3. Stabilita a proměnlivost genetické výbavičky v diferenciaci Flashcards
Co se s buňkami děje během vývoje jedince?
- Rozmnožují se - PROLIFERACE - rýhování, oocyt jede ze zásob… (i pak se rozmnožují)
- Specializují se - DIFERENCIACE
- Uspořádají se - MORFOGENEZE
Co je diferenciace buněk?
- nejdřív spermie/vajíčko (vysoce specializované buňky) -> splynou -> embryo -> u savce blastocysta (embryo se v děloze zahnízdí), tyto buňky už se specializují - 2 typy:
- > Buňky trofoblastu
- > Inner cell mass - umí vše kromě trofoblastu, pluripotentní
- z ICM -> PGCs:
- > = Primordial Germ Cells (primordiální zárodečné buňky)
- > brzo se diferencují (ochrana proti mutacím)
- > to nejdůležitější
- SPERMATOGONIE - z nich se ještě dá vytvořit něco jiného než spermie
- Vajíčko má schopnost vymazat METHYLOVÉ ZNAČKY (jinak by žádný život NEVZNIKL!), s diferenciací zůstávají geny, jenom se zapnou/vypnou
Čím se diferenciované buňky mezi sebou liší?
- Vnějším tvarem a velikostí
- specializovanou funkcí
- metabolismem
- schopností proliferace (např. obnova pokožky, střeva)
Důkaz genetické shody diferenciovaných buněk
- buňky se liší RNA, DNA mají stejnou
KLONOVÁNÍ - První klonování savce z terminální diferenciované buňky mléčné žlázy => DOLLY
- Z oocytu odeberu vlastní genetickou informaci (MII) a pólové tělísko -> to vložím do oocytu jiného (vložím jádro z 1. oocytu do druhého -> je to náročné, dělá se to proto i s celou buňkou)
- oocyt vymaže značky -> při štěstí dojde ke klonování
Úrovně genové exprese + regulace transkripce
- Transkripce genů do RNA
- Posttrankripční úpravy (RNA processing)
- Translace RNA do proteinu
- Posttranslační modifikace
REGULACE TRANSKRIPCE - Promotory: TATA box, CAAT box, GC box…
- Enhancery- cis působení
- Transkripční faktory - trans působení
Jak zapnout/vypnout gen? -
- jedním ze základních mechanismů je ACETYLACE (spojována s rozvolněním chromatinu a aktivní transkripcí)
- RECRUITMENT HISTON DEACETYLOVÝCH KOMPLEXŮ -> deacetylují chromatin
- METHYLACE histonů/DNA
- FOAFORYLACE
- IMPRINTING
Jak zapnout/vypnout gen? - Pax6 a jeho enhancery
- Pax6 = transkripční faktor
- váže se na enhancery, spousta enhancerových míst
- exprimace v různých tkáních (např. pancreas, nervová trubice, sítnice)
Jak zapnout/vypnout gen? - DNA methylace
- methylace promotoru -> nedochází k expresi genu
Jak zapnout/vypnout gen? - Imprinting - definice, kdy, u koho + imprinting a syndromy - jaké, vznik
= inaktivace určitých genů v závislosti na pohlaví
- některé geny jsou umlčené u matky (po maternální linii) a u samce fungují či naopak (paternální inaktivace)
- inaktivace pomocí METHYLACE GENŮ
- jestliže je jeden gen umlčen od otce, musí být povolen u matky a naopak
- během vývoje života (v pubertě) dojde k vymazání některých značek - podle toho, jestli je to on/ona
- ovlivňuje štěpný poměr
- nalezen zatím jen u savců a rostlin
- dodnes je známo několik stovek genů podléhajících imprintingu (např. Igf2 - samičí imprinting, Igf2r - samčí imprinting -> aktivní tedy u samice)
- snižuje to fitness - pořád se neví proč to tak je
IMPRINTING A SYNDROMY
- ANGELMANN SYNDROME - děti pořád běhají, pořád se smějí, snížený intelekt
- PRADER-WILLI SYNDROME - děti obézní, agresivní, snížený intelekt
- oba syndromy vznikají stejnou delecí na chromozomu 15
- pokud chromozom 15 u matky -> ANGELMANN
- pokud chromozom 15 u otce -> PRADER-WILLI
Inaktivace X chromozomu - u koho, co se děje, XistRNA, příklad
- výskyt u samic savců
- slouží k vyrovnání dávky chromozomu X u ♂ a ♀ (neinaktivuje se ale celý, některé geny jsou stále aktivní)
- ve spermii je X chromozom inaktivován
- po oplození v časném embryonálním vývoji je paternální X chromozom částečně aktivován
- paternální genom je klíčový pro placentu (trofoblast)
- pokud spermie nese X chromozom, aktivovaný je jen u ♀
- v blastocystě v trofoblastu se plně inaktivuje paternální X chromozom)
- v inner cell mass (vnitřní buněčná hmota) dojde k vymazání methylačních značek (oba X jsou aktivovány) -> další inaktivace v ICM už není methylací, ale produkcí XistRNA (zpětně umí navázat na X a blokovat ho, produkuje se z obou X chromozomů)
- proti XistRNA je tsxRNA, která komplementárně vyvazuje XistRNA
- je to pak souboj dvou X chromozomů
- k této inaktivaci dojde náhodně (v 1 buňce tak, ve druhé naopak)
- tato inaktivace je konečná a dědičná -> všichni potomci té buňky budou mít jeden X inaktivní
- barva srsti koček je vázaná na X chromozom
Posttranskripční úpravy
- RNA selekce (zabráním některým RNA jít do cytoplazmy)
- alternativní splicing
Translace RNA do proteinu
- RNA je umožněn výstup z jádra, ale přesto se nemůže přepisovat do proteinu (má třeba zkrácený polyA konec)
- poločas rozpadu mRNA (délka polyA, stabilizace mRNA)
- selektivní inhibice mRNA translace (MASKINY)
- > MASKINY = proteiny, které jsou schopné se vázat na mRNA
- miRNA a siRNA
- mRNA translace v závislosti na cytoplazmatické lokalizaci
miRNA
= ,,microRNA’’
- malé nekódující molekuly RNA
- jsou kompletně/částečně komeplementární k jedné či více mRNA
- jejich funkcí je hlavně exprese těchto mRNA a jejich produktů
siRNA
= ,,small-interfering RNA/silencing RNA’’
- malé dvouvláknové RNA
- RNA interference = jev, kdy siRNA ovlivňuje expresi (=míru translace) určitého genu
Posttranslační modifikace
- odštěpení části proteinu (insulin)
- adresace proteinu (modifikace N-konce)
- fosforylace, acetylace…
- vazba určitých iontů (Ca2+) - např. kadheriny
