Epigeneettinen säätely ja genomin leimautuminen. Tiina Immonen Medicum, Biokemia ja kehitysbiologia

Samankaltaiset tiedostot
Epigeneettinen säätely ja genomin leimautuminen. Tiina Immonen BLL Biokemia ja kehitysbiologia

DNA Tiina Immonen, FT, yo-lehtori HY Biolääketieteen laitos, Biokemia ja kehitysbiologia

Muuttumaton genomi? Genomin ylläpito. Jakson luennot. Luennon sisältö DNA:N KAHDENTUMINEN ELI REPLIKAATIO

DNA Tiina Immonen, FT, yo-lehtori HY Lääketieteellinen tiedekunta Biokemia ja kehitysbiologia

Perinnöllisyyden perusteita

Genomin ylläpito Tiina Immonen BLL Lääke8eteellinen biokemia ja kehitysbiologia

Perinnöllisyys. Enni Kaltiainen

Perinnöllisyyden perusteita

Genomin ylläpito TIINA IMMONEN MEDICUM BIOKEMIA JA KEHITYSBIOLOGIA

alleelipareja dominoiva dominoiva resessiivinen

Genomin ilmentyminen Liisa Kauppi, Genomibiologian tutkimusohjelma

OHJEITA BIOLOGIAN VALINTAKOKEESEEN VASTAAJALLE VALINTAKOE torstaina klo

Geenitekniikan perusmenetelmät

III Perinnöllisyystieteen perusteita

Avainsanat: BI5 III Biotekniikan sovelluksia 9. Perimä ja terveys.

Genomi-ilmentyminen Genom expression (uttryckning) Nina Peitsaro, yliopistonlehtori, Medicum, Biokemia ja Kehitysbiologia

Vallitseva periytyminen. Potilasopas. Kuvat: Rebecca J Kent rebecca@rebeccajkent.com

6 GEENIT OHJAAVAT SOLUN TOIMINTAA nukleiinihapot DNA ja RNA Geenin rakenne Geneettinen informaatio Proteiinisynteesi

Symbioosi 2 VASTAUKSET

Peittyvä periytyminen. Potilasopas. Kuvat: Rebecca J Kent rebecca@rebeccajkent.com

BI4 IHMISEN BIOLOGIA

Genomin ilmentyminen

Essential Cell Biology

a) dominoivaan: esiintyy joka sukupolvessa, sairaille vanhemmille voi syntyä terveitä lapsia

DNA:n informaation kulku, koostumus

Perinnöllisyystieteen perusteita III Perinnöllisyystieteen perusteita

Populaatiosimulaattori. Petteri Hintsanen HIIT perustutkimusyksikkö Helsingin yliopisto

SÄTEILYN GENEETTISET VAIKUTUKSET

X-kromosominen periytyminen. Potilasopas. TYKS Perinnöllisyyspoliklinikka PL 52, Turku puh (02) faksi (02)

a. Mustan ja lyhytkarvaisen yksilön? b. Valkean ja pitkäkarvaisen yksilön? Perustele risteytyskaavion avulla.

Perinnöllisyys harvinaisten lihastautien aiheuttajana. Helena Kääriäinen Terveyden ja hyvinvoinnin laitos Tampere

Euromit2014-konferenssin tausta-aineistoa Tuottaja Tampereen yliopiston viestintä

Geenisakset (CRISPR)- Geeniterapian vallankumousko? BMOL Juha Partanen

Genomi- ilmentymisen säätely

S Laskennallinen systeemibiologia

Perinnöllisyystieteen perusteita III Perinnöllisyystieteen perusteita. BI2 III Perinnöllisyystieteen perusteita 9. Solut lisääntyvät jakautumalla

Symbioosi 2 VASTAUKSET. b. Millaisia sukusoluja vanhemmat tuottavat (4 erilaista)? Vastaus: VL, vl, Vl, vl

Kehitysbiologia ja histologia

DNA RNA proteiinit transkriptio prosessointi translaatio regulaatio

PERUSTIETOJA MEHILÄISTEN PERIMÄSTÄ

VIIKKI BIOCENTER University of Helsinki

Perinnöllisyys 2. Enni Kaltiainen

Syöpägeenit. prof. Anne Kallioniemi Lääketieteellisen bioteknologian yksikkö Tampereen yliopisto

Miten on mahdollista, että meillä on vasta-aineet (antibodit) aivan kaikkea mahdollista sisääntunkeutuvaa vierasmateriaalia vastaan?

