DNS TEKSTI UN VIRSTEKSTI KDA NOZME IR INFORMCIJAS

  • Slides: 53
Download presentation
DNS TEKSTI UN VIRSTEKSTI KĀDA NOZĪME IR INFORMĀCIJAS FORMAI ? Indriķis Muižnieks, 2012. g.

DNS TEKSTI UN VIRSTEKSTI KĀDA NOZĪME IR INFORMĀCIJAS FORMAI ? Indriķis Muižnieks, 2012. g. 14. decembris

NUKLEĪNSKĀBES 1869. g. Frīdrihs Mišers (Mischer) leikocītu kodolos atklāj nukleīnu

NUKLEĪNSKĀBES 1869. g. Frīdrihs Mišers (Mischer) leikocītu kodolos atklāj nukleīnu

DNS struktūras un replikācijas principu atšifrēšana Rozalinda Franklina Moriss Vilkins DNS kristālu iegūšana, rentgenstaru

DNS struktūras un replikācijas principu atšifrēšana Rozalinda Franklina Moriss Vilkins DNS kristālu iegūšana, rentgenstaru kristalogrāfija

DNS struktūras un replikācijas principu atšifrēšana DNS veido vairāki pavedieni, tā ir spirāliska molekula

DNS struktūras un replikācijas principu atšifrēšana DNS veido vairāki pavedieni, tā ir spirāliska molekula

DNS struktūras un replikācijas principu atšifrēšana Džeimss Vatsons Frensis Kriks

DNS struktūras un replikācijas principu atšifrēšana Džeimss Vatsons Frensis Kriks

DNS struktūras un replikācijas principu atšifrēšana Vatsona & Krika DNS struktūras modelis : dubultspirāle

DNS struktūras un replikācijas principu atšifrēšana Vatsona & Krika DNS struktūras modelis : dubultspirāle 3’ 5’ 21 Å 3’ 5’ Bāzu Nukleotīdu Spirāles solis (helical turn) pāris = pāris 10, 5 b. p, 34 angstrēmi (Å)

Zelta griezums DNS struktūrā http: //goldennumber. net/dna. htm

Zelta griezums DNS struktūrā http: //goldennumber. net/dna. htm

DNS MOLEKULA skats no gala

DNS MOLEKULA skats no gala

DNS VEIDO GENOMA TEKSTU. TĀ APJOMS:

DNS VEIDO GENOMA TEKSTU. TĀ APJOMS:

No kā sastāv cilvēka genoma teksts ?

No kā sastāv cilvēka genoma teksts ?

Gēni – vārdi genoma tekstā

Gēni – vārdi genoma tekstā

Cilvēka genoms – 3, 1 miljardi nukleotīdu pāru; 3, 2 pikogrami un 2 metri

Cilvēka genoms – 3, 1 miljardi nukleotīdu pāru; 3, 2 pikogrami un 2 metri DNS; 750 MB informācijas

Genoma nolasīšanas metodes

Genoma nolasīšanas metodes

Genoma nolasīšanas metodes

Genoma nolasīšanas metodes

Genoma nolasīšanas metodes

Genoma nolasīšanas metodes

PERSONISKIE GENOMA PROJEKTI Samuel Levy, et al. (Craig Venter) The Diploid Genome Sequence of

PERSONISKIE GENOMA PROJEKTI Samuel Levy, et al. (Craig Venter) The Diploid Genome Sequence of an Individual Human PLo. S BIOLOGY October 2007 | Volume 5 | Issue 2113 10 | e 254 David A. Wheeler, et al. (James Watson) The complete genome of an individual by massively parallel DNA sequencing Nature 452, 872 -876 (17 April 2008) Jeffrey M. Kidd, et al. Mapping and sequencing of structural variation from eight human genomes Nature 453, 56 -64 (1 May 2008) October 31, 2012 An integrated map of genetic variation from 1092 human genomes An Integrated map of genetic variation from 1092 human genomes is now available from Nature and can be downloaded directly from the ftp site.

