Informacija

8: Tehnike molekularne genetike - Biologija

8: Tehnike molekularne genetike - Biologija



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Genetika je proučavanje nasljeđivanja i varijacije bioloških osobina. Doista, neki od najvećih genetičara uopće nisu imali posebno znanje o DNK, već su se umjesto toga oslanjali na analizu fenotipova, uzoraka nasljeđivanja i njihovih omjera u pažljivo dizajniranim križanjima.

  • 8.1: Uvod u molekularnu genetiku
    Danas se klasična genetika često nadopunjuje molekularnom biologijom, kako bi se dobila molekularna genetika, koja uključuje proučavanje DNK i drugih makromolekula koje su izolirane iz organizma. Obično eksperimenti molekularne genetike uključuju neku kombinaciju tehnika za izolaciju i analizu DNA ili RNA transkribirane iz određenog gena.
  • 8.2: Izolacija genomske DNK
    Strategije pročišćavanja DNK oslanjaju se na kemijska svojstva DNK koja je razlikuju od ostalih molekula u stanici, naime da je to vrlo duga, negativno nabijena molekula. Za ekstrakciju pročišćene DNA iz uzorka tkiva, stanice se razbijaju mljevenjem ili lizom u otopini koja sadrži kemikalije koje štite DNK dok ometaju druge komponente stanice (slika 8.2). Te kemikalije mogu uključivati ​​deterdžente, koji otapaju lipidne membrane i denaturiraju proteine.
  • 8.3: Izoliranje ili otkrivanje specifične sekvence PCR-om
    Lančana reakcija polimeraze (PCR) je metoda replikacije DNA koja se izvodi u epruveti (tj. in vitro). Ovdje se "polimeraza" odnosi na enzim DNA polimeraze ekstrahiran i pročišćen iz bakterija, a "lančana reakcija" se odnosi na sposobnost ove tehnike da proizvede milijune kopija molekule DNA, korištenjem svake novoreplicirane dvostruke spirale kao predloška za sintezu dva nove DNK dvostruke spirale. PCR je stoga vrlo učinkovita metoda umnožavanja DNA.
  • 8.4: Rezanje i lijepljenje DNK-restrikcionih digestija i DNA Ligacija
    Mnoge bakterije imaju enzime koji prepoznaju specifične sekvence DNK, a zatim režu dvolančanu spiralu DNA na ovoj sekvenci. Ti se enzimi nazivaju restrikcijskim endonukleazama specifičnim za mjesto, ili jednostavnije "restrikcionim enzimima", i prirodno djeluju kao dio obrane bakterija od virusa i drugih izvora strane DNA. Za rezanje DNK na poznatim mjestima, istraživači koriste restrikcijske enzime iz različitih vrsta bakterija, koji se mogu kupiti iz različitih komercijalnih izvora.
  • 8.5: Kloniranje DNK - plazmidni vektori
    Mnoge bakterije sadrže ekstrakromosomske elemente DNK zvane plazmidi. To su obično male (nekoliko 1000 bp), kružne, dvolančane molekule koje se repliciraju neovisno o kromosomu i mogu biti prisutne u velikom broju kopija unutar stanice. U divljini, plazmidi se mogu prenositi između jedinki tijekom bakterijskog parenja, a ponekad se čak prenose između različitih vrsta. Plazmidi često nose gene za patogenost i otpornost na lijekove.
  • 8.6: Analiza DNK - gel elektroforeza
    Otopina DNK je bezbojna i osim što je viskozna pri visokim koncentracijama, vizualno se ne razlikuje od vode. Stoga su razvijene tehnike kao što je gel elektroforeza za otkrivanje i analizu DNK.
  • 8.7: Analiza DNK - blotiranje i hibridizacija
    Trake DNA u elektroforetskom gelu nastaju samo ako je većina molekula DNA iste veličine, kao što je nakon PCR reakcije ili restrikcijske probave plazmida. U drugim situacijama, kao što je nakon restrikcijske probave kromosomske (genomske) DNA, u digestu će biti velik broj fragmenata promjenjive veličine i izgledat će kao kontinuirani razmaz DNA, a ne kao različite trake.
  • 8.8: Transgeni organizmi
    Transgeni organizmi sadrže stranu DNK koja je uvedena pomoću biotehnologije. Strana DNK (transgen) je ovdje definirana kao DNK druge vrste ili rekombinantna DNK iste vrste koja je izmanipulirana u laboratoriju, a zatim ponovno uvedena. Pojmovi transgeni organizam i genetski modificirani organizam (GMO) općenito su sinonimi.
  • 8.9: Tehnike molekularne genetike (vježbe)
  • 8.S: Tehnike molekularne genetike (Sažetak)

Nastavni plan

Molekularna biologija i genetika postali su ključni element u praksi medicine. Ovaj tečaj je osmišljen kako bi vam pružio čvrsto i detaljno razumijevanje utjecaja molekularne biologije i genetike na medicinu i veze između temeljnih istraživanja, medicinskog znanja i perspektive pacijenata na koje utječe naše sve detaljnije poimanje genetike u medicini.

Upoznat ćemo vas s osnovnim pojmovima u genetici i molekularnoj biologiji kroz čitanje, rješavanje problema te analizu i raspravu o primarnim podacima. Važan cilj tečaja je dovesti vas do razine razumijevanja koja vam omogućuje čitanje i razumijevanje primarne istraživačke literature u tom području. Da biste postigli ove ciljeve, od vas se očekuje niz aktivnosti: "domaća zadaća" zadaće koje se sastoje od skupova problema i/ili zadane lektire s pitanjima na koja treba odgovoriti, odjeljci za raspravu u kojima će studenti prezentirati nalaze primarnih istraživačkih radova i klinički projekt i rad za koji će studenti biti upareni s kliničarom/znanstvenikom.

