Polymorfismy nukleových kyselin

Obsah 1 Nukleové kyseliny 1.1 Nukleotidy 1.1.1 Složení 1.2 DNA 1.3 RNA 1.3.1 3 základní typy RNA 2 Polymorfismus DNA 2.1 Typy sekvencí DNA 2.1.1 Jedinečné sekvence 2.1.2 Repetitivní sekvence 2.1.2.1 Tandemové repetice DNA 2.1.2.1.1 Satelitní DNA 2.1.2.1.2 Minisatelitní DNA 2.1.2.1.3 Mikrosatelitní DNA 2.1.2.2 Rozptýlené repetice DNA 2.1.2.2.1 SINE 2.1.2.2.2 LINE 3 Příčiny polymorfismů DNA 4 Odkazy 4.1 Související články 4.2 Zdroje

upravit Nukleové kyseliny

Nukleové kyseliny jsou nositelkami dědičné informace. Díky nim dochází k přenosu dědičných znaků na potomstvo a k evoluci. Nejdůležitější jejich schopností je schopnost replikace.

upravit Nukleotidy

• základní stavební jednotky nukleových kyselin

upravit Složení

1. Pětiuhlíkatý cukr (pentóza)
2. Zbytek kyseliny fosforečné (H₃PO₄)
3. Dusíkaté báze

Na cukr se váže:

• v pozici 5' onen zbytek kyseliny fosforečné esterovou vazbou
• v pozici 1' N–báze N–glykosidickou vazbou

V poloze 3' je pak pentóza připojena přes sousední zbytek kyseliny k sousední pentóze. Vzniká polynukleotidové vlákno.

upravit DNA

• kyselina deoxyribonukleová
• molekula je tvořena dvěma polynukleotidovými řetězci (přitom jeden řetězec má směr fosfodiesterových vazeb 5' » 3' a druhý 3' » 5' => hovoříme o 3' případně 5' konci)
• cukerná složka je 5uhlíkatý cukr 2–deoxy–D–ribosa (oproti normální ribóze jí v poloze 2' chybí kyslík)
• dusíkaté báze jsou zastoupeny deriváty purinu (Adenin, Guanin) a pyrimidinu (Cytosin, Thymin).
• mezi N–bázemi protějších vláken dochází k vazebným interakcím = tzv. zákon komplementarity
  • spolu se váží vždy jen 2 specifické N–báze (vždy 1 báze pyrimidinová a 1 purinová)
    • A a T (spojeny 2 vodíkovými můstky)
    • C a G (3 vodíkové můstky)
• platí rovnice (A+C)/(T+G)=1, naopak (A+T)/(C+G) bývá asi 0,25–0,75.
• mezi sousedními bázemi navíc působí van der Waalsovy síly (stabilizace)
• obě polynukleotidová vlákna (primární struktura DNA) vytváří (nejčastěji) pravotočivou šroubovici označovanou jako double helix (sekundární struktura DNA)

upravit RNA

• kyselina ribonukleová
• molekula tvořena jen jedním (není zcela pravda, existují i dvouřetězcové RNA, např. u některých virů) polynukleotidovým vláknem
• sacharidovou složku tvoří 5uhlíkatý cukr D–ribosa
• N–báze tvoří Adenin, Cytosin, Guanin a URACIL (místo Thyminu, pyrimidinová báze)

upravit 3 základní typy RNA

1. mRNA
   • messenger RNA (neboli informační)
   • přenáší informaci o pořadí aminokyselin z jádra k místu proteosyntézy
2. tRNA
   • transferová RNA
   • přináší aminokyseliny na proteosyntetický aparát buňky
3. rRNA
   • ribozomální RNA
   • tvoří stavební složku ribozomálních podjednotek

upravit Polymorfismus DNA

• vyjadřuje variace v nukleotidové sekvenci DNA určitého lokusu
• lidský genom obsahuje 3×10⁹ bp a skládá se z několika typů sekvencí DNA

upravit Typy sekvencí DNA

upravit Jedinečné sekvence

• patří sem geny, které kódují specifické proteiny
• u člověka se jich přibližně nachází 80–100 000
• tvoří méně než 5 % lidského genomu tzn. že zhruba 95% DNA u člověka nemá kódující charakter
• část této mimogenové DNA je tvořena jedinečnými sekvencemi nebo několika málo kopiemi určité sekvence DNA, zbytek tvoří repetitivní sekvence

