Genes and genomes: why do we look like our parents. Epigenetics.

1. Гени та геноми:
чому ми схожі
на батьків
Древицька Тетяна
к.б.н., ст.н.сп. відділу загальної та
молекулярної патофізіології Інституту
фізіології ім.О.О.Богомольця

2. Всі живі організми складаються з клітин,
клітини бувають різними

4. І не зважаючи на те, що вони такі різні мають
однакові органели

5. Функції клітин
загальні
специфічні
Всі функції організму в цілому та клітин
реалізуються завдяки білкам
В свою чергу білки бувають різними за
функціями, локалізацією та будовою

7. Що таке білки?

8. Приклади організації білків

9. Ядро – це органела клітини, де
міститься інформація про білки і не
тільки
генетична!

10. Як виглядає ядро під мікроскопом?

11. Де розташовані гени і шо це таке?
клетка
хромосомы в
ядре
ДНК
хромосома
1 молекула ДНК ген
ген

12. Що таке нуклеїнові кислоти?

13. DNA bases: A G C TDNA bases: A G C T
RNA bases: A G C URNA bases: A G C U
DNA bases: A G C TDNA bases: A G C T
RNA bases: A G C URNA bases: A G C U
RNА
Нуклеотиди

14. BASEBASEBASEBASE
PHOSPHATEPHOSPHATEPHOSPHATEPHOSPHATE

15. Як в ДНК закодований білок?