Predavanja u tradicionalnom formatu bit će nadopunjena nizom "klinika" usklađenih sa predavanjima iz temeljnih znanosti. Ove će se klinike održavati u predavaonici i prezentirati ih praktičari u lokalnoj medicinskoj zajednici u pratnji svojih pacijenata koji zajedno čine stručni tim koji će vas educirati o svakoj temi. Očekujemo da aktivno sudjelujete u klinici.

Iz ljubaznosti prema pacijentima, molimo vas da ne odlazite rano iz ambulante, te da se odijete s poštovanjem. Osim toga, vodite računa o pretjeranoj upotrebi prijenosnih računala tijekom ovih sesija. Pacijenti koji su odvojili vrijeme u životu da podijele s vama svoja iskustva željni su da se na razuman i osjetljiv način raspitate o problemima koji ih dovode u kliniku. Ključno je da dođete na vrijeme za kliničke seanse. Učenici nikada ne bi smjeli izaći tijekom prezentacija pacijenata.


Molekularna biologija i genetika

Molekularna biologija i genetika nastoje razumjeti kako molekule koje tvore stanice određuju ponašanje živih bića. Biolozi koriste molekularne i genetske alate za proučavanje funkcije tih molekula u složenom miljeu žive stanice. Grupe u našem odjelu koriste ove pristupe za proučavanje širokog spektra pitanja, uključujući temeljne procese transkripcije i translacije, mehanizme globalne kontrole gena uključujući putove prijenosa signala, funkciju vizualnog i olfaktornog sustava i prirodu genetske raznolikosti. u prirodnim populacijama i kako to utječe na njihovu evoluciju, između ostalog. Sustavi koji se proučavaju pokrivaju niz modelnih organizama (bakterije, kvasac, sluzave plijesni, crvi, voćne mušice, zebrice i miševi) iako se rezultati ovih studija izravno ili neizravno odnose na ljudsko zdravlje.

Fakultet za molekularnu biologiju i genetiku:

Bieberich, Charles
Razvijamo nove transgene mišje modele ljudskog raka prostate.

Brewster, Rachel
Istražujemo regulaciju razvoja mozga i metabolizma. Očekuje se da će ove studije doprinijeti prevenciji urođenih mana neuralne cijevi i liječenju moždanog udara.

Bustos, Mauricio
Istražujemo ulogu degradacije proteina posredovane ubikvitinom/proteasomom u transkripciji i regulaciji ekspresije gena u eukariota.

Cusick, Kathleen
Geni i putovi uključeni u toleranciju bakra, stvaranje biofilma i sintezu nanočestica u morskoj bakteriji Alteromonas megaplazmidima u prilagodbi bakterijske niše.

Eisenmann, David
Proučavamo ulogu Wnt signalnog puta u kontroli odluka o sudbini stanica tijekom razvoja C. elegans. Također proučavamo regulaciju i funkciju Hox gena lin-39 in C. elegans.

Erill, Ivan
Unakrsno povezivanje između eksperimentalnih testova i podataka in-silico za regulatorne elemente.

Farabaugh, Filip
Molekularna genetika translacijske točnosti u kvascu Saccharomyces cerevisiae i bakteriji Escherichia coli.

Gardner, Jeffrey
Proučavanje fiziologije bakterija korištenjem sustava i sintetičke biologije Određivanje načina na koji mikrobi osjećaju okoliš i dobivaju energiju ispitujući mehanizme degradacije stanične stijenke biljaka u bakterijama.

Zelena, Erin
Razumijevanje epigenetike i regulacije genoma kroz istraživanje posttranslacijskih modifikacija histona secirajući ulogu posttranslacijskih modifikacija proteina u nuklearnim signalnim putovima.

Leips, Jeff
Genetsko mapiranje kvantitativnih osobina, mapiranje asocijacija za identificiranje učinaka prirodnog polimorfizma u genima kandidatima na fenotipske varijacije.

Lu, Hua
Karakteriziranje funkcije gena koji reguliraju urođeni imunitet biljaka i seciraju obrambene signalne mreže.

Mendelson, Tamra
Molekularna filogenetska sistematika Filogenetska rekonstrukcija genskih obitelji.

Miller, Stephen
Identifikacija i karakterizacija transpozona za označavanje važnih razvojnih lokusa u Volvox carteri.

Padmanabhan, Achuth
Zanima nas kako promjene ključnih onkogena i tumorskih supresora utječu na progresiju raka jajnika.

Robinson, Phyllis
Moj istraživački program koristi tehnike molekularne biologije kako bi istražio odnose strukture vizualnih pigmenata.

Schreier, Harold
Molekularna mikrobna ekologija, fiziologija i genetika.

Starz-Gaiano, Michelle
Koristimo genetske strategije gubitka funkcije i dobivanja funkcije Drosophila identificirati nove gene uključene u staničnu migraciju i bolje razumjeti molekularne putove potrebne za kretanje stanica.

Sutton, Laurie
Proučavamo ulogu receptora vezanih uz G-protein (GPCR) u regulaciji normalnih i bolesnih stanja, kao i regulatorne mehanizme koji moduliraju GPCR odgovor na molekularnoj razini.

Vonhoff, Fernando
Zanima nas kako različiti genetski putovi i razine električne aktivnosti u neuronima reguliraju razvoj neuronske mreže, stabilizaciju i starenje u Drosophila.

