsiooni katseid) selgus et 3000 DNA aluspaari kohta tuleb keskmiselt 33 erinevust, mis on mõnevõrra suurem aminohappelisest erinevusest. See vahe tuleb sellest, et kõik muutused DNA primaarjärjestuses ei kajastu polüpeptiidide aminohappelises järjestuses, kuna osa muutusi leiavad aset regulatoorsetes DNA järjestustes või intronites, mis paiknevad kodeerivatest aladest väljas. Samuti tuleb arvestada geneetilise koodi kõdumist (nukleotiidi asendus koodoni viimases positsioonis ei muuda tavaliselt tema kodeerimisvõimet). Arvatakse, et inimese ja shimpansi väliste tunnuste suur erinevus on põhjustatud eeskätt sellest, et kromosomaalsete inversioonide ja translokatsioonide tulemusena muutunud geenide asukoht muutis nende geenide regulatsiooni ja avaldumise taset. Inimese evolutsiooniline ajalugu.
Ka TATA-box on sidumissait, mis on alati promootor-regioonis ja on sidumissaidiks RNAPolII'le. 15. Defineeri enhancer ja loetle enhanceri omadused. Missuguseid analüüsimeetodeid kasutatakse enhanceralade tuvastamiseks? Enhancer on lühike DNA lõik, kuhu saavad seonduda valgud, et võimendada geenide transkriptsiooni taset geeniklastris. Asetsevad nad geenide proksimaalsest promootorist tuhandete aluspaaride kaugusel, võivad asuda intronites või isegi viimasest eksonist veel allavoolu. Enhancerid on eukarüootidele väga iseloomulikud, samas prokarüootides peaaegu puuduvad. Nad võivad käituda regulaatoritena ka ümberkeeratult (inverted) ja on tihti rakutüüp-spetsiifilised, omades aktiivsust vaid teatud rakutüüpides. Enhanceralade tuvastamiseks kasutatakse ilmselt samasuguseid analüüsimeetodeid nagu teiste valku siduvate saitide uurimiseks. 2 levinuimat on DNaasI footprinting ja EMSA (electrophoretic mobility shift assay)
miRNA üheahelalise 3’otsaga, PIWI domeen interakteerub juhtahela 5’otsaga. Nad seovad küpse miRNA ja orienteerivad seda interaktsiooniks märklaud mRNAga. • • MikroRNAde geenid • miRNAde geenid paiknevad genoomis kas: – Eraldi geenidena – Geeniklastritena ja transkribeeritakse polütsistroonse primaarse transkriptina mis lõigatakse mitmeteks miRNAdeks. – Valke kodeerivate geenide intronites ja transkribeeritakse kodeeriva geeniga samalt ahelalt kui ka vastasahelalt. Kui miRNA on orienteeritud samas suunas kui ümbritsev geen, transkribeeritakse see juhuslikult koos peremeesgeeniga ja lõigatakse splaissimisel suuremast transkriptist, kus nad ennast peidavad. – Või ka mittekodeerivate geenide eksonites • miRNA transkriptsiooni viib läbi enamasti RNAP II, kuid harvemini ka RNAP III. •
eksonite ühendamine, mõned intronid jäetakse välja. Funktsionaalselt jaotatakse geene: struktuursed – kodeerivad valke ja RNA molekule regulaator – poolt kodeeritud produktid, võib ka RNA ja valk olla, aga reguleerivad teiste geenide avaldumist koduhoidja geenid (housekeeping) – hulkraksetes avalduvad igas rakus, ainuraksetes avalduvad konstitutiivselt (pidevalt). Neil pakineb 5’ osas oligopürimidiin järjestus (TOPP geenid). TOPP geenide intronites on sageli teisi kodeerivaid järjestusi – samuti koduhoidja geenid. Omapärane geenide kattumine, füüsiliselt ei kattu info, aga mõlema geeni produktid reguleeritud ühise kontrolljärjestuse poolt. Geenide kattumine esineb prokarüootides (mRNA tasemel ja DNA tasemel) – erinevate mRNA molekulide süntees. Eriti oluline viirustel. Geenide aktiivsuse regulatsiooni tasemed: 1) transkriptsioon – kõige olulisem (!), RNA sünteesi reguleerivad valgud ja neid mõjutavad faktorid