18. ACTGAAACTAGGGGCAAGGAGACGAAGAGAACATGAAAGTTAAACTTTAAGATGAAGAACAAAGCTGAACATACTGATGC
ATTGGATCTTTGGAGAGGATCTCAGAACTCATTGTACTTAATTTACAGGCTAAAACCTTAGAAGAGGAATTTATTATATCCT
ACACAAGACTCCAGGGAAGCACATGGCCTTGGACTGAAGGCTGGCATCGAAGCTGTCAGCCACCAGCACCTTCTGCAGCAG
GTACCTGCTCTCTAAGAGGGAGGCCTGGGTGGTGCACCTCCAGAGCTGCCCAGGCTGGGCCTCAAGGAAGAAAAAGATTTT
CATTTGTCAGAGGCGGAAGGGAGAGTGGAGGGAACAGCACAGCAGCGGCCCAGGGGCAGGGAAGCACAGGACCATTAGG
GAGACACGAGAAAGCCATTTGTCTAGAACAGAGGATTCAAGCAGTGCACCAAGGAAAATGAGGGCCAGGCCAATGTGCTG
GAGTGGCTTTGTTCTTGGCTGAGGGTTTTGGGTAGTGCCAAAGCGTAAGGTAAGCCCTGCTTTCCAGAAGAATCTAGCAGAG
TGTGGAGCCCAGATGGGACTGGAAGGCCTGGGAGGGGTCAGGTGGCCACAGGGACGGGCCACAGCCAGTGGTGCAGGCAA
GAAGACAATGGCATCCATGGTGGCTCACACCTGGAATCCCAGCCCATTGGGAGGTCGAGGCAGGTGGATCACCTGAGGTCA
GGAGTTCGAGACCAGCCTGGTCAACATGGTGAAACCCTGCTCTAATAAAATTATAAAAATTAGCCGGGCGTGGTGGTGGGT
ACCTGTAATCTCAGCTACTCAGGAGGCTGGGTCAGGAGAATCGCTTGAACCCAGGAGGCGGAGGTTACAGTGAGCTGAGAT
AGCACCATTGCATTCCAGCCTGGACAACAAAAGCGAGACTCTGTCTCAAAAAAAAAAAAAAATTAGCCAGGCGTGGTGGTG
GGTGCCTGTCGTCCTCGGGAGGCTGAGGCATGAGAATCACTCCGGGAGGCAGAGGTTGCAATGAACCAAGATCACACCACT
GCACTCCAGCCTGGGTGACAGAGCAAGACTCTGTCTAAAAAAAAAAAAAAGACAGAAGGATGTCAGCATCTGATGCTGCCT
GTCACCTTGACCCTGAGGATGCCAGTCACAGCTCCATTAACTGGGACCTAGGAAAATGAGTCATCCTTGGTCATGCACATTT
CAAATGGTGGCTTAATATGGAAGCCAGACTTGGGATCTGTTGTCTCCTCCAGCATGGTAGAAGATGCCTGAAAAGTAGGGG
CTGGATCCCATCCCCTGCCTCACTGGGAAGGCGAGGTGGTGGGGTGTGGTGGGGCCTCAGGCTTGGGGTCATGGGACAAAG
CCCAGGCTGAATGCCGCCCTTCCATCTCCCTCCTCCTGAGACAGGGGCAGCAGGGCACACTAGTGTCCAGGAGCAGCTTATG
AGGCCCCTTCACCCTCCATCCTCCAAAACTGGCAGACCCCACCTTCTTGGTGTGACCCCAGAGCTCTGAGCACAGCCCGTTC
CTTCCGCCTGCCGGCCCCCCACCCAGGCCCACCCCAACCTTATCCTCCACTGCTTTTCAGAGGAGTCTGGCCAACACAAATC
CTCTTGTTTGTTTGTCTGTCTGTCTGCTGCTCCTAGTCTCTGCCTCTCCCAGTCTCTCAGCTTCCGTTTCTTTCTTAAACTTTCT
CTCAGTCTCTGAGGTCTCGAAATCACGAGGCTTCGACCCCTGTGGACCAGATGCCCAGCTAGTGGCCTTTCTCCAGCCCCTC
AGATGGCACAGAACTACAAACCCCAGCATGCACTCTGGCCTGAAGTGCCTGGAGAGTGCTGGTGTACCCCACCTGCATTCT
GGGAACTGTAGTTTCCCTAGTCCCCCATGCTCCCACCAGGGCATCAAGCTCTTCCCTGGCCGGCTGACCCTGCCTCAGCCCT
AGTCTCTCTGCTGACCTGCGGCCCCGGGAAGCGTGCGTCACTGAATGACAGGGTGGGGGTGGAGGCACTGGAAGGCAGCTT
CCTGCTCTTTTGTGTCCCCCACTTGAGTCATGGGGGTGTGGGGGTTCCAGGAAATTGGGGCTGGGAGGGGAAGGGATACCCT
AATGTCAGACTCAAGGACAAAAAGTCACTACATCCTTGCTGGGCCTCTATCCCCAAGAACCCAAAAGGACTCAAGGGTGGG
GATCCAGGAGTTCTTGTATGTATGGGGGGAGGTGAAGGAGAGAACCTGCATGACCCTAGAGGTCCCTGTGGTCACTGAGAG
TGTGGGCTGCCATCCCCTGCTACAGAAACGGTGCTCACCTTCTGCCCAACCCTCCAGGGAAAGGCACACAGGGGTGAGGCC
GAAGGCCCTTCCGTCTGGTGCCACATCACAGAAGGACCTTTATGACCCCCTGGTGGCTCTACCCTGCCACTCCCCAATGCCC
CAGCCCCCATGCTGCAGCCCCAGGGCTCTGCTGGACACCTGGGCTCCCACTTATCAGCCTCAGTCCTCACAGCGGAACCCAG
GCGTCCGGCCCCCCACCCTTCAGGCCAGCGGGCGTGGAGCTGAGGCTTTAGAGCCTCCCAGCCGGGCTTGTTCCTGTCCCAT
TGTGTATGGGATAGGGGCGGGGCGAGGGCCAGCACTGGAGAGCCCCCTCCCACTGCCCCCTCCTCTCGGTCCCCTCCCTCTT
CCTAAGGAAAAGGCCAGGGCTCTGCTGGAGCAGGCAGCAGAGTGGACGCACAGTAACATGGGCAACTTGAAGAGCGTGGC
CCAGGAGCCTGGGCCACCCTGCGGCCTGGGGCTGGGGCTGGGCCTTGGGCTGTGCGGCAAGCAGGGCCCAGCCACCCCGGC
CCCTGAGCCCAGCCGGGCCCCAGCATCCCTACTCCCACCAGCGCCAGAACACAGGTAAGGGCCAGGCAGCTAGGAGCAGG
TGGGCAACAAGGGTGGTGTCAAGGCCTGAAGCCTGGGGCTGGGAAGGTCTGGAACTTGTAGCTGAGTCGGGAGGGCCAGG

19. Від гена до білка, або що таке
експресія генів?

20. Етапи синтезу білка

21. Етапи синтезу білка

22. Етапи синтезу білка

23. Етапи синтезу білка

24. Етапи синтезу білка

25. Що необхідно клітині для
синтезу білку?
• послідовність ДНК (промотор та регуляторні
послідовності)
• транскрипційний фактор (один або комплекс)
• фермент (РНК-полімераза)
• помічникі (або кофактори)
• нуклеотиди

26. Типова структура гену

27. Транскрипція
(відбувається в ядрі)
Етапи: ініціація, елонгація, термінація

29. Транскрипцію можна побачити!)