Walker, Nikia
Proučavat ćemo transkripcijske promjene koje olakšavaju primarni tumori za promicanje metastaza raka. Istražit ćemo različite mehanizme stanične signalizacije koje koriste tumori za komunikaciju s drugim stanicama. Koristit ćemo tehnike bioinformatike, proteomike i molekularne biologije kako bismo razjasnili identificiranje i karakteriziranje ključnih regulatora metastaza i stanične dormantnosti u koštanoj srži.


2. Osnovna teorija

2.1 Osnovna teorija klasične genetike

Osnovna teorija povezana s klasičnom genetikom pružila je objašnjenja prijenosa osobina s roditelja na potomstvo. Morgan i njegovi suradnici oslanjali su se na konceptualnu podjelu između genetskog sastava organizma, nazvanu njegovim genotip, a njegova promatrana manifestacija nazvana svojim fenotip (vidi unos o razlici genotip/fenotip). Odnos između njih dvoje tretiran je kao uzročni: genotip u sprezi s okolinom proizvodi fenotip. Teorija je objasnila prijenos fenotipskih razlika s roditelja na potomstvo praćenjem prijenosa genskih razlika s generacije na generaciju i pripisivanjem prisutnosti alternativnih osobina prisutnosti alternativnih oblika gena.

Ilustrirat ću klasični način objašnjavanja s jednostavnim povijesnim primjerom koji uključuje voćnu mušicu Drosophila melanogastor. Vrijedno je naglasiti da je način razmišljanja ilustriran ovim povijesnim primjerom i danas važan način razmišljanja u genetici, uključujući i ono što se ponekad naziva molekularnom genetikom.

Geni od Drosophila dolaze u parovima, smješteni na odgovarajućim pozicijama na četiri para kromosoma koji se nalaze unutar svake stanice muhe. Mutant boje očiju poznat kao ljubičasta povezan je s genom koji se nalazi na kromosomu II. Dvije kopije ovog gena, koje postoje u mutiranom ili normalnom obliku divljeg tipa, nalaze se na istom lokusu (odgovarajućem položaju) u dva druga kromosoma. Alternativni oblici gena koji se javljaju na lokusu nazivaju se alela. Prijenos gena s roditelja na potomstvo provodi se u posebnom procesu stanične diobe tzv mejoza, koji proizvodi stanice gameta koje sadrže jedan kromosom iz svakog uparenog skupa. Pola skupa kromosoma iz jajeta i polovica iz spermija kombiniraju se tijekom oplodnje, što svakom potomstvu daje kopiju jednog gena iz svakog para gena njegovog ženskog roditelja i kopiju jednog gena iz svakog para gena njegovog muškog roditelja .

Objašnjenja prijenosa osobina povezuju prisutnost alternativnih gena (genotip) s prisutnošću alternativnih vidljivih osobina (fenotip). Ponekad se to radi u smislu dominantnih/recesivnih odnosa. Ljubičasta boja očiju, na primjer, recesivna je prema karakteru divljeg tipa (crvena boja očiju). To znači da muhe s dvije kopije ljubičastog alela (mutantni oblik gena, koji je označen pr) imaju ljubičaste oči, ali heterozigoti, muhe s jednom kopijom ljubičastog alela i jednom kopijom alela divljeg tipa (označeno +), imaju normalne oči divljeg tipa (kao i muhe s dvije kopije alela divljeg tipa). Vidi tablicu 1.

Da biste vidjeli kako klasična teorija objašnjava prijenos osobina, razmislite o križanju crvenookih ženki s ljubičastim muškarcima koje su proveli Morganovi suradnici. Svi su potomci imali crvene oči. Dakle, osobina crvenih očiju prenijela se sa ženki na sve njihove potomke iako su muški roditelji potomaka imali ljubičaste oči. Klasično objašnjenje ovog uzorka nasljeđivanja odvija se, kao i sva klasična objašnjenja uzoraka nasljeđivanja, u dvije faze.

Prva faza uključuje prijenos gena i ide na sljedeći način (slika 1): svaki potomak dobio je jednu kopiju kromosoma II od svakog roditelja. Kromosomi koji potječu od majke morali su sadržavati alel divljeg tipa (budući da su oba druga kromosoma svake roditeljske žene korištene u eksperimentu sadržavala alel divljeg tipa – to je bilo poznato na temelju prethodnih eksperimenata). Očevi izvedeni kromosomi zacijelo su sadržavali ljubičasti alel (budući da su oba druga kromosoma svakog muškog roditelja sadržavala ljubičasti alel -- to se zaključilo iz spoznaje da je ljubičasta recesivna prema crvenoj boji očiju). Dakle, svi potomci su bili heterozigotni (pr / +). Nakon što smo objasnili genetski sastav potomstva praćenjem prijenosa gena s roditelja na potomstvo, možemo prijeći na drugu fazu objašnjenja: izvođenje zaključaka o fenotipskom izgledu. Budući da su svi potomci bili heterozigotni (pr / +), a budući da je ljubičasta recesivna prema divljem tipu, svi potomci su imali crvenu boju očiju (karakter divljeg tipa). Vidi sliku 1.

