“Uppdatera)dina)kunskaper)i)molekylärbiologi,)genteknik)och)

funk:onell)genomik”)

Sommarkurs)för)biologilärare)3?4.6.2015)

Pia)Roos?MaJjus,)PhD,)docent,)akademilektor)i)molekyärbiologi)

Vårt)gene:ska)material)

•  DNA)finns)i)kärnan)och)mitokondrierna)

•  Proteiner)som)produceras)modifieras)posJransla:onellt)t.ex.)genom)klyvning)eller):llsats)av)olika)kemiska)grupper)(fosfat,)lipider)etc))

Wikipedia)

•  DNAt)packas)ihop)kring)histoner)för)aJ)bilda)en)nukleosom)

•  FortsaJ)packning)för)aJ)få)en)kromosom))

•  Histonerna)reglerar)packningen)av)DNAt)

Sadava)et)al,)Life)

Funk:onell)genomik))

•  Förstå)sambandet)mellan)en)organisms)genom)och)dess)fenotyp)

•  Sekvensering)av)genom)–  Lite)material)behövs)och)resultat)fås)på)kort):d)– Många)moderna)avancerade)tekniker)utvecklade)för)sekvensering)

–  Priset)sjunker)hela):den,)nu)ca)8000)euro/person)(prov))

)•  Bioinforma:k)vik:gt,)mycket)data)genereras)

Vårt)genom)och)ENCODE)projektet)

•  ENCODE:)encyclopedia)of)DNA)elements)•  Ca)20?22)000)gener)upptar)ca)1.5%)av)vårt)genom)på)3.2)miljarder)baspar)

•  Vad)gör)resten)av)vårt)genom?)Är)det)“skräp)DNA”?)•  ENCODE)projektet)samlar)forskare)för)aJ)gemensamt)studera)olika)cellinjer))

www.encodeproject.org)hJp://www.nature.com/nature/journal/v489/n7414/full/489052a.html))

Nukleosomer)måste)modifieras)och)flyJas)för)aJ)transkrip:on)skall)kunna)ske)

Sadava)et)al,)Life)

ENCODE)

ENCODE)

Nature)489,)52–55)(2012))

Resultat)från)ENCODE)projektet)hiils)

•  En)stor)del)av)vårt)genom)(80%))är)“åtminstone)involverad)i)en)biokemisk)fun:on”)

•  En)stor)del)av)vårt)genom)innehåller)regulatoriska)sekvenser)som)påverkar)genuJryck)

•  Det)finns)många)muta:oner)“utanför”)den)egentliga)gensekvensen)som)påverkar)genuJryck,)kan)t.ex.)leda):ll)sjukdom,)dessa)muta:oner)kan)vara)endast)en)nukleo:d!))

Funk:onell)genomik))•  Förstå)sambandet)mellan)en)organisms)genom)och)dess)

fenotyp)•  Sekvensering)av)genom)•  ENCODE)projektet)–)vad)har)vårt)DNA)för)funk:on?)•  Studera*transkriptomet,)dvs)alla)gener)som)uJrycks)i)en)

viss)celltyp)–)DNA)“chip”/“mikroarray”)analys)eller)RNA)sekvensering)

•  Studera)proteomet,)dvs)alla)protein)som)finns)i)en)cell)vid)en)viss):dpunkt,)mängd)av)protein)och)olika)modifieringar)av)proteinet)

•  Bioinforma:k)vik:gt,)mycket)data)genereras)

Mikroarray)(DNA)chip))analys)

•  För)aJ)mäta)uJryck)av)olika)gener)i)olika)prov/vävnader))

•  På)en)liten)“chip”)kan)synte:ska)DNA)fragment)bindas)

•  cDNA)från)två)olika)källor)(vävnader)etc))märks)med)olika)fluorescenta)färger)och)hybridiseras):ll)“chipen”/mikromatrisen)och)kan)detekteras)

Sadava)et)al,)Life)

“DNA)chips”)och)medicinsk)diagnos)•  Jämförde)cancerpa:enter)som)behandlades,)i)vissa)fall)överlevde)en)del)av)cancercellerna)behandlingen)

•  Iden:fierade“profiler)av)genuJryck”)(ca)70)gener))hos)tumörer)som)är)aggressiva)och)kräver)annorlunda)behandling)

Sadava)et)al,)Life)

Personlig)medicin)

•  Söker)emer)olika)biomarkörer)(förutom)gener,)markörer)i)blod)och)urin))som)kan)hjälpa)aJ)bestämma)vilket)läkemedel)som)behövs)för)en)pa:ent)med)en)viss)diagnos)

•  Få)räJ)medicin):ll)räJ)person)vid)räJ):llfälle)

Gentester)

•  Oma)PCR?baserade)•  Via)sjukhus))och)forskningsrelaterade)tester)•  Via)nätet)•  Via)apoteket)(yesnotest.fi))

– Gentest)för)viktkontroll,)laktosintolerans)etc)– Självtest)för)kvinnor)med)bakterie?)eller)svampbesvär)i)underlivet)

23andme.com)

•  Får)endast)sälja)gentest)kopplade):ll)sjukdomar)i)Europa)o)Canada,)inte)i)USA)

•  I)USA)endast)släktskapstest)

E:k)

•  Kan)vem)som)helst)få)tag)på)gentestresultat)eller)DNA)sekvenseringsresultat?)

•  Vad)får)denna)informa:on)användas):ll?)

•  USA:)GINA,)gene:c)informa:on)nondiscrimina:on)act)

•  EU)och)Europa:)Europarådet,)Human)rights)and)rule)of)law?bioethics))

hJp://www.genome.gov/24519851)hJp://www.coe.int/t/dg3/healthbioethic/default_en.asp)

Rekombinant)DNA)teknik)vid)framställning)av)läkemedel)

•  Över)500)proteiner)framställs)(insulin,):llväxraktorer,)an:kroppar))–  Framställs)i)växter,)bakterier,)ägg,)djur,)humana)celler)mm)

•  Vacciner,)tex)mot)papillomvirus)–  Gardasil: vaccin som innehåller virus-liknande partiklar

som är uppbyggda av det vanligaste kapsid-proteinet från 4 olika former av papillomvirus

–  Uttrycks separat i rekombinanta S. cerevisiae jäststammar, renas och blandas ihop för att få ett ”kvadrivalent” (fyrfaldigt) vaccin

Rekombinant)DNA)teknik)vid)framställning)av)läkemedel)

www.laakekasvatus.fi/framsida)

Aktivering av värmechockfaktorer, HSFs

Modified from Morimoto, Genes Dev., 2008

PATHOPHYSIOLOGICAL*STATE*

Fever*&*Inflamma>on*

Ischemia*&*Oxidant*injury*

Neurodegenera>ve*disease*

CELL*GROWTH*&*DEVELOPMENT*

ENVIRONMENTAL*STRESS*

Cell*cycle*

Growth*factors*

Development*&*Differen>a>on*

Inhibitors*of*energy*metabolism*

Heavy*metals*

OxygenQfree*radicals*

Heat*shock*

Viral**&*Bacterial*infec>on*

Metabolic*disease*

Immune*systems*disease*

Cancer*

PROTEIN*CONFORMATION*DISEASE*

Oncogenes*&*ProtoQoncogenes*