JONU PUSVADĪTĀJU SEKVENĒŠANA –ION TORRENT TECHNOLOGIES

JONU PUSVADĪTĀJU SEKVENĒŠANA –ION TORRENT TECHNOLOGIES

January 10, 2012 Life Technologies Benchtop Ion Proton Sequencer will sequence human genomes in

January 10, 2012 Life Technologies Benchtop Ion Proton Sequencer will sequence human genomes in one day for less than $1000 by yearend and Illumina will have a competing sub-$1000 per human genome sequencer by yearend The Ion Proton™ Sequencer is ideal for sequencing both exomes — regions in the DNA that code for protein — and human genomes. The Ion Proton™ I Chip, ideal for sequencing exomes, will be available mid-2012. The Ion Proton™ II Chip, ideal for sequencing whole human genomes, will be available about six months later. In addition, the Ion Proton™ One. Touch™ system automates template prep and a stand-alone Ion Proton™ Torrent Server performs the primary and secondary data analysis.

Nanopore DNA sequencing technique promises entire genome in minutes or your money back

Nanopore DNA sequencing technique promises entire genome in minutes or your money back

Knome Software Makes Sense of the Genome The startup’s software takes raw genome data

Knome Software Makes Sense of the Genome The startup’s software takes raw genome data and creates a usable report for doctors. June 12, 2012 Advances in DNA sequencing technology have sharply reduced the amount of time and money required to identify all three billion base pairs of DNA in a person’s genome. But the use of genomic information for medical decisions is still limited because the process creates such large volumes of data. Less than five years ago, Knome, based in Cambridge, Massachusetts, made headlines by offering what seemed then like a low price— $350, 000—for a genome sequencing and profiling package. The same service now costs just a few thousand dollars.

DZĪVĪBAS TĒVAREIZE TRANSKRIPCIJA DNS REPLIKĀCIJA RNS TRANSLĀCIJA Proteīns

DZĪVĪBAS TĒVAREIZE TRANSKRIPCIJA DNS REPLIKĀCIJA RNS TRANSLĀCIJA Proteīns

GĒNU INŽENIERIJA

GĒNU INŽENIERIJA

GĒNU INŽENIERIJA: KONSTRUĒŠANA 2 D GĒNS –VĀRDS DNAS TEKSTĀ- NUKLEOTĪDU SECĪBA, KAS KODĒ PROTEĪNA

GĒNU INŽENIERIJA: KONSTRUĒŠANA 2 D GĒNS –VĀRDS DNAS TEKSTĀ- NUKLEOTĪDU SECĪBA, KAS KODĒ PROTEĪNA STRUKTŪRU O P KODĒJOŠĀ DAĻA T GĒNA DARBĪBU REGULĒ: P - promoters, nukleīnskābes rajons, kurā sākas gēna informācijas pārrakstīšana par m. RNS O - operators, nukleīnskābes rajons, kas regulē promotera aktivitāti T - terminators, nukleīnskābes rajons, kurā tiek pārtraukta gēna transkripcija

GĒNU INŽENIERIJA: KONSTRUĒŠANA 2 D

GĒNU INŽENIERIJA: KONSTRUĒŠANA 2 D

ĢENĒTISKĀ INFORMĀCIJA DARBOJAS 3 D TELPĀ DNS SPIRĀLES UN SUPERSPIRĀLES: Savītā (plektonomiskā) superspiralizācija Apvītā

ĢENĒTISKĀ INFORMĀCIJA DARBOJAS 3 D TELPĀ DNS SPIRĀLES UN SUPERSPIRĀLES: Savītā (plektonomiskā) superspiralizācija Apvītā (toroīdā) superspiralizācija

PLAZMĪDU TOPOLOĢIJA Izmaiņas plazmīdu DNS topoloģijā rada enzīmi – topoizomerāzes, topoloģijas izmaiņas var radīt

