polymorfní = vícetvarý, mnohotvárný

Transkript

1 Genetický polymorfismus s

2 Řeckyy morphos = tvar polymorfní = vícetvarý, mnohotvárný

3 Genetický polymorfismus je tedy označení pro výskyt téhož znaku ve více tvarech, formách, přičemž tato mnohotvárnost je geneticky podmíněna.

4 Znak s nejméně 2 geneticky podmíněnými variantami v 1 populaci, kdy zřídkavá varianta má alespoň 1% výskyt.

5 Do polymorfismu nepatří: -znaky, jejichž ji variabilita není podmíněna ě geneticky - znaky se zřídkavým výskytem (např. dědičné choroby) - znaky s kontinuální proměnlivostí - znaky, které jsou polymorfní mezi více populacemi téhož druhu, ale ne v rámci jedné

6 Členění: 1/ polymorfismus DNA 2/ polymorfismus biochemický 3/ polymorfismus imunologický 4/ polymorfismus morfologický

7 1/ polymorfismus DNA

8 Všechny typy genetického polymorfismu mají svůj podklad v polymorfismu v kódujících sekvencích DNA.

9 2 hlavní typy polymorfismu DNA: bodový polymorfismus polymorfismus repetitivních sekvencí

10 Bodový polymorfismus: většinou záměna ě báze (substituce), méně často jiné typy mutací. Single Nucleotide Polymorphism SNP

11 SNP AGT CAG TC TCA GTC AG AGT GAG TC TCA CTC AG

12 SNP Změna báze/bází v kódující sekvenci může vést k změně aminokyseliny a tím k projevu ve fenotypu, tj. k polymorfismu biochemickému, imunologickému nebo morfologickému.

13 SNP Změna báze/bází v nekódující sekvenci se ve fenotypu neprojeví.

14 U eukaryot cca 1 polymorfismus na 500 nukleotidů v kódující a 50 nukleotidů v nekódující sekvenci

15 SNP Metody genotypizace: PCR/RFLP RT-PCR DNA microarrays a dlší další přístrojové étechniky hik

16 SNP V současné době jsou objektem intenzívního výzkumu. Hlavní využití: genomická selekce

17 Genomická selekce: Genotypizace SNP na principu hybridizace alelově specifického značení odečtení genotypu

18 Genomická selekce: Vysoce kapacitní přístrojová metoda, analýza SNP na jednom chipu. Nové čipy analýza SNP.

19 Genomická selekce: Hledání vztahu mezi alelickou variantou Hledání vztahu mezi alelickou variantou SNP a plemennou hodnotou vazba mezi lokusy.

20 Genomická selekce: Výhoda: SNPs jsou rovnoměrně rozloženy po celém genomu.

21 Genomická selekce: Výhoda: Selekci lze provést okamžitě po narození!!!

22 SNP Dlší Další aplikace: Konstrukce genetických map Ověřování rodičovství Identifikace jedinců Populačně genetické studie

23

24 Polymorfismus repetitivních sekvencí

25 VNTR Variable Number of Tandem Repeats

26 Výskyt mnoha relativně krátkých sekvencí v genomu ve formě tzv. tandemových repetic Třídění ípodle délky sekvence: maxisatelity, minisatelity a mikrosatelity

27 Polymorfismus repetitivních sekvencí: mikrosatelity repetitivní motiv tvořen ř 2-6 bázemi

28

29 Mikrosatelity jsou krátké segmenty DNA s opakující se sekvencí, např. CACACACA, vět. se vyskytují y v nekódující DNA. V řadě mikrosatelitů se repetitivní motiv (např. CA) opakuje 4x, v jiných 7x, 2x nebo 30x.

30 V diploidních organismech má každé individuum dvě kopie mikrosatelitu. Např. otec má genotyp s 12 a 19 opakováními, matka 18 a 15 opakování, potomek 12 a 15 opakování.

31 Ověření parentity 12,19 15,18 12,15 12,21!!! 12,18 19,15 19,1818

32 Genotypizace metodou PCR a elektroforézy, v Genotypizace metodou PCR a elektroforézy, v souč. na automatických kapilárních přístrojích.