Primijetite da razmišljanje ovdje ne ovisi o utvrđivanju materijalnog sastava, načina djelovanja ili opće funkcije gena u osnovi. Ovisi samo o idejama da se kopije gena distribuiraju s generacije na generaciju i da je razlika u genu (tj. razlika između pr i +), kakva god ta razlika bila, uzrokuje fenotipsku razliku. Ideja da je gen stvaratelj razlika treba biti kvalificirana: razlike u genu uzrokuju fenotipske razlike u određenim genetskim i okolišnim kontekstima. Ova ideja je toliko ključna i tako često zanemarena da zaslužuje artikulaciju kao princip (Waters 1994):

Princip razlike: razlike u klasičnom genu uzrokuju ujednačene fenotipske razlike u određenim genetskim i okolišnim kontekstima.

Također je vrijedno napomenuti da princip razlike pruža način da se objasni prijenos fenotipskih karakteristika s jedne generacije na drugu bez objašnjenja kako se te karakteristike proizvode u procesu razvoja organizma. To je učinkovito omogućilo klasičnim genetičarima da razviju znanost o naslijeđu bez odgovora na pitanja o razvoju.

Praksa klasične genetike uključivala je teorijsku analizu kompliciranih obrazaca prijenosa koji uključuju rekombinaciju fenotipskih osobina. Analizom ovih obrazaca dobiveni su podaci o osnovnim biološkim procesima kao što je kromosomska mehanika, kao i informacije o linearnom rasporedu gena u vezanim skupinama. Ova teorijska objašnjenja nisu ovisila o idejama o tome što su geni, kako se geni repliciraju, što geni rade ili kako razlike u genima dovode do razlika u fenotipskim osobinama.

2.2 Odgovori na molekularnoj razini na pitanja koja je za sobom ostavila klasična genetika

Istraživanja u molekularnoj biologiji i genetici donijela su odgovore na osnovna pitanja koja klasična genetika nema odgovora o sastavu gena, mehanizmu replikacije gena, što geni rade i načinu na koji genske razlike dovode do fenotipskih razlika. Ovi odgovori su obrazloženi u smislu fenomena na molekularnoj razini i daju veliki dio Osnovni, temeljni teorija povezana s molekularnom genetikom.

Što je gen? Ovo pitanje je detaljnije obrađeno u odjeljku 4 ovog članka, ali brz odgovor dovoljan je za sadašnje svrhe: geni su linearni slijedovi nukleotida u molekulama DNA. Svaka molekula DNK sastoji se od dvostrukog lanca nukleotida. Postoje četiri vrste nukleotida u DNK: gvanin, citozin, timin i adenin. Par nukleotidnih lanaca u molekuli DNA okreće se jedan oko drugog u obliku dvostruke spirale. Dva lanca u spirali vezana su vodikovim vezama između nukleotida iz susjednih lanaca. Vodikova veza je specifična tako da se gvanin u jednom lancu uvijek nalazi uz citozin u susjednom lancu (i obrnuto), a timin u jednom lancu uvijek se nalazi uz adenin (i obrnuto). Stoga je linearni slijed nukleotida u jednom lancu nukleotida u molekuli DNA komplementaran linearnom slijedu nukleotida u drugom lancu molekule DNA. Gen je segment nukleotida u jednom od lanaca molekule DNA. Naravno, nije svaki niz nukleotida u DNK genski segmenti DNK koji se identificiraju kao geni prema onome što rade (vidi dolje).

Kako se geni repliciraju? Ideja da su geni segmenti u dvostrukoj spirali DNK daje izravan odgovor na ovo pitanje. Geni se vjerno repliciraju kada se upareni lanci molekule DNA odmotaju i novi lanci se formiraju uz bočne lančiće koji se razdvajaju uparivanjem komplementarnih nukleotida. Kada je proces završen, formirane su dvije kopije originalne dvostruke spirale i stoga su geni u izvornoj molekuli DNA učinkovito replicirani.

Što rade geni? Grubo govoreći, geni služe kao šabloni u sintezi RNA molekula. Rezultat je da linearni slijed nukleotida u novosintetiziranoj molekuli RNA odgovara linearnom slijedu nukleotida u segmentu DNA koji se koristi kao predložak. Različite RNA molekule imaju različite funkcionalne uloge u stanici, a mnoge RNA molekule imaju ulogu šablona u sintezi polipeptidnih molekula. Novosintetizirani polipeptidi su linearni nizovi aminokiselina koje čine proteine ​​i proteini igraju široku paletu funkcionalnih uloga u stanici i organizmu (i okolišu). Sposobnost polipeptida da funkcionira na specifične načine ovisi o linearnom slijedu aminokiselina od kojih je formiran. I ovaj linearni slijed odgovara linearnom slijedu tripleta nukleotida u RNA (kodoni), koji pak odgovara linearnom slijedu nukleotida u segmentima DNA, a ovaj posljednji segment je gen za taj polipeptid.

Kako razlike u genima dovode do razlika u fenotipskim osobinama? Skroman odgovor dat gore na pitanje &lsquoŠto rade geni?&rsquo daje osnovu za objašnjenje kako razlike u genima mogu dovesti do razlika u fenotipskim osobinama. Razlika u nukleotidnom slijedu gena rezultirat će razlikom u nukleotidnom slijedu RNA molekula, što zauzvrat može rezultirati razlikom u aminokiselinskom slijedu polipeptida. Razlike u linearnim sekvencama aminokiselina u polipeptidima (i u linearnim sekvencama nukleotida u funkcionalnim RNA molekulama) mogu utjecati na uloge koje imaju u stanici i organizmu, ponekad imaju učinak koji je vidljiv kao fenotipska razlika. Mutacije (razlike u genima) identificirane od strane Morgan grupe (npr. ljubičasta mutacija) rutinski su identificirane kao razlike u nukleotidnim sekvencama u DNK.

