Genetické markery, markery DNA

Podobné dokumenty
Mendelova genetika v příkladech. Genetické markery

Genetické markery - princip a využití

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Využití DNA markerů ve studiu fylogeneze rostlin

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a Státním rozpočtem ČR InoBio CZ.1.07/2.2.00/

Využití molekulárních markerů v systematice a populační biologii rostlin. 12. Shrnutí,

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

Co zjišťujeme u DNA ACGGTCGACTGCGATGAACTCCC ACGGTCGACTGCGATCAACTCCC ACGGTCGACTGCGATTTGAACTCCC

Analýza DNA. Co zjišťujeme u DNA

Molecular Ecology J. Bryja, M. Macholán MU, P. Munclinger - UK

Metody studia historie populací. Metody studia historie populací

Co zjišťujeme u DNA ACGGTCGACTGCGATGAACTCCC ACGGTCGACTGCGATCAACTCCC ACGGTCGACTGCGATTTGAACTCCC

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

Molekulární genetika II zimní semestr 4. výukový týden ( )

MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta

Genetický polymorfismus jako nástroj identifikace osob v kriminalistické a soudnělékařské. doc. RNDr. Ivan Mazura, CSc.

Využití molekulárních markerů v systematice a populační biologii rostlin. 10. Další metody

Genotypování: Využití ve šlechtění a určení identity odrůd

Základní pojmy obecné genetiky, kvalitativní a kvantitativní znaky, vztahy mezi geny

Genové knihovny a analýza genomu

Metody používané v MB. analýza proteinů, nukleových kyselin

Mgr. et Mgr. Lenka Falková. Laboratoř agrogenomiky. Ústav morfologie, fyziologie a genetiky zvířat Mendelova univerzita

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

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

"Učení nás bude více bavit aneb moderní výuka oboru lesnictví prostřednictvím ICT ". Základy genetiky, základní pojmy

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

ISSR (Inter simple sequence repeat) Jiří Košnar

Genetický polymorfismus

Genetické metody v zoologii

Metody používané v MB. analýza proteinů, nukleových kyselin

Polymorfizmy detekované. polymorfizmů (Single Nucleotide

Polymerázová řetězová reakce. Základní technika molekulární diagnostiky.

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a Státním rozpočtem ČR InoBio CZ.1.07/2.2.00/

Hybridizace nukleových kyselin

Metody molekulární biologie

Metody studia historie populací. Metody studia historie populací. 1) Metody studiagenetickérozmanitosti komplexní fenotypové znaky, molekulární znaky.

RIGORÓZNÍ OTÁZKY - BIOLOGIE ČLOVĚKA

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

MOLEKULÁRNÍ BIOLOGIE. 2. Polymerázová řetězová reakce (PCR)

thaliana. balky. 1. Genetická analýza a identifikace počtu genů 2. Určení DNA markerů v genetické vazbě s genem

MOLEKULÁRNÍ TAXONOMIE - 4

ODLIŠENÍ ODRŮD PŠENICE OBECNÉ TRITICUM AESTIVUM L. METODOU RAPD

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

Genová vazba. Obr. č. 1: Thomas Hunt Morgan

Zesouladení ( sjednocení ) poznatků genetiky a evolucionistických teorií

Ivo Papoušek. Biologie 8, 2015/16

Metody používané v MB. analýza proteinů, nukleových kyselin

polymorfní = vícetvarý, mnohotvárný

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

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

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

velké fragmenty střední fragmenty malé fragmenty

Crossing-over. over. synaptonemální komplex

Kameyama Y. et al. (2001): Patterns and levels of gene flow in Rhododendron metternichii var. hondoense revealed by microsatellite analysis.