Mullistaako epigeneettinen periytyminen evoluutioteorian perusteet?

DNA-testit. sukututkimuksessa Keravan kirjasto Paula Päivinen

DNA sukututkimuksen tukena

Perinnöllisyystieteen perusteita III Perinnöllisyystieteen perusteita

Periytyvyys ja sen matematiikka

Bioteknologian tutkinto-ohjelma Valintakoe Tehtävä 3 Pisteet / 30

Lääketieteen ja biotieteiden tiedekunta Sukunimi Bioteknologia tutkinto-ohjelma Etunimet valintakoe pe Tehtävä 1 Pisteet / 15

- Jakautuvat kahteen selvästi erottuvaan luokkaan,

KEESHONDIEN MONIMUOTOISUUSKARTOITUS

Sukunimi Etunimet Tehtävä 3 Pisteet / 20

Yhtäläisyydet selkärankaisten aivoissa, osa II. Niko Lankinen

Biologia. Pakolliset kurssit. 1. Eliömaailma (BI1)

Vastaa lyhyesti selkeällä käsialalla. Vain vastausruudun sisällä olevat tekstit, kuvat jne huomioidaan

Kantasolututkimuksen etiikasta - uusimmat näkymät. Timo Tuuri HUS, Naistenklinikka Biomedicum kantasolukeskus

KOE 6 Biotekniikka. 1. Geenien kloonaus plasmidien avulla.

III Perinnöllisyystieteen perusteita

Perimä on DNA:ta. DNA koodaa proteiineja Osa geeneistä on ns. RNA-geenejä. Ihmisen perimä. Periytymisen molekyylitason mekanismit

Avainsanat: perimä dna rna 5`-ja 3`-päät replikaatio polymeraasientsyymi eksoni introni promoottori tehostajajakso silmukointi mutaatio

DNA RNA proteiinit transkriptio prosessointi translaatio regulaatio

LASTEN JA NUORTEN AIVOJEN YLEINEN HYVINVOINTI. Tiina Walldén

måndag 10 februari 14 Jaana Ohtonen Kielikoulu/Språkskolan Haparanda

Bioteknologian perustyökaluja

epiteeli endodermi Nisäkkään hampaan kehitys nisäkkään alkio:

Miten määritellä sairaus? Sairauden olemus. Käsitteistä ja mekanismeista. Ongelma. Normatiivinen vs einormatiivinen

Opiskelijoiden nimet, s-postit ja palautus pvm. Kemikaalin tai aineen nimi. CAS N:o. Kemikaalin ja aineen olomuoto Valitse: Kiinteä / nestemäinen

KANSAINVÄLINEN KATSAUS AJANKOHTAISEEN YMPÄRISTÖSAIRAUSTUTKIMUKSEEN

DNA (deoksiribonukleiinihappo)

Solujen viestintäjärjestelmät. Katri Koli, Solu- ja molekyylibiologian dosentti Helsingin Yliopisto

Epigenetiikka haastaa käsityksiämme periytymisestä ja evoluutiosta

Epigeneettiset muutokset ja genominen valinta liharotuisilla naudoilla. Maiju Pesonen

Perinnöllinen informaatio ja geneettinen koodi.

