Molekulárna biológia a genetika živočíchov a človeka
Okruhy tém pre štátnicový predmet Molekulárna biológia a genetika živočíchov a človeka
Drozofila ako modelový genetický organizmus. Výhody a nevýhody drozofily pri vedeckom výskume. Balancerové chromozómy. Využitie P-elementov pri genetických manipuláciách UAS-Gal4 systém. Somatické mozaiky.
Mapovanie génov u D. melanogaster. Výhody drozofily pri mapovaní génov. Určenie väzby génov. Trojbodový test, väzbová analýza. Polyténne chromozómy a fyzikálne mapovanie na polyténnych chromozómoch. Komplementačná analýza. Mapovanie génov pomocou P elementov sprostredkovanej mutagenézy.
Štúdium karcinogenézy u drozofily. Tumorsupresorové gény, onkogény. Experimentálne používané metódy. Vznik nádorov. Príklady niektorých génov.
Ontogenetický vývin D. melanogaster. Determinácia A-P osi. Determinácia D-V osi. Gény maternálneho účinku a ich fenotypové prejavy. Homeotické gény.
Cielená mutagenéza živočíchov. Vytvorenie transgénnej myši. Rekombinácia – genetické inžinierstvo. Miestne špecifická kontrola expresie transgénu. Knock-out, knock-in. Miestne-špecifická rekombinácia v bunkách a u myši (Cre-lox, Flp-FRT systém). Regulácia génovej expresie (Tet-off, Tet-on systém). Vytvorenie transgénnej myši použitím upravených embryonálnych kmeňových buniek.
Genetika sfarbenia. Dedičnosť sfarbenia srsti zvierat. Vznik sfarbenia. Rozdelenie mutácií na molekulárnom základe. Príklady génov podmieňujúcich sfarbenie srsti u potkana.
Genetická determinácia pohlavia. Determinácia pohlavia u C. elegans, D. melanogaster a cicavcov. Kľúčové gény determinácie pohlavia. Typy genetickej determinácie pohlavia. Kompenzácia dávky.
Evolúcia a morfológia pohlavných chromozómov. Ohnova hypotéza. Triedy génov nachádzajúcich sa na Y chromozóme.
Diferenciácia buniek. Programovanie a reprogramovanie buniek. Kmeňové bunky. Reprodukčné a terapeutické klonovanie. Indukované pluripotentné kmeňové bunky. Faktory reprogramovania.
Ľudský genóm a jeho organizácia. Projekt ľudského genómu: história, súčasný stav, perspektívy, praktické využitie výsledkov. Typy sekvencií v ľudskej DNA. Repetitívne sekvencie, jednotkové sekvencie, gény, pseudogény, génové rodiny. Mobilné elementy v I'udskom genóme (SINE, LINE). Ľudská mitochondriálna DNA.
Základné metódy molekulárnej genetiky človeka. Hybridizácia DNA, hybridizačné sondy, in situ hybridizácia, Southernova hybridizácia. Amplifikácia špecifických úsekov pomocou polymerázovej reťazovej reakcie (PCR) a jej modifikácie (ARMS, RealTime, MLPA), sekvenovanie DNA. Restrikčné mapovanie. Ľudské génové knižnice, ich tvorba a skríning. Čípová (array) technológia.
Polymorfizmus ľudskej DNA. Typy polymorfizmu DNA: bodový polymorfizmus (SNP, RFLP), polymorfizmus typu VNTR (mikrosatelity, minisatelity), CNV (copy number variation) - metódy detekcie a praktické využitie. Polymorfizmus mtDNA a Y chromozómovej DNA: možnosti využitia pri identifikácii osôb a pri štúdiu populácií.
Molekulárna patológia monogénnych ochorení. Mutácie v kódujúcich a v nekódujúcich oblastiach ako príčiny monogénnych ochorení. Typy a triedenie mutácií. Diagnostika genetických ochorení pomocou analýzy DNA: priama a nepriama diagnostika.
Molekulárny aspekt onkogenézy. Gény súvisiace so vznikom rakoviny (protoonkogény, tumor supresorové gény, „mismatch repair“ gény), typy mutácií v týchto génoch, Knudsonova (dvojzásahová) hypotéza, strata hetrozygotnosti (LOH).
Cytogenetika človeka. Usporiadanie DNA v chromozómoch. G-prúžky, R-prúžky. Normálny ľudský karyotyp a metódy jeho štúdia (G-prúžky, R-prúžky, FISH). Cytogenetická nomenklatúra. Ľudské pohlavné chromozómy a determinácia pohlavia. Lyonovej hypotéza. Imprinting. Porovnávacia cytogenetika primátov a evolúcia človeka.
Chromozómy a patologické stavy. Chromozómové aberácie: vznik, typy, prejavy; chromozómové varianty. Syndrómy chromozómovej instability. Chromozómové fragilné miesta. Chromozómy a karcinogenéza. Cytogenetické metódy testovania mutagénneho účinku vonkajších faktorov.
Monogénna dedičnosť u človeka. Nomenklatúra I'udských lokusov a alel. Základné pojmy. Gény a genotypy v populácii: Hardyho-Weinbergov zákon. Autozómovo dominantná dedičnosť v rodokmeňoch a v populácii. Autozómovo recesívna dedičnosť a jej kritériá; význam konsangvinity rodičov; segregačná analýza. Dedičnosť znakov podmienených génmi na pohlavných chromozómoch. Mitochondriálna dedičnosť. Príklady monogénne podmienených ochorení: vrodené poruchy metabolizmu a iné.
Väzba a lokalizácia génov na chromozómoch. Väzba a synténia. Metódy štúdia väzby (väzbová analýza, lod-skóre) a lokalizácie génov u človeka. Autozygotné mapovanie. Konštrukcia I'udskej génovej mapy. Funkčné a pozičné klonovanie génov.
Polygénna dedičnosť u človeka. Génové interakcie u človeka. Polygénna dedičnosť kvantitatívnych znakov. Korelácia medzi príbuznými. Polygénna dedičnosť kvalitatívnych znakov: prahový model. Príklady polygénne dedičných kvantitatívnych znakov a ochorení.
Dedičnosť a prostredie. Dvojčatá a ich využitie pri štúdiu vzťahu dedičnosť-prostredie; gemelologická metóda. Rozklad fenotypovej variancie na genetickú a environmentálnu zložku. Heritabilita a koeficient genetickej determinácie: možnosti stanovenia u človeka.
Populačná genetika. Vplyv deterministických faktorov na genofond populácie: mutácie, selekcia, migrácia. Selekcia proti dominantnému fenotypu, proti recesívnemu fenotypu a uprednostňujúca heterozygotov. Vplyv náhodných faktorov na genofond populácie: génový posun (genetický drift), founder efekt. Panmixia a Hardyho-Weinbergov zákon. Inbríding a genetické izoláty. Homogamia.
Molekulárny aspekt imunogenetiky. Imunitný systém človeka, bunky imunitného systému, vrodená (nešpecifická) a získaná (špecifická) imunita. Antigény a protilátky, štruktúra a typy protilátok (imunoglobulínov), gény protilátok. Bunková adaptívna imunita, hlavný histokompatibilný systém (MHC). Monoklonálne protilátky.
Génová terapia. Definícia, princípy, náhrada génu, zabitie cieľovej bunky, oprava mutácie, cielená inhibícia/regulácia génovej expresie. Vektory génovej terapie.