Základy molekulární biologie KBC/MBIOZ

Podobné dokumenty
Základy molekulární biologie KBC/MBIOZ

Základy molekulární biologie KBC/MBIOZ

Klonování DNA a fyzikální mapování genomu

Příprava vektoru IZOLACE PLASMIDU ALKALICKÁ LYZE, KOLONKOVÁ IZOLACE DNA GELOVÁ ELEKTROFORÉZA RESTRIKČNÍ ŠTĚPENÍ. E. coli. lyze buňky.

Izolace, klonování a analýza DNA

Molekulární genetika

Implementace laboratorní medicíny do systému vzdělávání na Univerzitě Palackého v Olomouci. reg. č.: CZ.1.07/2.2.00/

Hybridizace nukleových kyselin

MOLEKULÁRNĚ BIOLOGICKÉ METODY V ENVIRONMENTÁLNÍ MIKROBIOLOGII. Martina Nováková, VŠCHT Praha

Genové knihovny a analýza genomu

Metody molekulární biologie

Příprava rekombinantních molekul pro diagnostické účely

Sekvenování příští generace (Next Generation Sequencing, NGS)

MIKROBIOLOGIE V BIOTECHNOLOGII

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

PŘEHLED SEKVENAČNÍCH METOD

MIKROBIOLOGIE V BIOTECHNOLOGII

Amplifikační metody umožňují detekovat. k dispozici minimálně kopií DNA,

~ 10 base pairs (3.4 nm)

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Ivo Papoušek. Biologie 8, 2015/16

ZDRAVOTNÍ NEZÁVADNOST POTRAVIN

Exprese rekombinantních proteinů

Rekombinantní protilátky, bakteriofágy, aptamery a peptidové scaffoldy pro analytické a terapeutické účely Luděk Eyer

Detekce Leidenské mutace

Zdrojem je mrna. mrna. zpětná transkriptáza. jednořetězcová DNA. DNA polymeráza. cdna

Klonování gen a genové inženýrství

Polymorfizmy detekované. polymorfizmů (Single Nucleotide

Interakce proteinu p53 s genomovou DNA v kontextu chromatinu glioblastoma buněk

Sekvenování DNA. stanovení pořadí nukleotidů v molekule DNA (primární struktury)

Sekvenování nové generace. Radka Reifová

Metody používané v MB. analýza proteinů, nukleových kyselin

Pokračování kultivačních metod

Metody používané v MB. analýza proteinů, nukleových kyselin

Hybridizace. doc. RNDr. Milan Bartoš, Ph.D.

MODERNÍ BIOFYZIKÁLNÍ METODY:

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

MOLEKULÁRNÍ BIOLOGIE. 2. Polymerázová řetězová reakce (PCR)

Izolace RNA. doc. RNDr. Jan Vondráček, PhD..

EKO/MEM - Molekulární ekologie mikroorganizmů Klonování a sekvenování přírodní DNA základ pro fylogenetickou analýzu společenstva

ZÁKLADY BAKTERIÁLNÍ GENETIKY

Sekvenování nové generace. Radka Reifová

Ivo Papoušek. Biologie 6, 2017/18

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

Metody používané v MB. analýza proteinů, nukleových kyselin

Výzkumné centrum genomiky a proteomiky. Ústav experimentální medicíny AV ČR, v.v.i.

FLUORESCENČNÍ MIKROSKOP

Bi5130 Základy práce s lidskou adna

Fingerprinting mikrobiálního společenstva (DGGE/TGGE, RFLP,T-RFLP, AFLA, ARDRA, (A)RISA)

Molekulární biotechnologie č.9. Cílená mutageneze a proteinové inženýrství

Enzymy v molekulární biologii, RFLP. Molekulární biologie v hygieně potravin 3, 2014/15, Ivo Papoušek

analýza dat a interpretace výsledků

Column DNA Lego Kit UNIVERZÁLNÍ SOUPRAVY PRO RYCHLOU IZOLACI ČISTÉ DNA (Katalogové číslo D201 + D202)

Molekulární genetika zvířat 2. Antonín Stratil. Česká zemědělská univerzita v Praze

Molekulární biotechnologie č.12. Využití poznatků molekulární biotechnologie. Transgenní rostliny.