HLA-DQ2-geenien promoottorialueiden metylaatio keliakiassa

Kipu. Oleg Kambur. Geneettisillä tekijöillä suuri merkitys Yksittäisiä geenejä on löydetty vain vähän COMT

Etunimi: Henkilötunnus:

Sukusiitoksesta sukulaistumiseen - jalostustietojärjestelmä työkaluna. Rovaniemi Susanna Back, Suomen Hippos ry

Metsägenetiikan sovellukset: Metsägenetiikan haasteet: geenit, geenivarat ja metsänjalostus

Miten geenitestin tulos muuttaa syövän hoitoa?

Luku 20. Biotekniikka

VASTAUS 1: Yhdistä oikein

Epigeneettiset muutokset syövässä

Genetiikan perusteiden harjoitustyöt

Evoluutio. BI Elämä ja evoluutio Leena Kangas-Järviluoma

GEENIMALLIT LUKION OPPIKIRJOISSA JA LUKIOLAISTEN KÄSITYKSIÄ GEENIEN TOIMINNASTA

Mitä elämä on? Astrobiologian luento Kirsi

Symbioosi 2 TEHTÄVÄT

Voiko liikunta hidastaa biologista ikääntymistä?

Mutaatio. PopGen Original slides by Outi Savolainen

GEENITEKNIIKAN PERUSASIOITA

DNA RNA proteiinit transkriptio prosessointi translaatio regulaatio

Peptidi ---- F K V R H A ---- A. Siirtäjä-RNA:n (trna:n) (3 ) AAG UUC CAC GCA GUG CGU (5 ) antikodonit

Tulehdus ja karsinogeneesi. Tulehduksen osuus syövän synnyssä. Tulehdus ja karsinogeneesi. Tulehdus ja karsinogeneesi. Tulehdus ja karsinogeneesi

DNA RNA proteiinit transkriptio prosessointi translaatio regulaatio

DNA > RNA > Proteiinit

Francis Crick ja James D. Watson

DNA (deoksiribonukleiinihappo)

Transkriptio:

Epigeneettinen säätely ja genomin leimautuminen Tiina Immonen Medicum, Biokemia ja kehitysbiologia 12.12.2017

Epigenetic inheritance: A heritable alteration in a cell s or organism s phenotype that does not result from changes in the nucleotide sequence of DNA. Alberts et al., Molecular biology of the Cell, 6th ed. p. 41

EPIGENEETTINEN SÄÄTELY: SOLUJEN ERILAISTUMISEN PERUSTA Yksilönkehityksen aikana syntyy erilaisia solutyyppejä, joilla on sama perimä mutta erilainen rakenne ja toiminta Erilaistuneessa solussa ilmentyy yleensä 5 000-10 000 geeniä (< 50 % kaikista) Geenin molemmat alleelit hiljentyvät Nk. ylläpitogeenit (housekeeping genes) ilmentyvät kaikissa soluissa (Duodecim Terveyskirjasto)

1. Metylaatio ja histonimuokkaukset

2. Liukoisten molekyylien välittämät mekanismit

DNA:n metylaatio: geenien ilmentymisen esto Erityisesti geenien 5 -alueen metyloituminen (CG-parien sytosiinit) estää geenien ilmentymistä. Selkärankaisilla eri geenien ilmentymisessä voi olla miljoonakertainen ero. Geenien hiljentäminen on solujen erilaistumisen perusta: kaikilla yksilön soluilla on sama perimä, erot perustuvat geenien erilaiseen ilmentymiseen Figure 7-86c Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

Ylläpitometylaasit kopioivat CG-parien sytosiinin metylaation replikaation jälkeen uuteen juosteeseen CG-pari on palindromi vastinjuosteessa sama sekvenssi ja metylaatio aina samassa kohdassa molemmissa juosteissa Figure 7-80 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

Histonien modifikaatiot ja DNA:n metylaato myötävaikuttavat yhdessä heterokromatiinin muodostumiseen Figure 7-81 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