2.3 Razlikovanje osnovnih i temeljnih teorija molekularne genetike

Skroman odgovor na pitanje &lsquoŠto rade geni?&rsquo je taj da &ldquokodiraju za&rdquo ili &ldquodeterminiraju&rdquo linearne sekvence u RNA molekulama i polipeptidima sintetiziranim u stanici. (Čak i ovaj skroman odgovor treba kvalificirati jer se RNA molekule često spajaju i uređuju na načine koji utječu na linearni slijed aminokiselina u konačnom polipeptidnom proizvodu.) Ali biolozi su ponudili i daleko manje skroman odgovor. Hrabriji odgovor dio je opsežne, temeljne teorije. Prema ovoj teoriji, geni su &ldquofundamentalni&rdquo entiteti koji &ldquousmjeravaju&rdquo razvoj i funkcioniranje organizama &ldquoproizvodnjom&rdquo proteina koji zauzvrat reguliraju sve važne stanične procese. Često se tvrdi da geni daju &ldquothe informacije&rdquo, &ldquotthe nacrt&rdquo, ili &ldquothe program&rdquo za organizam. Korisno je razlikovati ovo brisanje, temeljna teorija o navodno temeljnoj ulozi gena iz skromnih, osnovna teorija o tome što geni rade s obzirom na sintezu RNA i polipeptida.


Molekularna genetika

Odjel za molekularnu genetiku vodi Roland Kanaar i fokusira se na to kako se integritet DNK održava odgovorom na oštećenje DNK, proces koji je središnji za današnje probleme raka i bolesti povezanih sa starenjem.

Naš odjel ima dugu povijest i svjetski ugled u razumijevanju mehanizama odgovora na oštećenje DNK od definirane molekularne razine do složenog konteksta fizioloških procesa. Njegove temeljne studije molekularnih mehanizama pružaju osnovu za racionalni dizajn i razvoj novih ciljanih terapija i očuvanja zdravlja utemeljenog na dokazima.

Naše ambicije

  • Pozabavite se temeljnim molekularno-mehaničkim aspektima odgovora na oštećenje DNK slijedeći komplementarne i isprepletene pristupe na molekularnoj i staničnoj razini.
  • Osigurati racionalnu osnovu za poboljšanje postojećih pristupa i razvoj novih i inovativnih preciznih terapija za rak i bolesti povezane sa starenjem.
  • Donesite u kliniku bolje kriterije i alate za individualni odabir pacijenata za preciznu terapiju raka.
  • Razviti pouzdane prognostičke alate za liječenje raka i bolesti povezanih sa starenjem. Obrazujte i osposobite sljedeću generaciju multidisciplinarnih znanstvenika o životu i zdravstvenih djelatnika.

Naša misija

Generiramo nova i temeljna mehanička znanja o odgovoru na oštećenje DNK kroz multidisciplinarna istraživanja. Dok surađujemo s našim kolegama u klinici, cilj nam je osmisliti nove ciljane terapije za povećanje kvalitete života oboljelih od raka i produljenje zdravog životnog vijeka starije populacije.

Glavni istražitelji

Istraživanje popravke DNK za optimizirano liječenje tumora

Homologna rekombinacija i DSB metabolizam

Transkripcijski stres i stabilnost genoma

Radiobiologija ciljane radionuklidne terapije

Tehnologija jedne stanice za biologiju raka

Stres replikacije DNA i nestabilnost genoma

Popravak ekscizijom nukleotida

Remodeliranje i replikacija kromatina

Mehanizmi popravka DNK i bolesti

Molekularna nanomašinerija popravka prekida DNK

Optogenetika i slikovne metode

Analiza slike i metode strojnog učenja za kvantitativno bioimaging

Molekularni mehanizmi kardiovaskularnog starenja

In vivo molekularna slika raka i kardiovaskularnih bolesti

Linije istraživanja

Središnji fokus istraživanja Odjela za molekularnu genetiku na Sveučilišnom medicinskom centru Erasmus u Rotterdamu je odgovor na oštećenje DNK. To analiziramo integriranim pristupom od molekularne razine do fizioloških procesa u tijelu, u kontekstu raka, starenja i bolesti povezanih sa starenjem.

Četiri istraživačke linije koje su u osnovi središnje teme su:

  1. Molekularni mehanizmi odgovora na oštećenje DNK
  2. Stanična funkcija odgovora na oštećenje DNK
  3. Odgovor na oštećenje DNK kod raka
  4. Odgovor na oštećenje DNK u starenju

Odjel za molekule ima 18 glavnih istraživača koji doprinose četirima istraživačkim linijama. Navedena distribucija glavnih istraživača po istraživačkim linijama je promjenjiva, zbog suradnje unutar odjela i činjenice da projekti često obuhvaćaju različite istraživačke linije.

Istraživačka linija 1 Molekularni mehanizmi odgovora na oštećenje DNK

Ova istraživačka linija bavi se temeljnim molekularno-mehaničkim aspektima odgovora na oštećenje DNK, s naglaskom na homolognu rekombinaciju, popravak međulančanih poprečnih veza i popravak neusklađenosti. Molekularni mehanizmi se proučavaju primjenom i razvojem (jedna molekula) biokemijskih i biofizičkih tehnika i analiza, naprednih proteomskih analiza i najsuvremenijih tehnika molekularnog snimanja kako bi se identificirale dinamičke molekularne interakcije koje su odgovorne za sastavljanje i rastavljanje molekularne tvornice koje čuvaju i popravljaju genom.