MODULARIZACE VÝUKY EVOLUČNÍ A EKOLOGICKÉ BIOLOGIE CZ.1.07/2.2.00/ Metodologie molekulární fylogeneze a taxonomie hmyzu Bi7770 Andrea Tóthová

Masivně paralelní sekvenování

Analýza DNA. Co zjišťujeme u DNA DNA. PCR polymerase chain reaction. Princip PCR PRINCIP METODY PCR

Molekulárně biologické metody princip, popis, výstupy

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti ELEKTROMIGRAČNÍ METODY

USING OF AUTOMATED DNA SEQUENCING FOR PORCINE CANDIDATE GENES POLYMORFISMS DETECTION

Molekulární metody ve studiích kořenových systémů. Jiří Košnar, 2016

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

2. Z následujících tvrzení, týkajících se prokaryotické buňky, vyberte správné:

Determinanty lokalizace nukleosomů

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

4. Centrální dogma, rozluštění genetického kódu a zrod molekulární biologie.

Využití rekombinantní DNA při studiu mikroorganismů

VÝVOJ DNA ČIPŮ PRO DETEKCI GENETICKY MODIFIKOVANÝCH ORGANISMŮ

Enzymy používané v molekulární biologii

REKOMBINACE Přestavby DNA

ší šířen METODY ANALÝZY NUKLEOVÝCH KYSELIN Polymerázová řetězová reakce

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav biologie rostlin

IZOLACE, SEPARACE A DETEKCE PROTEINŮ I. Vlasta Němcová, Michael Jelínek, Jan Šrámek

Masivně paralelní sekvenování

Terapeutické klonování, náhrada tkání a orgánů

DNA TECHNIKY IDENTIFIKACE ŽIVOČIŠNÝCH DRUHŮ V KRMIVU A POTRAVINÁCH. Michaela Nesvadbová

Izolace nukleových kyselin

Sekvenování DNA. stanovení pořadí nukleotidů v molekule DNA (primární struktury)

Genomika. Obor genetiky, který se snaží. stanovit úplnou genetickou informaci. organismu a interpretovat ji v. termínech životních pochodů.

Elektroforéza Sekvenování

Tématické okruhy pro státní závěrečné zkoušky

ÚLOHA C Klonování PCR produktu do plasmidu

Modifikace PCR, sekvenování. Molekulární biologie v hygieně potravin Molekulárně biologická analýza potravin Přednáška 5, 2017/18, Ivo Papoušek

Nukleové kyseliny (NK)

Replikace, transkripce a translace

Enzymy používané v molekulární biologii

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti. Translace, techniky práce s DNA

studium množství určitého transkriptu v daném vzorku a v množství dané molekuly mrna v dané buňce a v daném

Využití restriktáz ke studiu genomu mikroorganismů

Seminář izolačních technologií

Kapitola 3 Biomolecular Design and Biotechnology. Překlad: Jaroslav Krucký

Molekulární biotechnologie č.8. Produkce heterologního proteinu v eukaryontních buňkách

Využití metagenomiky při hodnocení sanace chlorovaných ethylenů in situ Výsledky pilotních testů

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

Mikročipy v mikrobiologii

OBSAH. PP Master Mixy PPP Master Mix 12 Plain PP Master Mix 13 Combi PPP Master Mix 14

Transkript:

Základy molekulární biologie KBC/MBIOZ 4. Metody molekulární biologie I Izolace DNA a RNA Specifické postupy pro baktérie, kvasinky, rostlinné a živočišné tkáně U RNA nutno zabránit kontaminaci RNasami Rozbití buněk NaOH/SDS, detergenty, sonikace, kapalný dusík Odstranění proteinů srážení fenol/chloroform, proteinasa K, centrifugace a odstranění sraženiny Zakoncentrování DNA/RNA srážení etanolem, centrifugace a separace sraženiny Přečištění na afinitní kolonce Skladování -20/-80 o C Elektroforetická separace DNA Southern blot / Northern blot Hledání určité sekvence DNA/RNA pomocí sondy Fragmenty DNA/RNA separujeme v agarosovém gelu Převedení dsdna na ssdna - NaOH Neutralizace a přenos na membránu (nitrocelulosa, Immobilon P) Přenos pomocí kapilárních sil Inkubace se značenou oligonukleotidovou probou ethidium bromid Značení pomocí 32 P nebo chemiluminiscenčním markerem polyakrylamidový gel agarosový gel agarosový gel elektroforéza v pulsním poli Lokalizace hledaných fragmentů

Klonování Southern blot Klon: soubor molekul nebo buněk, které jsou všechny identické s původní (originální) molekulou nebo buňkou Klonování genu znamená vytvořit mnoho jeho kopií (např. v populaci baktérií, kvasinek, atd.). Gen může být přesná kopie původního genu Gen může být upravenou verzí původního genu Umožňuje to technologie rekombinantní DNA Restrikční endonukleasy Restrikční štěpení a ligace DNA Baktérie dokážou zabránit ("restrict ) možnosti útoku cizí DNA pomocí restrikčních enzymů Restrikční enzymy Typu II a III štěpí řetězce DNA na místech specifické sekvence Tyto enzymy rozpoznávají sekvence 4, 6 nebo více bazí a štěpí je. Názvy těchto enzymů používají 3-písmenný kód (psaný kurzívou): 1. písmeno označuje rod, 2. a 3. písmeno druh organismu Např. EcoRI je první restrikční enzym nalezený v kmeni R baktérie Escherichia coli.

Reakce DNA ligasy Plasmidy a klonovací vektory Plasmidy - přirozené extrachromosomální DNA Plasmidy jsou cirkulární dsdna Plasmidy mohou být štěpeny restrikčními enzymy za vzniku lepivých konců Umělé plasmidy mohou být konstruovány spojením fragmentů nové DNA s lepivými konci plasmidů Plasmidy lze modifikovat za vzniku nových genů Plasmidy použité jako klonovací vektory musí obsahovat: replikátor (počátek replikace) výběrový (selekční) marker (gen rezistentní na antibiotikum) klonovací místo (místo, kde vložení cizí DNA neporuší replikaci nebo nedeaktivuje důležité markery Chimerické plasmidy Klonování do plasmidu Pojmenovány podle mytologických zvířat s částmi těl z různých tvorů Po rozštěpení plasmidu restrikčním enzymem může být vložen cizí fragment Konce plasmidového fragmentu jsou uzavřeny za tvorby "rekombinantního plasmidu" Plasmid se může replikovat ve vhodném bakteriálním hostiteli

Typické klonovací plasmidy Klonování pomocí linkeru Řízené klonování Vložení cizí DNA v určitém směru pomocí dvou různých restrikčních endonukleas Genetická transformace baktérií/kvasinek Vnesení chimerického plasmidu Tepelný šok (42 o C), LiAc Elektroporace 1,5/1,8 kv, ~5 ms

Klonování s využitím lacz genu Modré a bílé kolonie Knihovny DNA Sada fragmentů klonované DNA z určitého organismu Gen tvoří malou frakci DNA v dané buňce Nelze ho přímo izolovat V DNA knihovně je ale možné nalézt fragment DNA, který obsahuje hledaný gen Malá pravděpodobnost nutný velký počet klonů v knihovně Hledání 20 kbp fragmentu v lidské genomové knihovně (3.200 Mbp) nutno testovat 650 tis. klonů k dosažení 99% pravděpodobnosti nalezení správného klonu. P.pravděpodobnost, že je klon zastoupen (99% = 0.99) n.poměr průměrné velikosti klonovaného inzertu k velikosti genomu Genomové a cdna knihovny Chromosomal DNA na Petriho miskách vypěstovat pro následnou analýzu alespoň 6.5 x 10 5 kolonií, abychom s 99% pravděpodobnosti zaručili, že je analyzován celý genom