PLAZMĪDU TOPOLOĢIJA Izmaiņas plazmīdu DNS topoloģijā rada enzīmi – topoizomerāzes, topoloģijas izmaiņas var radīt arī lokālu DNS denaturēšanos

SUPERSPIRALIZĀCIJU raksturo saistības skaitlis (linking number: Lk = Tw + Wr) un superspiralizācijas blīvums

SUPERSPIRALIZĀCIJU raksturo saistības skaitlis (linking number: Lk = Tw + Wr) un superspiralizācijas blīvums (supercoling density : = Lk / Lk 0 )

Superspiralizācija šūnā tiek regulēta

Superspiralizācija šūnā tiek regulēta

Interkalējošie savienojumi ietekmē superspiralizāciju. Et. Br molekulas iespiešanās starp DNS bāzu pāru plaknēm samazina

Interkalējošie savienojumi ietekmē superspiralizāciju. Et. Br molekulas iespiešanās starp DNS bāzu pāru plaknēm samazina rotācijas leņķi starp tām par ~ 26 o

Interkalējoši savienojumi vispirms atritina negatīvi superspiralizētu DNS, pēc tam ievieš pozitīvus superspirāles vijumus Pozitīvas

Interkalējoši savienojumi vispirms atritina negatīvi superspiralizētu DNS, pēc tam ievieš pozitīvus superspirāles vijumus Pozitīvas supersiralizācijas gadījumā DNS attālums strap DNS bāzu pāru plaknēm samazinās

Superspiralizācijas blīvumu var novērtēt elektroforēzē interkalējošo savienojumu klātbūtnē

Superspiralizācijas blīvumu var novērtēt elektroforēzē interkalējošo savienojumu klātbūtnē

DNS/DNS hibridizācijas (Southern blot) izmantošana DNS superspiralizācijas pētīšanai DNS izdalīta no atsevišķām kolonijām

DNS/DNS hibridizācijas (Southern blot) izmantošana DNS superspiralizācijas pētīšanai DNS izdalīta no atsevišķām kolonijām

DNS/DNS hibridizācijas (Southern blot) izmantošana DNS superspiralizācijas pētīšanai Ar Eth. Br krāsots gēls 2

DNS/DNS hibridizācijas (Southern blot) izmantošana DNS superspiralizācijas pētīšanai Ar Eth. Br krāsots gēls 2 D gēls (dažādas Ch. Q konc. ) Tā paša gēla Sb ar ori rajona zondi

DNS konformācija: A; B; Z formas

DNS konformācija: A; B; Z formas

DNS elementu ģeometrija vērpe = twist W sagāzums = roll t savērsums = tilt

DNS elementu ģeometrija vērpe = twist W sagāzums = roll t savērsums = tilt P Secīgo bāzu pāru mijiedarbības enerģija – stacking energy Persistences garums – polimera elastīguma mērs: attālums, ārpus kura robežām nav iespējams prognozēt polimēra ass orientācijas izmaiņas. DNS persistences garums ~ 50 nm jeb ~ 150 b. p.

Leishmania un citas tripanosomas satur vienu mitohondriju, kurā atrodams liels daudzums mitohondriālās jeb t.

Leishmania un citas tripanosomas satur vienu mitohondriju, kurā atrodams liels daudzums mitohondriālās jeb t. s. kinetoplasta DNS. http: //dna. kdna. ucla. edu/parasite_course-old/kdna/subchapters/kdna 1. htm

SEKVENCES ATKARĪGA DNS STRUKTŪRAS LIEKŠANA Liekti DNS fragmenti PAAG elektroforēzē kustas lēnāk nekā tikpat

SEKVENCES ATKARĪGA DNS STRUKTŪRAS LIEKŠANA Liekti DNS fragmenti PAAG elektroforēzē kustas lēnāk nekā tikpat gari taisni fragmenti