viirusvektorite abil saab; kui on vähe rakke, siis rekombinantse DNA meetod. 39. Defineeri enhancer ja loetle enhanceri omadused. Missuguseid analüüsimeetodeid kasutatakse enhanceralade tuvastamiseks? Kauguste-tagant mõjuvad regulaatorelemendid on enhancer-id, mis on eukarüootsetele genoomidele väga iseloomulikud, samas kui bakteris nad peaagu täielikult puuduvad. Asuvad sadade kuni tuhandeteid aluspaaride kaugusel start-saidist, võivad asuda nii ülavoolu, intronites kui ka allavoolu. Enhancer'id on üldreeglina 50bp kuni 200bp pikad DNA järjestused sisaldades hulgaliselt transkriptsioonifaktorite sidumissaite. Arvatakse, et need TFid, mis ühele enhacer'ile seovad, interakteeruvad ka omavahel. - interferooni (valk, mis inimesel on viirusinfektsiooni blokkijaks) ca 70bp enhancer'i uurimine on näidanud, et see koosneb 4 regulaatorelemendist, mis seovad samaaegselt nelja TFi. Väikeste HMG (kromatiini siduvad,
Tehakse sealt cDNA, kasutatakse praimereid, kus on promootoralad (nt sp6) sellised cDNAsid saab in vitro transleerida/transkribeerida. Multipleks PCR skriining: Näeb, kui suur ala erinevatel patsientidel geenist kadunud on. 16. Dünaamiliste mutatsioonide tuvastamine Need on mittemendeliaalselt päranduvad mutatsioonid; peamiselt tripletid ja põhjustavad enamasti neuromuskulaarseid haigusi: Fragile X (levinuim X-liiteline idiootsus), mutatsioonid intronites (mõjutavad transpordi, splaissingut jne). Testimine: Geneetiline testimine: PCR või mõni analoog. Geelidel on kõik näha, kui geele võrrelda. Tavaliselt kasutatakse verd, suukaapeid, koorioni biopsiat, blastotsüsti materjali, juukseid, sperme, arhiveeritud materjali (surnute oma), Guthrie kaarte (tittedelt võetakse verd paksule paberile, kuhu DNA hästi jääb, pärast materjale elueeritakse ja uuritakse). · SNPd: Sagedased asendused, kodeerivadi on keskmiselt 6tk geeni kohta
Eksonid on geenis teineteisest eraldatud erineva pikkusega intronitega. Lihtsad ja komplekssed transkriptsiooniühikud. Eukarüootides on geenid ja transkriptsiooniühikud identsed. Eukarüootsed transkriptsiooniühikud jagatakse vastava primaarse transkripti edasise protsessimise järgi. Primaarset transkripti, mida sünteesitakse lihtsalt transkriptsiooniühikult, protsessitakse nii, et tulemuseks on vaid üht tüüpi mRNA, mis kodeerib üht tüüpi valku. Mutatsioonid eksonites, intronites ja transkriptsiooni kontrollivates piirkondades mõjutavad lihtsalt transkriptsiooniühikult sünteesitava valgu ekspressiooni ja funktsiooni. Kompleksse transkriptsiooniühiku korral saab RNA primaarset transkripti protsessida mitmeti, mille tulemusena tekivad erinevaid eksoneid sisaldavad mRNAd. Iga mRNA on aga monotsistroonne, st sellelt sünteesitakse vaid üht tüüpi valku. Primaarseid transkripte võib protsessida kolmel erineval moel: erinevate splaissaitide kasutamisega,