Příprava cdna Příprava knihovny za využití bakteriofága λ Hybridizace kolonií Způsob hledání DNA fragmentu Připraví se dostatečný počet agarových ploten obsahujích klony hostitelského organismu z dané DNA knihovny Plotny se otisknou na nitrocelulosovou membránu Alkalizací se lyzují buňky a převede dsdna na ssdna Membrány se inkubují s probou značenou ssdna (většinou 32 P) odpovídající hledanému fragmentu DNA Proba se váže hybridizací na hledaný fragment SCREENING cdna a GENOMOVÝCH KNIHOVEN otisk plaků na nitrocelulosovou membránu denaturace DNA na filtru inkubace s hybridizační sondou vyvolání otisku detekce plaku obsahují požadovaný gen vyříznutí a namnožení požadovaného klonu

Vektory YAC sekvencování lidského genomu Enzymová (dideoxy) metoda sekvenování DNA Sekvenování DNA Fluorescenční barviva pro sekvenování DNA

Automatický DNA sekvenátor Odvození sekvence proteinu z DNA Nové metody sekvenování genomu (High-throughput genome sequencing) Whole Genome Sequencing (WGS, FGS) komparativní sekvenování člověk 3 mld. bp de novo sekvenování - do 50 mil. bp mikrobiální genomy Amplicone Sequencing detekce mutací (SNP) Transcriptome Sequencing mrna/cdna, exprese genů Metagenomics studium genomů v komplexním vzorku Full Genome Sequencing Race 2006 - Archon X Prize for Genomics - 10 mil. USD pro toho, kdo postaví přístroj, který bude schopen sekvenovat 100 lidských genomů za 10 dní s přesností 1/100 tis., pokrytím 98% a náklady do 10 tis. USD/genom Illumina, Knome, Sequenom, 454 Life Sciences, Pacific Biosciences, Complete Genomics, Intelligent Bio-Systems, Genome Corp., ION Torrent Systems, Helicos Biosciences, IBM 454 Life Sciences 50 tis. USD Illumina 19.5 tis. USD Pacific Biosciences, Complete Genomics 5 tis. USD?? Metodiky Sequencing by synthesis Nanopore technology DNA Transistor Fluorophore technology

Pyrosekvenování 454 Life Sciences Princip pyrosekvenování https://www.roche-applied-science.com 1. DNA polymerasa po přidání datp, dctp, dgtp nebo dttp inkorporuje pouze komplementární nukleotid, uvolní se PPi. 2. ATP sulfurylasa s adenosin 5 -phosphosulfátem převede PPi na ATP. 3. Luciferasa s ATP - přeměna luciferinu na oxyluciferin a světelné kvantum. 4. Apyrasa degraduje nevyužité dntps a ATP. Solexa (Illumina) princip http://www.illumina.com/ SMRT Technology (ZMW - zero-mode waveguide) www.pacificbiosciences.com Sekvenování pomocí značeného reversibilního terminátoru 1. Inkorporace jednoho 3 -fluorescenčně značeného nukleotidu 2. Detekce značení 3. Chemická hydrolýza/odstranění značení/terminátoru -1 molekula DNA polymerasy imobilizovaná v ZMW - 5 -značené nukleotidy (na fosfátu), každý specifickým fluoroforem - laserem ozářené dno ZMW excitace fluorescence poblíž polymerasy - reakce polymerasy - 10 ms fluorescence daného nukleotidu - difuse nukleotidů 1000x rychlejší, krátké signály/šum