SEKVENCES ATKARĪGA DNS STRUKTŪRAS LIEKŠANA Liekto DNS segmentu kartēšana

SEKVENCES ATKARĪGA DNS STRUKTŪRAS LIEKŠANA Liekto DNS segmentu kartēšana

SEKVENCES ATKARĪGA DNS STRUKTŪRAS LIEKŠANA Liekto DNS segmentu modelēšana

SEKVENCES ATKARĪGA DNS STRUKTŪRAS LIEKŠANA Liekto DNS segmentu modelēšana

SEKVENCES ATKARĪGA DNS STRUKTŪRAS LIEKŠANA Liekto DNS segmentu modelēšana

SEKVENCES ATKARĪGA DNS STRUKTŪRAS LIEKŠANA Liekto DNS segmentu modelēšana

SEKVENCES ATKARĪGA DNS STRUKTŪRAS LIEKŠANA Liekto DNS segmentu kartēšana Curved regions in p. BR

SEKVENCES ATKARĪGA DNS STRUKTŪRAS LIEKŠANA Liekto DNS segmentu kartēšana Curved regions in p. BR 322, as determined by electron microscopy; Muzard G. et al. EMBO J. , 9, 1289, 1990 Salīdzinošā p. BR 322 DNS liekšanas intensitāte; O/bp. Twister 2. 0 datormodelis

Replikācijas stabilitāte un superspiralizācija

Replikācijas stabilitāte un superspiralizācija

Replikācijas stabilitāte un superspiralizācija Plazmīdas saglabāšanai būtiski svarīgi ir panākt efektīvu replikāciju augšanas cikla

Replikācijas stabilitāte un superspiralizācija Plazmīdas saglabāšanai būtiski svarīgi ir panākt efektīvu replikāciju augšanas cikla sākuma posmā

p. RU 984 sastāvā klonētu sintētisku oligonukleotīdu sekvenču ģeometrija 5’- TATGAAAAGCTTTTAAAAGCTTTTAG-3’ 5’- TATGTTTTGCAAAATTTTGCAAAAAG- 3’

p. RU 984 sastāvā klonētu sintētisku oligonukleotīdu sekvenču ģeometrija 5’- TATGAAAAGCTTTTAAAAGCTTTTAG-3’ 5’- TATGTTTTGCAAAATTTTGCAAAAAG- 3’

Samazināts superspiralizācijas blīvums sekmē replikāciju

Samazināts superspiralizācijas blīvums sekmē replikāciju

PLAZMĪDU GĒNU DARBĪBA

PLAZMĪDU GĒNU DARBĪBA

Samazināts suprspiralizācijas blīvums sekmē ekspresiju

Samazināts suprspiralizācijas blīvums sekmē ekspresiju

PLAZMĪDU IEKŠMOLEKULĀRĀ REKOMBINĀCIJA ori

PLAZMĪDU IEKŠMOLEKULĀRĀ REKOMBINĀCIJA ori

Plazmīdu satsāvā esošie tiešie sekvences atkārtojumi (direct repeats, DR) bieži rekombinē

Plazmīdu satsāvā esošie tiešie sekvences atkārtojumi (direct repeats, DR) bieži rekombinē

Samazināts suprspiralizācijas blīvums sekmē rekombināciju CCC formas Lineārās plazmīdas Eth. Br pēc elektroforēzes Eth.

Samazināts suprspiralizācijas blīvums sekmē rekombināciju CCC formas Lineārās plazmīdas Eth. Br pēc elektroforēzes Eth. Br gelā

KOPSAVILKUMS Ar saliektu DNS segmentu palīdzību ir iespējams veidot DNS superspiralizācijas īpašības. Superspiralizācijas blīvuma

KOPSAVILKUMS Ar saliektu DNS segmentu palīdzību ir iespējams veidot DNS superspiralizācijas īpašības. Superspiralizācijas blīvuma samazināšana sekmē: replikāciju; ekspresiju; rekombināciju. DNS INFORMĀCIJĀ FORMAI IR IZŠĶIROŠA NOZĪME RELAKSĒSIMIES !