Eukarüootides kontrollivad paljud transkriptsiooni regulaatorid cis-regulaator piirkondade kaudu ühte geeni, mille ulatus on tuhandeid nukleotiidi paare. Eukarüootides tekivad transkripsioonil DNA lingud. Eukarüootide DNA on pakitud nukleosoomidesse ja veel keerulisematesse struktuuridesse. Transkriptsiooni regulaatorite ja transkriptsioonifaktorite DNA-ga seostumise piirkondade erinevus Eukarüootidel võivad cis-regulatoorsed järjestused paikneda promootori lähedal, aga ka intronites või allavoolu geeni teistes piirkondades. Paljud transkriptsiooni regulaatorid toimivad mediaatori kaudu, mõned aga seostuvad otse transkriptsiooni faktoritele või RNA polümeraasile. Mediaator ja üldised transkriptsioonifaktorid on samad kõigi RNA polümeraas II abil transkribeeritavate geenide jaoks. Erinevad transkriptsiooni regulaatorid moodustavad komplekse vastavalt sellele, millise cis- reguleeriva järjestusega nad seostuvad. Kaasaktivaatorid ja kaasrepressorid ei seostu otse
algse klastri neljakordistumise tulemusena 500-600 MAT. Kõigil Metazoad'el on iseloomulikeks järgmised transkriptsioonifaktorite perekonnad, mis olid arvatavasti hulkraksete ühisel eellasel juba olemas: Fox, Hox, Sox ja T-box perekonnad. 24. Kuidas on miRNAde juurdetulek evolutsioonis mõjutanud mitmekesistumist ja selle avaldumist? Läbi geoloogilise aja on miRNA-sid üha juurde tulnud. Vähemaks pole jäänud. Suurem jagu on neist valgugeenide intronites. Neid on ka ainuõõssetel ning taimedel. Kui miRNAd on olulised arengu kanaliseerijana - arengu variatsiooni stabiliseerijana. Mittetransleeritavad mikroRNAd reguleerivad väga paljusid rakuprotsesse läbi tranlatsiooni inhibeerimise või vastava mRNA lagundamise. On esitatud hüpoteese, et nad täpsustavad translatsiooni ja seega vähendavad evolutsioonilist plastilisust.
valgud on 99% ulatuses identsed (7,2 muutust 1000 aminohappe kohta). DNA järjestuste võrdlusest (peamiselt on kasutatud DNA hübridisatsiooni katseid) selgus et 3000 DNA aluspaari kohta tuleb keskmiselt 33 erinevust, mis on mõnevõrra suurem aminohappelisest erinevusest. See vahe tuleb sellest, et kõik muutused DNA primaarjärjestuses ei kajastu polüpeptiidide aminohappelises järjestuses, kuna osa muutusi leiavad aset regulatoorsetes DNA järjestustes või intronites, mis paiknevad kodeerivatest aladest väljas. Samuti tuleb arvestada geneetilise koodi kõdumist (nukleotiidi asendus koodoni viimases positsioonis ei muuda tavaliselt tema kodeerimisvõimet). Arvatakse, et inimese ja shimpansi väliste tunnuste suur erinevus on põhjustatud eeskätt sellest, et kromosomaalsete inversioonide ja translokatsioonide tulemusena muutunud geenide asukoht muutis nende geenide regulatsiooni ja avaldumise taset. Inimese evolutsiooniline ajalugu.
poolt kodeeritud produktid, mis võivad samuti olla nii RNA kui valgulised, reguleerivad teiste geenide avaldumist. Eriline geenide rühm on nn. koduhoidjad geenid (housekeeping), mis avalduvad hulkraksetes organismides igas rakus ja ainuraksetes organismides avalduvad nad konstitutiivselt st. pidevalt (kui organism ei ole stressis ja geenid represseeritud). Koduhoijatel geenidel on eriline struktuur, nende 5' osas paikneb oligopürimidiin järjestus nn. TOP geenid. Just TOP geenide intronites on sageli veel teisigi kodeerivaid järjestusi, mis samuti kuuluvad koduhoidjate geenide hulka. See on omamoodi geenide kattumine, kus informatsioon küll füüsiliselt ei kattu. Siiski on mõlema geeni produktid reguleeritud ühise kontrolljärjestuse poolt. Geenide kattumine esineb väga ulatuslikult prokarüootides, esineb nii mRNA tasemel geeni kattumist (siin on oluline lugemisraam, mida käsitleme lähemalt geneetilise koodi
annaabi.ee 
