Co je DNA a genetika

Co je DNA a genetika



DNA je podstatou naší jedinečnosti. Určuje, jak se naše tělo bude vyvíjet a jak bude vypadat. DNA však může předvídat i budoucí riziko propuknutí nemoci u dosud zdravých jedinců. Již malá odchylka může mít velký význam a může být i příčinou závažného onemocnění. Sledováním a interpretací těchto odchylek v DNA se zabývá obor genetika.

Buňka

Stejně jako jsou domy sestavovány z jednotlivých stavebních dílů, je i naše tělo tvořeno z jednotlivých prvků. Tyto prvky se nazývají buňky a jsou přítomny u všech živých organismů vyjma nejjednodušších forem života, tedy virů. I viry však musí pro zachování své existence do buněk vstupovat. Lze tedy říci, že buňky tvoří podstatu veškerého života.
Uvnitř buněk se nacházejí specializované struktury nezbytné pro jejich správné fungování (růst, pohyb, látková přeměna, dělení). V lidském těle je možné nalézt mnoho typů buněk. Naprostá většina z nich (vyjma červených krvinek) nese informace, které slouží jako stavební plány pro jednotlivé tkáně a orgány. Tyto informace jsou uloženy uvnitř rozsáhlé struktury označované jako jádro.

QGEN - Buňka

DNA

Pro správné fungování buněk je potřeba obrovského množství informací. Jejich zápis musí být proveden tak, aby nezabíral příliš mnoho místa. Tomuto požadavku vyhovuje deoxyribonukleová kyselina neboli DNA, která je uspořádána do spirálovitě stočené dvouřetězcové molekuly. Základními stavebními jednotkami jsou nukleotidy, které se skládají ze tří částí: molekuly cukru (deoxyribóza), molekuly fosfátu
a jedné ze čtyř dusíkatých bází (adenin, cytosin, guanin a thymin). Právě tyto báze mají informační funkci
a jejich pořadí slouží jako jakýsi program, podle kterého se buňka řídí.

QGEN - DNA

Chromozomy

Genetická informace není v jádře uložena pouze v jediném řetězci DNA, ale je rozložena hned do několika takových řetězců, které jsou v jádře uspořádány do útvarů nazývaných chromozomy. V jaderných buňkách lidského těla se nachází 46 chromozomů, přičemž polovina z nich pochází od otce, druhá polovina od matky. Výjimku představují pouze buňky zárodečné (spermie a vajíčko), které vlastní pouze jednu sadu chromozomů, tedy 23. Splynutím vajíčka a spermie pak vzniká embryo s kompletní chromozomální výbavou.
Jednotlivé chromozomy se od sebe liší. Za autozomy je označováno 22 párů chromozomů, které nejsou specifické pro pohlaví. Zbývající pár představují pohlavní chromozomy X a Y, jejichž kombinace určuje pohlaví jedince. Sestava tvořená chromozomy XX je typická pro ženu, zatímco XY pro muže. O pohlaví jedince rozhodují spermie, které mohou nést buď chromozom X, nebo Y, naproti tomu vajíčko je vždy vybaveno chromozomem X.

QGEN - Chromozomy

Genom

Veškerá genetická informace daného jedince se označuje jako genom. Pod tento pojem jsou řazeny nejen kódující úseky DNA (cca 3%), tedy ty úseky, které slouží jako stavební plány, ale také oblasti DNA, které mají funkci regulační nebo ochrannou. Vzhledem k tomu, že některé další buněčné struktury (mitochondrie) obsahují rovněž svojí vlastní DNA, můžeme do genomu zařadit mimo jaderné genetické informace i tento genetický materiál.

QGEN - Genom

Gen

Úsek DNA obsahující informaci potřebnou k vytvoření určitého funkčního produktu se nazývá gen. Jinými slovy, gen představuje úsek DNA, který v pořadí nukleotidů obsahuje kód pro aminokyseliny příslušného proteinu a regulační sekvence nezbytné pro jeho expresi. Naprostá většina genů obsahuje v rámci kódující sekvence i nekódující segmenty nazývané introny. Sekvence genu s informací kódující výsledný protein se nazývají exony. Součástí každého genu jsou také regulační sekvence nezbytné pro vytvoření normálního a funkčního produktu, v přiměřeném množství, na správném místě a ve správném čase. Mezi regulační sekvence patří zejména promotor, který zahrnuje především faktory důležité pro správné spuštění přepisu genetického kódu do pořadí aminokyselin v proteinech. Sekvence DNA, které připomínají známé geny, ale nejsou funkční, se nazývají pseudogeny. Lidský genom obsahuje dle současných odhadů přibližně 25 000 genů, které se nachází na definovaných místech na chromozomech – lokusech.