Populační genetika a fylogeneze jedle bělokoré analyzována pomocí izoenzymových genových markerů a variability mtdna

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

Detekce Leidenské mutace

Determinanty lokalizace nukleosomů

Genotypování markerů užitkovosti a zdraví u skotu

POLYMERÁZOVÁ ŘETĚZOVÁ REAKCE (PCR)

INTRODUCING OF SNAPSHOT METHOD FOR POLYMORPHISM DETECTION ZAVEDENÍ SNAPSHOT METODIKY PRO DETEKCI POLYMORFISMŮ

Bi5130 Základy práce s lidskou adna

Molekulárně biologické metody princip, popis, výstupy

Referenční lidský genom. Rozdíly v genomové DNA v lidské populaci. Odchylky od referenčního genomu. Referenční lidský genom.

Biofyzikální ústav AV ČR, Laboratoř molekulární epigenetiky, Královopolská 135, Brno, tel.: ,

Mutace jako změna genetické informace a zdroj genetické variability

Mikrosatelity (STR, SSR, VNTR)

Sekvenování nové generace. Radka Reifová

Amplifikační metody umožňují detekovat. k dispozici minimálně kopií DNA,

Centrum aplikované genomiky, Ústav dědičných metabolických poruch, 1.LFUK

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

Využití molekulárních markerů v systematice a populační biologii rostlin. 2. Přehled aplikací a otázek

V. letní škola metod molekulární biologie nukleových kyselin a genomiky Ústav morfologie, fyziologie a genetiky zvířat AF MENDELU

Ivo Papoušek. Biologie 6, 2017/18

Zvyšování konkurenceschopnosti studentů oboru botanika a učitelství biologie CZ.1.07/2.2.00/

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

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

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

PŘÍLOHA č. 1 SEZNAM ZKRATEK A MYSLIVECKÝCH A GENETICKÝCH POJMŮ

2 Inkompatibilita v systému Rhesus. Upraveno z A.D.A.M.'s health encyclopedia

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

ALLELE FREQUENCY OF KIT GENE ASSOCIATED WITH TOBIANO SPOTTING PATTERN IN PAINT HORSE BREED

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav biologie rostlin

DETEKCE A IDENTIFIKACE FYTOPATOGENNÍCH BAKTERIÍ METODOU PCR-RFLP

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Klonování DNA a fyzikální mapování genomu

Biotechnologický kurz. II. letní škola metod molekulární biologie nukleových kyselin a genomiky

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Genetické markery. Marker (genetický marker) = signální gen, signální linie. morfologické bílkovinné (izoenzymy) DNA

Molekulární genetika

Molekulární základy dědičnosti. Ústřední dogma molekulární biologie Struktura DNA a RNA

Biotechnologický kurz. II. letní škola metod molekulární biologie nukleových kyselin a genomiky

Metodické listy OPVK. Molekulární metody hodnocení genotypů Marker Assisted Breeding 14.

Hybridizace nukleových kyselin

Pokračování kultivačních metod

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

Prokazování původu lesního reprodukčního materiálu pomocí genetických markerů

Molekulárně biologické a cytogenetické metody

Vyhledávání a charakteristika genů zodpovědných za modré zabarvení obilky pšenice seté (Triticum aestivum L.)

MOLEKULÁRNÍ TAXONOMIE - 4

Transkript:

Obecná genetika Genetické markery, markery DNA Prof. Ing. Dušan GÖMÖRY, DrSc. Ing. Roman LONGAUER, CSc. Ústav zakládání a pěstění lesů LDF MENDELU Brno Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a Státním rozpočtem ČR InoBio CZ.1.07/2.2.00/28.0018

Hodnocení genetické proměnlivosti Fenotypový znak = dedičné vlohy + vliv prostředí Markéry: znaky, které nejsou ovlivněny prostředím úplná genetická kontrola (fenotyp = genotyp) jejich pomocí lze analyzovat genetickou variabilitu

Druhy genetických markerů: morfologické chlorofyloví mutanti barevné varianty tvarové varianty také typ větvení biochemické krevní skupiny a faktory vyšších živočichů monoterpeny (Gymnosp.), fenoly (Angiosp.) molekulární proteinové (strukturní, zásobní proteiny SDS PAGE) isoenzymové proteinové markery DNA markery