upravit Repetitivní sekvence

• lidský genom obsahuje mnoho různě dlouhých sekvencí DNA, které se vyskytují v mnoha kopiích tzv. repetitivní sekvence
• tyto nejsou většinou transkribovány a jejich funkce není ve většině případů známá
• v genomu jsou uspořádány dvěma způsoby

upravit Tandemové repetice DNA

• jsou to bloky opakujících se repetitivních sekvencí uspořádaných za sebou
• vyskytují se v různých chromosomálních lokalizacích
• dělíme je podle velikosti

upravit Satelitní DNA

• tvořeny různým počtem bp (20bp až řádově kb) a vytvářejí bloky dlouhé až několik Mb
• vyskytují se např. v oblastech centromer

upravit Minisatelitní DNA

• obsahují 10–20bp a vytvářej bloky dlouhé až 20kb
• vyskytují se zejména v oblasti telomer, ale i v jiných chromosomálních lokalizacích a nejsou většinou transkribovány

upravit Mikrosatelitní DNA

• jsou nejčastější formou repetitivních sekvencí
• tvořeny 1–5bp, které se opakují v délce až 150bp
• vyskytují se na různých místech všech chromosomů
• z mononukleotidových repetic se vyskytují nejčastěji A a T, naopak G a C jsou vzácné
• nejčastější dinukleotidové repetitivní sekvence jsou CA (TG na komplementárním vlákně)
  • představují 0,5% genomu a jsou vysoce polymorfní
  • obecná struktura: (CA)n, kde n = počet repetic
  • v lidském genomu je asi 50–100 000 polymorfních bloků (CA)n
• význam mikrosatelitních repetic není znám
• mikrosatelity se nacházejí v mimogenové DNA nebo v intronech genů
• počet bloků CA je v rámci populace v daném místě chromosomů variabilní, avšak u jedince stabilní; reprezentují proto důležitý genetický systém markerů (využití: forenzní genetika, testy identity, testy otcovství)

upravit Rozptýlené repetice DNA

• tyto sekvence se neseskupují, jsou lokalizované na mnoha místech genomu
• rozdělujeme je podle délky repetitivní jednotky

upravit SINE

• Short Interspersed Nuclear Elements – krátké rozptýlené repetice
• středně velké repetitivní sekvence v Ø 300bp dlouhé
• u člověka jsou nejznámější tzv. Alu–sekvence (obsahují restrikční místo pro Alu I restrikční enzym)
  • v lidském genomu se vyskytují až v počtu okolo 750 000 kopií
  • základní struktura je tvořena segmenty bohatými na CG , které jsou odděleny segmenty bohatými na A

upravit LINE

• Long Interspersed Nuclear Elements – dlouhé rozptýlené repetice
• více než 6500bp dlouhé a na 3´konci jsou bohaté na A
• lidský genom obsahuje 20–100 000 kopií těchto sekvencí
• příklad tzv. LINE 1 nebo L1 element dlouhý asi 6,4kb

upravit Příčiny polymorfismů DNA

• mutace, které vznikají v zárodečných nebo somatických buňkách organismu
  • jestliže mutace nenarušují schopnost reprodukce, jsou předávány do další generace
• o polymorfismu DNA hovoříme v případě, že se vzniklá varianta (alela) vyskytuje v populaci s frekvencí větší než 0,01
• většina lidské DNA se nachází v nekódujících oblastech, a proto není selektována. Zřejmě z tohoto důvodu nejsou rozdíly v těchto sekvencích DNA mezi jedinci vzácné → obvykle se jedná o jednoduché záměny bazí

Termín polymorfismus je někdy nesprávně používán pro označení sekvenčních změn, které nezpůsobují onemocnění, na rozdíl od termínu mutace, které jsou příčinou změny fenotypu.

Analýza variací v nukleotidové sekvenci DNA je důležitá, protože přispívá k identifikaci lidských genů zodpovědných za postižení a následně je lze využít k DNA diagnostice v postižené rodině i k identifikaci jedince např. ve forenzní genetice.

upravit Odkazy

upravit Související články

• DNA (nukleová kyselina)
• RNA
• Polymorfismus délky restrikčních fragmentů
• Polymorfismus konformace jednoduchých řetězců
• Populační polymorfismy a jejich příčiny

upravit Zdroje

ŠTEFÁNEK, Jiří. Medicína, nemoci, studium na 1. LF UK [online]. [cit. 2010]. <http://www.stefajir.cz>.

ŠÍPEK, Antonín. Genetika [online]. [cit. 2010]. <http://genetika.wz.cz/>.