  • Kvantitativno opišite dinamiku BRCA2 proteina (vrijeme, prostor, promjene oblika) koristeći skup tehnika uključujući mikroskopiju skenirajuće sile (SFM), fluorescenciju ukupne unutarnje refleksije (TIRF)-SFM i spektroskopiju sile.
  • Razumjeti način djelovanja i funkciju interno poremećenih regija u BRCA2 u kontekstu njegove interakcije s RAD51.
  • Opisati i razumjeti funkciju novih komponenti identificiranih u BRCA2 interaktomu.
  • Kvantitativno opisati put popravka neusklađenosti DNA (prepoznavanje, komunikacija duž DNA, izrezivanje, sinteza popravka) kroz integraciju rezultata iz biokemijskih i biofizičkih eksperimenata i računalne simulacije.


Konačni cilj je definirati i secirati molekularne krugove popravljanja oštećenja DNK i njihovu integraciju u stanične procese (vidi 2. redak istraživanja, dolje). Ovo znanje je ključno za identificiranje molekularnih ciljeva za dizajniranje novih intervencija temeljenih na mehanizmima i manipulacije tim procesima. To će pružiti osnovu za poboljšanje postojećih pristupa i razvoj potpuno novih i inovativnih preciznih terapija za rak i bolesti povezane sa starenjem.

Istraživačka linija 2 Stanična funkcija odgovora na oštećenje DNK

Na staničnoj razini, procesi popravljanja oštećenja DNK u (živim) stanicama prate se u stvarnom vremenu kako bi se vidjelo kako otkrivaju oštećenje DNK i nastavljaju sa sastavljanjem i rastavljanjem strojeva za popravak. Primjenjujemo najnovije tehnike super-razlučivosti i analize praćenja pojedinačnih čestica kako bismo razumjeli međudjelovanje između različitih puteva odgovora na oštećenje DNK i njihovu integraciju u fiziologiju stanice.

  • Identificirati uzroke i funkcionalne posljedice inhibicije transkripcije zbog oštećenja DNA i staničnog odgovora na transkripcijski stres.
  • Secirati funkcionalnu interakciju između popravka DNA i remodeliranja kromatina u stabilnosti genoma, karcinomu, otpornosti na kemoterapiju i stresu replikacije DNK (terapijom izazvan).
  • Razumjeti mehanizme na kojima se temelji zaštita replikacijske vilice i njezinu ulogu u prevenciji tumorigeneze.
  • Sustavno i funkcionalno karakteriziraju reakcije oštećenja DNK prema kemoterapiji s (krajnjim) ciljem poboljšanja liječenja raka.
  • Razumjeti tkivno specifičnu organizaciju popravka DNA koristeći in vitro i in vivo modele diferencijacije (iPS stanice) kako biste krenuli prema potpunom razumijevanju patogeneze poremećaja popravka DNA.
  • Uspostaviti visoke standarde kvalitete testova popravka DNK i genotipizacije za dijagnostiku poremećaja popravka DNA temeljenu na istraživanju.

Linija istraživanja 3 Odgovor na oštećenje DNK kod raka

Mnogi važni tretmani protiv raka temelje se na svojstvima sredstava koja oštećuju DNK ubijaju stanice. Učinkovitost takvih tretmana ovisi o karakteristikama odgovora na oštećenje DNK u tumorskim stanicama. Odgovor na oštećenje DNK gotovo je uvijek ugrožen kod tumora, a to se može iskoristiti za razvoj boljih metoda odabira pacijenata, usmjeravanje ciljanih tretmana raka i dizajniranje novih preciznih tretmana raka. Na temelju opsežne analize odgovora na oštećenje DNK u staničnoj kulturi, odjel je razvio cjevovod od klinike do laboratorija za pacijente s rakom dojke. To omogućuje testiranje, u funkcionalnom ex vivo testu, aspekata odgovora na oštećenje DNA u živim (organotipskim) kriškama tumorskog materijala pojedinačnih pacijenata.

  • Identificirati stanične putove uključene u popravak oštećenja DNK uzrokovanih različitim kvalitetama zračenja (&alfa-zračenje i &beta-zračenje u odnosu na X-zrake) i biološku učinkovitost zračenja.
  • Povećajte učinkovitost molekularno ciljane radionuklidne terapije kombinacijom s inhibitorima popravka DNA.
  • Razviti funkcionalne testove za predviđanje terapijskog odgovora na personaliziranu medicinu u bolesnika s rakom.
  • Razvijte pristup raka na čipu za proučavanje terapijskih odgovora u stvarnom vremenu.
  • Razviti sljedeću generaciju, visokopropusnu tehnologiju probirne mikroskopije za primjenu pojedinačnih stanica kako bi se istražile genetske, proteomske i transkriptomske značajke posebno odabranih stanica raka (sličnih stabljikama) u populaciji.

Istraživačka linija 4 Odgovor na oštećenje DNK u starenju

Oštećenje DNK ne potiče samo mutagenezu, a time i kancerogenezu, ono također predstavlja glavni uzrok stanične disfunkcije, stanične smrti i staničnog starenja - što sve pokreće proces starenja. Kao rezultat toga, mnogi urođeni poremećaji zbog genetskih nedostataka u putevima odgovora na oštećenje DNK pokazuju snažnu predispoziciju za rak i/ili simptome preranog starenja. Odjel je uložio u stvaranje sveobuhvatne serije mutanata miševa koji nose inžinjerirane defekte u specifičnim genima za popravak, od kojih neki točno oponašaju defekt pacijenata s nedostatkom popravka DNK. Pokazalo se da su ovi mišji mutanti iznimno informativni i oponašaju odgovarajuće ljudske sindrome i također omogućuju detaljan uvid u složenu etiologiju sindroma popravka kod ljudi. Ova snažna veza između nagomilavanja oštećenja DNK i ubrzanog &ndash, ali istinski vjerodostojnog starenja &ndash otkrivena je kao kompromis između raka i starenja. Naša kolekcija genetski konstruiranih progeroidnih mutanata miševa, koja je jedinstvena u svijetu, pruža odjelu ekskluzivnu konkurentsku prednost. Sada ih koristimo za razvoj intervencijskih strategija za bolesti povezane sa simptomima starenja.