30. Процесінг
(відбувається в ядрі)
Події:
-кепування
-сплайсінг
-кепування

31. Дієві особи трансляції
• мРНК
• амінокислоти
• транспортні РНК
• аміноацил-тРНК-синтетази
• рибосоми
• фактори ініціації
• фактори елонгації
• фактори терминації
• енергія, багато енергії!

32. Трансляція (відбувається у
цитоплазмі)
Етапи:
ініціація,
елонгація,
термінація

33. Як клітина дізнається, що
необхідно синтезувати нові
білки?

36. Рівні контролю експресії генів
36
- хромосомна активація або інактивація
- контроль початку (ініціації) транскрипції
- дозрівання (процесінг) РНК
- контроль транспорту РНК
- контроль руйнування (деградації) мРНК
- контроль початку (ініціації) трансляції
- посттрансляційні модифікації

37. ВАРІАЦІЇ ГЕНІВ
ВИЗНАЧАЮТЬ ГЕНЕТИЧНУ ІНДИВІДУАЛЬНІСТЬ
КОЖНОЇ ЛЮДИНИ
Геном людини – 3.2 млрд. пар нуклеотидів
~ 60 млн. варіацій (2 % геному)
Кожний ген може бути представлений у більш ніж
2000 варіантах !

40. Схема розповсюдження
Homo sapiens по світу та частота поліморфізму
гена DDR2 (рецептор дофаміну)

41. ІШЕМІЧНАІШЕМІЧНА
ХВОРОБА СЕРЦЯХВОРОБА СЕРЦЯ
ЯК ПОЛІГЕННЕЯК ПОЛІГЕННЕ
ЗАХВОРЮВАННЯЗАХВОРЮВАННЯ
PPAR-α, γ, δ
BNP
Печінкова
ліпаза
Ліпопротеїд-
ліпаза Ангіотензиноген
AПФ
Адипонектин
5-ліпоксигеназа
Фактор
XIIIФактор V
CD14
Рецептор ox-
LDL
Параоксоназа
Апо-
ліпопротеїни
eNOS
Епоксигеназа
Рецептор
ангіотензину ІІ
Фактор VII
Toll-рецептор

42. ЦУКРОВИЙ ДІАБЕТ ІІЦУКРОВИЙ ДІАБЕТ ІІ
ТИПУ ЯК ПОЛІГЕННЕТИПУ ЯК ПОЛІГЕННЕ
ЗАХВОРЮВАННЯЗАХВОРЮВАННЯ
PPAR-α, γ, δ
CEPT
Transcription
factor 7–like-2
Ліпопротеїд-
ліпаза Ангіотензиноген
AПФ
Адипонектин
Лептиновий
рецептор
Фактор XIII
Фактор V
CD14
Рецептор
ox-LDL
Параоксоназа
Апо-
ліпопротеїни
eNOS
Рецептор
ангіотензину ІІ
Фактор VII
Toll-рецептор

43. Ймовірні фенотипові ознаки людини-
майбутнього як результат експансії в
геном патологічних алельних варіантів
• Схильність до серцево-судиних захворювань
• Високий ризик розвитку пухлин
• Ожиріння
• Млявий перебіг інфекційних захворювань
(«хронізація» інфекцій)
• Підвищена чутливість до болю
• Порушення репродуктивної функції (імпотенція,
гестози, самовільні аборти)
• Психічна депресія, суіцидальність
• Креативність, когнітивність ?

48. Наскільки гени
визначають нашу долю і
чи правда, що деяких
помилок не виправити?

49. Для того, щоб встановити
вплив генів є
близнюковий метод
коркондантність
дискордантність

53. http://www.scq.ubc.ca/the-genetic-basis-of-intelligence/

56. ЕПІГЕНЕТИКА – розділ генетики, що
вивчає зміни в генетичному апараті, що не
пов`язані з порушенням послідовності
науклеотидів у ДНК

57. ЕПІГЕНЕТИКА – ЦЕ ЖИТТЯЕПІГЕНЕТИКА – ЦЕ ЖИТТЯ
ГЕНОМУГЕНОМУ

58. Основні механізми
епігенетичних змін:
метилювання генів та
модифікація гістонів
(ацетилювання,
метилювання,
фосфорилювання,
тощо)

60. ++ ubiquitylationubiquitylation andand sumoylationsumoylation

61. АЦЕТИЛИРОВАНИЕ –
ДЕАЦЕТИЛИРОВАНИЕ ГИСТОНОВ
(acetyltransferases vs histone-deacetylases)

65. Female offspring demonstrate impaired glucose tolerance and insulin secretion to a
glucose challenge.