Nejdříve se používali morfologické markery. Ovšem jejich počet je u rostlin i živočichů omezen na několik morfologických znaků, jako jsou tvarové nebo barevné mutanty, výskyt zřídkavých nemocí nebo dědičných poruch v rodokmenech Z biochemických markerů se využíval systém krevních skupin a faktorů. Od 50. letech 20. století se díky rozvoji chromatografie (jako analytické metody) objevili nové biochemické markery: bílkovinové markery rostlin i živočichů obecně, u lesních dřevin fenoly a terpeny/monoterpeny jehličnanů.

Isoenzymy, které jsou biochemickými i molekulárními markery, se začali využívat díky rozvoji elektroforetických separačních metod v kombinaci s biochemickým barvením od začátku 60-70. let 20. století. Kolem r. 1990 se začali využívat DNA markery díky PCR - Polymerázové řetězové reakci. Přinesly kvalitativní skok v rozvoji genetiky a jsou dnes samozřejmým nástrojem v mnoha vědných oblastech mimo genetiky: fysiologii, lékařských vědách, systematické biologii archeologii atd.

Používaní genetických markerů v genetickém výzkumu bezezbytku prokázalo platnost základních genetických zákonů a v mnoha ohledech také evolucionistických teorií. Stali se běžným nástrojem výzkumu, no mají také bezpočet komerčních aplikací.

Isoenzymová analýza Homogenizace tkáně elektroforeza + škrobový nebo polyakrylamidový gél Výstup: elektroforeogram = zymogram histochemické barvení

Výsledek isoenzymové analyzy: - 7 zymogramů - s genotypy 40 (5x 8 vodorovně) jedinců buku - zjištěnými ve 13 lokusech 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8

Nástroje analýzy DNA PCR polymerázová řetězová reakce Typy markerů DNA podle způsobu /typu analyzování: RFLP Restriction fragment length polymorphisms, VNTR Variable number of tandem repeats RAPD Randomly amplified polymorphic DNA AFLP Amplified Fragment Length Polymorphisms SSR Single Sequence Repeats DNA (mikrosatelity) ESTP - Expressed Sequence Tag Polymorphism

Restrikční endonukleázy Typ I Typ II Typ III vyhledávají sekvenci DNA/RNA a stříhají náhodně vyhledávají sekvenci DNA/RNA a stříhají v její rámci (uvnitř) vyhledávají sekvenci DNA/RNA a stříhají ve vzdálenosti cca 20 25 báz od ní

Vytvářejí hladký konec (blunt end) Sma I CCC GGG GGG CCC Vytvářejí převis (overhang, sticky end) Xma I C CCGGG GGGCC C Délka vyhledávané sekvence 4 bp (Ø délka fragmentů 256 bp) 6 bp (Ø délka fragmentů 4096 bp) 8 bp (Ø délka fragmentů 65536 bp)

Polymerázová řetězová reakce Polymerase Chain Reaction; PCR 5 3 5 3

1. cyklus denaturace (denaturation) 5 3 3 5 94 C

1. cyklus připojení primerů (annealing) 5 3 3 5 16 bp 4 16 = 4.29. 10 9 kombinací 50 C

1. cyklus syntéza druhého řetězce (extension) 5 3 3 5 72 C Taq polymeráze volné nukleotidy (dntp) Mg 2+

2. cyklus denaturace (denaturation) 5 3 3 5 95 C

2. cyklus připojení primerů (annealing) 5 3 3 5 50 C

2. cyklus syntéza druhého řetězce (extension) 5 3 3 5 5 3 3 5 72 C

Izolovaná DNA PCR 3.cyklus atď. 1.cyklus denaturace připojení primerů elongace 2.cyklus 95 C ~50 C 72 C 95 C 95 C ~50 C ~50 C 72 C 72 C