  • Razjasniti ulogu oštećenja DNK i s njim povezan transkripcijski stres u procesu starenja.
  • Utvrdite kako prehrana i intervencije protiv starenja kontroliraju opterećenje oštećenja DNK, popravak oštećenja DNK i signalizaciju.
  • Utvrdite kako oštećenje DNK dovodi do bolesti povezanih sa starenjem kao što su demencija, Parkinsonova bolest i kardiovaskularne bolesti.
  • Razjasniti kako oštećenje DNK utječe na mehanizme bolesti kao što su gubitak proteostaze, starenje i matične stanice.
  • Razviti genomske alate i softver za razumijevanje nagomilavanja oštećenja DNK i popravka DNK u starenju pri razlučivanju nukleotida i na razini jedne stanice.

Više informacija možete pronaći na:

Projekti

Odgovor na oštećenje DNA u tumorima pacijenata s karcinomom endometrija

U idealnom slučaju u budućnosti, nakon pretkliničkog ispitivanja na uzorku tumora pojedinog pacijenta, odabire se terapija prilagođena pacijentu s najboljim perspektivama, čime se izbjegavaju neaktivne terapije. Važna prednost bila bi manje toksično liječenje s manje nuspojava za pacijenta, koje bi se potencijalno mogle ponoviti ovisno o specifičnim biološkim ciljevima.

Mehanizmi odgovora na oštećenje DNK

Ova se istraživačka linija bavi temeljnim mehaničkim aspektima odgovora na oštećenje DNK, s posebnom pažnjom na popravak DNK homolognom rekombinacijom.

Utjecaj i primjena odgovora na oštećenje DNK kod raka

Many important anti-cancer treatments are based on the cell killing properties of DNA-damaging agents. The efficacy of such treatments depends on characteristics of the DNA damage response in tumor cells.


Dobrodošli!

Ovo je jedan od preko 2400 tečajeva o OCW-u. Istražite materijale za ovaj tečaj na stranicama povezanim s lijeve strane.

MIT OpenCourseWare je besplatna i otvorena publikacija materijala s tisuća MIT tečajeva, koja pokriva cijeli nastavni plan i program MIT-a.

Bez upisa i registracije. Slobodno pregledavajte i koristite OCW materijale vlastitim tempom. Nema prijave, niti datuma početka ili završetka.

Znanje je vaša nagrada. Koristite OCW za usmjeravanje vlastitog cjeloživotnog učenja ili za podučavanje drugih. Ne nudimo kredit ili certifikat za korištenje OCW.

Napravljeno za dijeljenje. Preuzmite datoteke za kasnije. Pošaljite prijateljima i kolegama. Izmijenite, remiksirajte i ponovno upotrijebite (samo ne zaboravite navesti OCW kao izvor.)


Basics of Molecular Biology and Genetics

Neograničen pristup 30 000 Premium SkillShare tečajeva

☑ Basics of Molecular biology and Genetics

☑ DNA Isolation and Purification

☑ Preparation of Cell Extract

☑ Purification and Concentration of DNA

☑ Identification and Quantification of isolated DNA

Molecular biology je proučavanje molecular underpinnings of the processes of replikacija, transkripcija, prijevod, and cell function.

Genetika je studija o tome kako genetic differences affect organisms. Genetika attempts to predict how mutations, individual genes and genetic interactions can affect the expression of a phenotype.

This DNA purification guide addresses general information on the basics of DNA extraction, plasmid preparation and DNA quantitation, as well as how optimized purification techniques can help increase your productivity, so you spend less time purifying DNA and more time developing experiments and analyzing data.

In today’s world of DNA analysis by multiplex and real-time PCR, the importance of high-quality, purified DNA cannot be underestimated. Finding a suitable DNA isolation system to satisfy your downstream application needs is vital for the successful completion of experiments.

This course is dedicated to learn the basics of Molecular Biology and understand the principle involved in DNA isolation and its process in details:

To know the various sources of DNA,

To understand the steps involved in DNA separation,

To review the techniques used for identification of isolated DNA,

To review the procedure for quantification of isolated DNA.

Understanding the basic Genetic markers

DNA isolation and purification are designed to deal with basic principles of molecular biology and genetics. After understanding the basic terminologies and processes in genetics

This course is very useful for Employees working in Laboratories, Hospitals, Pharmaceutical or Biotech companies, Doctors (Pathologists, Microbiologists, MBBS, BAMS, BHMS) or Medical Students, Life-Sciences graduates and Post Graduates.

Jehangir Centre for Learning (JCL) is a division of Jehangir Clinical Development Centre (JCDC) which is a leading clinical research centre in India. We bring to you specialized courses in Healthcare. Candidates interested in learning about Molecular Biology and Molecular Genetics can take up this course.