QGEN - Gen

Alela

Konkrétní forma genu podmiňující například barvu očí se nazývá alela. Každý gen je tvořen dvěma alelami (jedna od otce, jedna od matky) a jejich konkrétní kombinace se nazývá genotyp.

Polymorfismus

Genetická změna v sekvenci DNA, která se běžně vyskytuje v populaci (frekvence vyšší než 1 %), se nazývá polymorfismus. Polymorfní místa se liší v pořadí, počtu nebo typu bází (A, G, C, T). Pokud jde
o záměnu jedné báze, mluvíme o jednobodovém polymorfismu (SNP). Četnost tohoto typu je u každého
z nás přibližně 10 milionů. Genetické polymorfismy jsou nejen příčinou rozdílností lidí, ale také mohou být spojené s rozvojem geneticky podmíněných chorob. Mohou mít jak rizikový, tak protektivní charakter.

RNA

Ribonukleová kyselina (RNA) je tvořena vláknem ribonukleotidů, které se skládají ze tří částí: molekuly cukru (ribózy), molekuly fosfátu a jedné ze čtyř dusíkatých bází (adenin, guanin, cytosin a uracil). Podobá se deoxyribonukleové kyselině (DNA). Liší se však od ní molekulou cukru, kterou je zde ribóza na rozdíl od deoxyribózy, a také tím, že zde dusíkatou bázi thyminu nahradil uracil. S odlišnou stavbou RNA souvisí i odlišné funkce. Její hlavní úlohou je přenos informace z DNA do proteinů. V případě některých virů však funguje i jako samotná nositelka genetické informace

QGEN - RNA

Genová exprese

Mechanismus, kterým se genetický kód z pořadí nukleotidů přepisuje do pořadí aminokyselin v proteinech, zahrnuje několik základních kroků. Zahájení přepisu je pod vlivem promotorů a dalších regulačních sekvencí, ale také specifických regulačních faktorů. Transkripce je proces přepisu DNA do molekuly RNA pomocí enzymu RNA-polymerázy. Vzniklá molekula mRNA (mediátorová/mesengerová RNA) je transportována z jádra do cytoplazmy, kde dojde k samotnému překladu – translaci informace do pořadí aminokyselin příslušného polypeptidu. Translace probíhá v cytoplazmě na buněčných organelách – ribozomech, které vážou mRNA prostřednictvím rRNA (ribozomální RNA). Malé molekuly tRNA (transportní RNA), které na jedné straně nesou jednu z 21 aminokyselin a na straně druhé antikodon kompatibilní s kodonem mRNA, mají za úkol přenést jednotlivé specifické aminokyseliny do jejich pozic podél matrice mRNA. Na základě genetického kódu šifrovaného v tripletech kodonů mRNA a antikodonů tRNA dochází k prodlužování polypeptidového řetězce. Translace je ukončena, když proces dosáhne terminačního kodonu na mRNA. Hotový polypeptid se uvolní z ribozomu a je buňkou dál zpracován, chemicky modifikován nebo tvoří komplexy s jinými polypeptidy.

QGEN - Genová exprese

Methylace DNA

Jedním z mechanismů, jehož pomocí buňka reguluje genovou expresi a který je zároveň v současnosti intenzivně studován, je methylace úseků DNA. Patří mezi tzv. epigenetické regulace a je založena na modifikaci cytosinu, který je obvykle součástí CpG dinukleotidu. Methylovaný cytosin pak slouží jako jakási značka, která snižuje nebo zcela potlačuje expresi genu, v jehož sekvenci se nachází, neboť brání vazbě traskripčních faktorů do regulační oblasti genu. Tato regulace je však vratná. V případě potřeby je buněčný aparát schopen vyměnit methylovaný cytosin za nemethylovaný, a tím opět navodit genovou expresi daného genu. Tyto změny je nyní již možné studovat, a to jak díky speciální variantě sekvenování DNA, tak i za pomoci mikročipové analýzy. Ukazuje se totiž, že k významným změnám v oblasti methylace DNA dochází nejen v genomu embrya a během vývoje plodu, ale také v případě genomu nádorových buněk.