RFLP Restriction Fragment Length Polymorphisms Délkový polymorfizmus restrikčních fragmentů stříhání restrikčními endonukleázami elektroforeze denaturace přenos denaturované DNA na membránu (nylon, nitroceluloza) Southernova hybridizace s rádioaktivně značenou probou autoradiografie

Výhody RFLP vysoko polymorfní markery spravidla kodominantní možnost analýzy velkého počtu lokusů reprodukovatelnost = opakovatelnost Nevýhody pracnost používají se rádioaktivní izotopy

PCR-RFLP cydna amplifikace fragmentů cpdna nebo mtdna pomocí PCR štěpení amplifikovaných fragmentů endonukleází elektroforéza

Mikrosatelity - SSR Simple Sequence Repeats; Opakované jednoduché sekvence DNA 1 6 bp P1...CGTATATATATATGGCA......GCATATATATATACCGT...P2 P1...CGTATATATATATATGGCA......GCATATATATATATACCGT...P2 Výhody v genomu jádra i cytoplazmatickém genomu vysoko variabilní, kodominantní, nekódující PCR, reprodukovatelné Nevýhody finančně a technicky náročná identifikace nulové alely, homoplaze

Minisatelity (VNTR) Variable Number of Tandem Repeats; 9 40 bp, bohaté na GC zvláště v oblasti centroméry a telomér hypervariabilní, nekódující RFLP fingerprinting mapování genomu

Výhody rychlá, levná, jednoduchá metoda nevyžaduje znalost sekvencí rychlá identifikace vysokého počtu lokusů Nevýhody dominantné markéry nízká reprodukovatelnost, homoplazie neznámý původ fragmentů z genomu (n, cp, mt); RAPD Randomly Amplified Polymorphic DNA; Náhodně zmnožená polymorfní DNA Amplifikace náhodně zmnoženýh fragmentů Primery ~10 bp Teplota pre annealing cca 36 C

AFLP Amplified Fragment Length Polymorphism; Amplifikace náhodních fragmentů DNA štěpení restrikčnímy enzymy,vytvárejícími převis (často + zřídka stříhající) ligace adaptérů se známou sekvencí víc fragmentů PCR s primermi = adaptér + převis Výhody nevyžaduje znalost sekvencí vyšší reprodukovatelnost ve srovnání s RAPD Nevýhody dominantní markery technická obtížnost patentová ochrana

Možná konverze RAPD a AFLP na Sequence-Characterized Amplified Regions (SCAR) izolace fragmentu z gélu jeho osekvenování naprojektování fragmentovo-špecifických primerů

SSCP Single Strand Conformation Polymorphisms amplifikace jednořeťězcových fragmentů asymetrickou PCR (nadbytok jednoho primeru) denaturace 5 min 55 C elektroforeza za konstantní teploty Výhody kodominantní markery velký počet lokusů možnost automatizace Nevýhody bialelické markery polymorfizmus často špecifický pro jednu populaci technická obtížnost

Sekvenování DNA PCR s rádioaktivně značenými 2 3 -dideoxynukleotidy elektroforeza autoradiografie PCR s neznačenými 2 3 -dideoxynukleotidmi elektroforeza barvení stříbrem PCR s fluorescenčně značenými 2 3 -dideoxynukleotidy elektroforeze v automatickém sekvenátoře vybudění barviva lejzrem

5 CH 2 O -PO 3 O 4 báza 1 3 nukleotid 2

PCR s rádioaktívně značenými 2 3 -dideoxynukleotidy elektroforeze autorádiografie

ESTP Expressed Sequence Tag Polymorphisms Polymorfizmus exprimovaných sekvencí izolace mrna reverzní transkripce synteze cdna (AMV-RT, MMLV-RT) RT-PCR (Tth, Tfl) sekvenování identifikace homologických genů v databankách určení (dizajn) specifických sekvencí primerů Hodnocení variability úseků DNA exprimovaných génů