MolGenT: The Molecular Genetics Tutor

The science of molecular genetics has revolutionized the way in which we live our lives. A wide variety of applications have been developed over the last half century since Watson and Crick first proposed that DNA, the genetic material of all organisms, is a double helix. For example, molecular cloning techniques developed during the 1970s allow researchers to produce many copies of specific genes and study the functions of each. This is especially useful when studying genetically inherited diseases such as cancer, and also has led to the birth of biotechnology. The polymerase chain reaction, or PCR, is another method by which a very large number of copies of a particular DNA sequence may be produced. PCR amplification of DNA can be accomplished without the use of cloning, and has had not only a great impact on molecular genetics, but also on medicine, diagnostics, and even forensics. DNA fingerprinting is a useful aid for determining probability of guilt among criminal suspects. Since each person’s DNA produces a unique pattern when cut into fragments during the genetic fingerprinting process, and identification by this method is highly reliable. Genetic enhancement is an application of molecular genetics that aims to create larger and better plants and animals for human use and consumption. Another relatively new use of molecular genetics is that of animal cloning. Through this process it is now possible to create replicas of animals such as sheep by artificial laboratory methods. These new techniques of molecular genetics advance the frontiers of science but may also open many ethical debates. It is important as a student to understand how the field can impact society and help to steer a course for the benefit of mankind.

  1. clones, their molecules
  2. individual genes, their nucleotides
  3. many copies of specific genes, the functions of each
  4. radioactivity, signals
  1. building stronger bridges
  2. microscopy
  3. prijevod
  4. comprehending genetically inherited diseases such as cancer
  1. PCR, genetic enhancement, and animal cloning
  2. PCR, DNA and RNA
  3. sterilization, cloning
  4. genetically engineering diseases such as cancer, staining, and PCR
  1. Preparation Cloning Reaction
  2. Primer Chain RNA
  3. Primary Cloning Repetition
  4. Lančana reakcija polimeraze
  1. As a signal.
  2. As a stain.
  3. For increasing the number of copies of a particular DNA sequence.
  4. For reacting with particular mRNA sequences.
  1. To make cells more visible under the microscope.
  2. To create larger and better plants and animals for human use and consumption.
  3. To generate genes that can be easily detected.
  4. For reacting with particular stains.
  1. To make science more interesting to the general public.
  2. To test the microbiome.
  3. To create replicas of animals by artificial laboratory methods.
  4. To make animals that are more domesticated.

/>MolGenT is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.


The potential of different molecular biology methods in tracking clones of Acinetobacter baumannii in an ICU setting

Svrha: This study aimed to characterize A. baumannii strains isolated from patients in an intensive care unit (ICU) setting. Molecular techniques were used to study clonal relatedness and determine a fast, efficient and cost-effective way of detecting persistent clones.

Metodologija: A. baumannii (n=17) were obtained in June and November 2015 from a single ICU setting in South India. DNA typing methods such as multilocus sequence typing (MLST), single-locus sequence-based typing (SBT) and DNA fingerprinting PCRs (M13, DAF4 and ERIC2) were employed to understand the association of clones. PCRs were performed for the antimicrobial resistance genes ISAba1-blaOXA-51-like, ISAba1-blaOXA-23-like, blaNDM-1, blaPER-7 and blaTEM-1, and the virulence genes cpa 1, cpa2 and pkf.

Rezultati: The MLST showed some degree of corroboration with the other DNA typing methods. The M13 PCR was found to give better results than the other fingerprinting methods. ST848 (CC92) was the dominant strain isolated in both June and November. All isolates were blaOXA-51-like-positive, with 16 having ISAba1 upstream of the blaOXA-51-like and blaOXA-23-like genes. Genes such as blaNDM-1 (23 %, n=4), blaPER-7 (58.8 %, n=10), pkf (82 %, n=14), blaTEM-1 (5.8 %, n=1), cpa1 (5.8 %, n=1) and cpa2 (5.8 %, n=1) were also detected.

Zaključak: M13 PCR can be used in routine environmental surveillance for the detection of persistent antibiotic resistant clones in an ICU setting because of its reliability and simplicity. Further studies based on greater sample size, conducted at the multi-centre level, can give us a better understanding of the reliability of the molecular methods that can be used for the detection of persistent clones in the hospital setting.

Ključne riječi: A. baumannii DNA fingerprinting MLST ST848 single-locus sequence based typing.


Predgovor

Molecular biology of plants, in particular molecular genetics of plants, rapidly and greatly progressed in the 1980s. In this context, PCR (polymerase chain reaction) technology contributed significantly to this progress through isolation and identification of genes/nucleotide sequences, which could have applications in genetic engineering/phylogenetic analyses. Buckwheat ( Fagopyrum spp.), belonging to the family Polygonaceae, is an important crop in mountainous regions in the Himalayan countries, China, Korea, Japan, Russia, Ukraine, and parts of Eastern Europe, primarily because of its short growth span, capability to grow at high altitudes, and the high quality of protein contents of its grains. International Symposia on Buckwheat have been held every 3 years since 1980 and buckwheat scientists have exchanged information on new advances in buckwheat research. However, research into molecular biology has not kept pace with the advances, especially molecular genetics of other crops. As a result, buckwheat research into molecular analyses in such fields as genetics of economically important genes, molecular breeding of new buckwheat varieties, and analyses of nutritional elements of buckwheat are now falling behind the progress of major crops in agriculture. Furthermore, in my opinion, in many countries where buckwheat production and consumption are prominent, young buckwheat scientists have not progressed with time, that is to say, the generational change of buckwheat scientists is not being practiced well in these countries.


Gledaj video: Від ДНК до білків yourgenome (Kolovoz 2022).