33 Aplikace: Markery asistovaná selekce MAS Konstrukce genetických map Ověřování rodičovství Identifikace jedinců Populačně genetické studie

34 2/ biochemický polymorfismus

35 Výskyt strukturně či funkčně odlišných variant 1 proteinu, jehož syntéza je řízena z 1 lokusu Polymorfní systém Hb Alely Hb A, Hb B Polymorfní varianta HbA, HbB Genotyp Hb A /Hb A, Hb B /Hb B, Hb A /Hb B Polymorfní typ HbA, HbB, HbAB

36 Variabilita proteinů Dána změnami v jejich primární struktuře, prostetické skupině apod. Příčiny: 1) mnohotný alelismus (mutace) 2) posttranslační změny 3) více genů kódujících týž protein

37 Typy biochemické variability Variabilita bez detekovatelné změny aktivity Strukturálně odlišný protein, změna ýp vlastností aktivita, rychlost rozpadu

38 Typy biochemické variability Mutace jiného genu, která modifikuje aktivitu proteinu Ztráta proteinu nulová alela Hybridní proteiny

39 Populačně genetické mechanismy rozšíření biochemického polymorfismu Slk Selekce Genetický drift zřejmě významnější

40 Využití biochem. polymorfismu Vztah mezi polymorfismem a užitkovou vlastností kappa-kasein, kasein DGAT1 atd. Markerypro užitkové vlastnosti (stejně jako kterýkoliv jiný polymorfismus) Mapování genomu Populačně genetické studie

41 Protein alely (polymorfní systém) skot : mléko as1 kasein A, B, C, D, E, nejčastější je B s frekvencí 90% a více as2 kasein A, B, C, D b kasein A1, A2, A3, B1, B2, C, D, E, nejč. A2 (23-75%) a A1 (10-78%) kkasein A,B,C,D,E,F,G,nejč. A (40-85%) a B (10-50%, holštýn i méně) a laktalbumin A, B, C, u evropských plemen skotu se vyskytuje pouze alela B b laktoglobulin A, B, C, D, E, F, W, X, nejvíce A (25-60%) a B (40-60%) imunoglobulin G1, G2, A, M skot: sérum transferin A, D1, D2, E, B, F, N albumin A, B, C a další postalbumin F, S alkalická fosfatáza A,O amyláza I A,B,C, a další amyláza II A,B ceruloplazmin A,B,C skot : erytrocyty hemoglobin A, B, C a další karbonic. anhydráza F, S a další

42 3) Imunologický polymorfismus Imunogenetika zabývá se genetickými aspekty imunologického systému Antigen x protilátka

43 Imunologický polymorfismus v širším slova smyslu: nauka o genetické podstatě vzniku (založení) antigenů ů a tvorbě protilátek v užším slova smyslu: nauka o alloantigenech (erytrocytárních y a histokompatibilních) aj. - nauka o krevních skupinách - nauka o tkáňové snášenlivosti

44 Antigen: - látka, která je u příjemce schopna vyvolat imunitní reakci - je nejčastěji charakteru glykoproteinů nebo glykolipidů gy Antigeny: - xenoantigeny (cizodruhové), např. viry, bakterie - alloantigeny (tj (stejnodruhové), vlastní antigeny determinující specifitu každého jedince

45 Protilátky (imunoglubuliny): -protein vznikající jako odezva na působení antigenu -monospecifický protein eliminující i í příslušný antigen Protilátky: - přirozené (vznikají bez antigenního podnětu, přesněji bez známého podnětu) - imunní (vznikají po působení antigenu imunizaci) i i)

46 Erytrocytární antigeny Krevní faktor geneticky determinovaný erytrocytární antigen Krevně skupinový systém souhrn antigenů determinovaných z jednoho lokusu Krevní skupina kombinace antigenů jednoho individua děděných na jednom chrom. lokusu Krevní typ souhrn všech erytrocytárních antigenů jedince