Mitochondriální DNA

Relativně malá, ale důležitá skupina genů se nachází mimo jadernou DNA v buněčných organelách – mitochondriích. V buňkách se nachází stovky těchto důležitých organel, které obsahují genetický materiál kódující pouze několik genů. Většina genů potřebných pro chod mitochondrií je kódována jadernými geny. Mutace v mitochondriálních genech jsou spojeny s některými chorobami přenášenými po maternální linii. Mitochondrie pocházející ze spermie jsou totiž při oplodnění vajíčka ničeny. Z toho důvodu všechny mitochondrie v našem těle dědíme od matky. Matka přenáší mutace v mtDNA na všechny svoje děti, zatímco otec případnou poruchu mtDNA svým dětem nepředá.

QGEN - Mitochondriální DNA

Dědičnost

Dědičnost je jedinečná schopnost živých organismů předávat z generace na generaci určité znaky a vlohy.

QGEN - Dědičnost

Monogenní dědičnost

Jde o nepříliš častý typ dědičnosti, kdy je daný znak podmíněn přítomností nebo naopak nepřítomností pouze jednoho genu, respektive jeho alely. Jde tedy o geny velkého účinku, jinak také majorgeny, kterými jsou děděny tzv. kvalitativní znaky. Tyto geny jsou pro rozvoj znaku zcela nezbytné a ovlivnění dalšími geny bývá obvykle minimální nebo žádné. Tímto způsobem jsou často děděny nejrůznější choroby jako například Tay-Sachsova choroba nebo galaktosemie. V těchto případech je monogenní dědičnost výhodou, neboť do budoucna umožňuje aplikaci metod genové terapie, kde postačí ovlivnit nebo napravit daný gen tak, aby obnovil svou původní funkci, a tím se příznaky choroby zmírnily nebo zcela vymizely.

Polygenní dědičnost

Polygenně vázaná dědičnost je typická pro naprostou většinu děděných znaků. To znamená, že každý fenotypový znak, například výška postavy, je ovlivněn působením mnoha různých genů a jejich konkrétních alel. Jedná se tudíž o geny malého účinku aneb minorgeny. U člověka i živočichů tvoří naprostou většinu všech genů. Tímto způsobem je děděna i celá řada běžných i méně běžných chorob, například ischemická choroba srdeční. Mnoho z nich je navíc tzv. multifaktoriálních, což znamená, že o jejich rozvoji rozhoduje kromě genetické složky i složka negenetická, tedy vlivy prostředí, životního stylu apod. Tato skutečnost poněkud ztěžuje možnost predikce rozvoje příslušných poruch a chorob.

Homozygot

Jelikož je člověk diploidní organismus, nese v každé své buňce vždy dvě alely od každého genu. Pokud jsou obě tyto alely shodné, označujeme takového jedince jako homozygotního pro daný znak. Můžeme rozlišovat dominantního a recesivního homozygota dle toho, zda se jedná o dominantní nebo recesivní alelu daného genu. Všichni potomci takového jedince zdědí vždy jednu z těchto totožných alel.

Heterozygot

Pakliže se v genomu jedince vyskytují dvě různé alely daného genu, mluvíme o heterozygotovi v daném znaku. To znamená, že je nositelem jak dominantní, tak recesivní alely. Fenotypový projev pak bude odpovídat dominantní alele, neboť dominantní alela zcela potlačí projev recesivní alely, eventuálně bude její projev pouze částečný, pokud se jedná o případ tzv. neúplné dominance.





Izolace nukleových kyselin



Polymerázová řetězová reakce



Sekvenování



iScan



Vyšetření karotypu



Fluoroscenční in situ hybridizace



Analýza mitochondriální DNA



Analýza Y chromozomu



RFLP



kontaktujte nás


Medicínské centrum Praha s.r.o.
Mezi Vodami 205/29
143 00 Praha 4
IČ: 25032119, DIČ: CZ25032119
č. ú.: 1966496379/0800

Tel.: +420 270 003 562
Fax: +420 225 152 036
Email: info@mc-praha.cz


Recepce
Iva Vepřeková
Tel.: +420 270 003 562 / 564
E-mail: recepce@mc-praha.cz

Sekretariát
Adéla Vojvodová
Tel.: +420 270 003 589
E-mail: adela.vojvodova@mc-praha.cz

Vrchní sestra
Bc. Lucie Velechovská
Tel.: +420 270 003 566
E-mail: lucie.velechovska@mc-praha.cz

Vedoucí lékař
MUDr. Radek Klubal
Tel.: +420 270 003 589
E-mail: klubal@mc-praha.cz


kontaktní formulář







Iva
Vepřeková

recepční


+420 270 003 562
+420 270 003 564
+420 246 028 543
recepce@
mc-praha.cz


Mgr. Tereza Štajnerová

odborný asistent


+420 270 003 589
tereza.stajnerova@
mc-praha.cz



Přihlásit se k odběru newsletteru