47 Erytrocytální antigeny Na povrchu erytrocytů y Rozčleněny do polymorfních (krevně skupinových) systémů ů (člověk 15,skot 12, prase 15) Každý systém tvořen alelami z jednoho lokusu Vytvářejí druhovou i individuální id specifitu

48 Krevně-skupinové systémy Komplexní Jednoduché Uzavřené Otevřené

49 Dědičnost krevně skup. systémů 1 alela = 1 antigen Např. F-V systém skotu Alela F 1 - antigen F 1

50 Dědičnost krevně skup. systémů 1 alela = žádný antigen Např. systém ABO u člověka Alela 0 žádný antigen

51 Dědičnost krevně skup. systémů 1 komplexní alela = skupina antigenů Např. ř B systém u skotu Komplexní alela O 1 T 1 Y 2 E 3 F I K 3 antigeny O 1,T 1 1,,Y 2 2,,E3,F,I,K,,,

52 Dědičnost krevně skup. systémů Až na výjimky kodominantní dědičnost, nulové alely se chovají jako recesívní.

53 krevní skupina genotyp antigen protilátky 0 I 0 /I 0 - anti-a, anti-b A I A /I A, I A /I 0 A anti-b B I B /I B, I B /I 0 B anti-a AB I A /I B A, B -

54

55

56 P HH I A I B x HH I 0 I 0 AB 0 F 1 HH I A I 0 HH I B I 0 A B

57 P hh I A I B x HH I 0 I F 1 Hh I A I 0 Hh I B I 0 A B

58 Druh Počet systémů Označení systémů a minimální známý počet krevních skupin Skot 12 A(10), B(500), C(70), FV(5), J(4), L(2), M(3), N(2), S(8), Z(3), R'S'(3),T'(2) (2) Ovce 8 R(2), I(2), A(4), B(60), C(4), D(2), M(3), XZ(2) Kůň 8 A(5), C(2), D(3), K(2), P(3), Q(6), T(2), U(2) Prase 15 A(2), B(2), C(2), D(2), E(13), F(3), G(2), H(6), I(2), J(3), K(5), L(6), M(9), N(3), O(2) Kur 12 A(5), B(35), C(5), D(5), E(9), H(3), I(5), J(3), K(4), L(2), P(10), R(2)

59 Krevně-skupinové systémy u lidí (14)

60 Využití krevně-skupinových systémů Ověřování původu Paternita a parentita

61 Histokompatibilní komplex Tzv. transplantační antigeny Na plazmatické membráně každé buňky Působí jako alloantigen

62 MHC MHL HLA - Major histocompatibility complex - Major histocompatibility locus - Human lymphocyte antigens BOLA - Bovine lymphocyte antigens PLA - Pig lymphocyte antigens

63 Hlavní histokompatibilní komplex (MHC) na 6. chromozomu je tvořen velkým počtem genů geny rozděleny do tříd I., II. III. každá z nich je vysoce polymorfní třída I. a II. obsahuje geny pro leutocytární tá antigeny (HLA), které mají zásadní význam pro odvržení transplantátu třída III. zahrnuje řadu genů které asociují s některými onemocněními

64 BP, PQ, DR = geny antigenů II. třídy B, C, A = geny antigenů I. třídy LMP = geny kódující velké multifunkční proteázy DM = heterodimér DMA a DMB genů kódující antigen zpracovávající molekulu potřebnou pro vazbu peptidu s antigeny II. třídy

65 Haplotyp Souhrn alel na jednom chromozomu. MHC haplotyp Souhrn alel na MHC lokusu.

66 Dědičnost HLA haplotypů

67 Každý rodič má dva exprimované haplotypy Alely na MHC lokusu jsou těsně vázané, nedochází k rekombinacím Potomkovi předává každý rodič jeden haplotyp Rodič a potomek sdílejí jeden shodný haplotyp

68 Některé haplotypy jsou mnohem častější, jiné vzácné Většina z 3x10 7 kombinací (haplotypů) nebyla nikdy nalezena Existují významné etnické distribuce haplotypů Existují významné etnické distribuce haplotypů (rozdíly mezi etniky)

69 4) Morfologický polymorfismus má multifaktoriální etiologii např. otisky prstů