X-kromosomin inaktivaatio: erikoistapaus kromatiinirakenteen muokkauksesta

Nisäkäsnaarailla vain toinen X-kromosomi ilmentyy: annoskorjaus X-kromosomissa on runsaasti geenejä joilla ei ole vastinetta Y- kromosomissa Ilman hiljentämistä naisella olisi kaksinkertainen määrä X- kromosomin geenituotteita Toisen kromosomin X-inaktivaatiokeskus XIC tuottaa lncrna:ta (Xist), joka leviää koko kromosomin pituudelle ja ohjaa sen muuntumista heterokromatiiniksi. N. 10 % hiljentyvän kromosomin n. 1000 geenistä säilyy kuitenkin aktiivisina

Nisäkäsnaaraat ovat X-kromosomin suhteen mosaiikkeja Varhaisesssa alkiossa (muutama sata solua) hiljentyvän X-kromosomin valinta tapahtuu kussakin solussa sattumanvaraisesti, muista riippumatta Tämän jälkeen hiljennetty kromosomi (X p tai X m ) säilyy samana kaikissa tytärsoluissa -> solukloonit. Tämä voi vaikuttaa X- kromosomaalisesti periytyvien sairauksien ilmentymiseen (tai kissan turkin väriin). Figure 7-89 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

Erikoistapaus DNA:n metyloitumisesta: GENEETTINEN LEIMAUTUMINEN

Geneettinen leimautuminen (imprinting) Joidenkin geenien ilmentyminen yksilössä riippuu siitä, ovatko ne peräisin siittiöstä vai munasolusta = geneettinen leimautuminen Vain joko paternaalinen tai maternaalinen alleeli ilmentyy, toinen hiljentyy Vrt. Solujen erilaistumiseen liittyvässä geenien hiljentymisessä molemmat alleelit hiljentyvät Koskee ihmisellä n. 300 geeniä

Sama genotyyppi, eri fenotyyppi Genotyyppi A1A2 ÄITI ISÄ Genotyyppi A1A2 A1 A2 A2 A1 Munasolut Siittiöt Genotyyppi A1A2 Fenotyyppi A1 Genotyyppi A1A2 Fenotyyppi A2 Vanhemmat ja molemmat jälkeläiset geenin suhteen heterotsygootteja (A1A2). Jälkeläisillä ilmenee maternaalinen alleeli toisella A1, toisella A2.

Yksilön kehitykseen tarvitaan kromosomeja sekä isältä että äidiltä Paternaalinen kromosomi ilmentää insuliinin kaltaista kasvutekijä 2:ta (Igf2) mutta ei sen reseptoria Maternaalinen kromosomi ilmentää Igf-2 reseptoria mutta ei Igf-2 kasvutekijää Jotta kasvutekijä vaikuttaa, tarvitaan kromosomi sekä isän että äidin puolelta.

Leimautuminen voi säädellä sitä missä geeni ilmentyy Paternaalinen Grb10 alleeli ilmentyy aivoissa, maternaalinen laajasti muualla elimistössä Mutaatio maternaalisessa Grb10 alleelissa johtaa insuliinisignaloinnin häiriöön Mutaatio paternaalisessa Grb10-alleelissa johtaa sosiaaliseen dominanssiin? normaali Grb10 p - BioEssays Volume 33, Issue 9, pages 662-668, 1 AUG 2011 DOI: 10.1002/bies.201100060 http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/bies.201100060/full#fig1

Geneettisen leimautumisen sukupolvikierto zygootti Ylläpito Blastokysta Ylläpito Alkio Alkionkehityksen aikana sukusolujen esiasteissa genomista pyyhitään vanhemmilta periytyneet leimautumiskuviot Kypsät sukusolut Tulkinta Sukusoluissa tilalle luodaan uudet sukupuolen mukaiset leimautumiskuviot: siittiöissä paternaalinen, munasoluissa maternaalinen leimautuminen Määräytyminen Pyyhintä Hedelmöittymisen jälkeen kuviot säilyvät uuden yksilön koko elinajan Primordiaaliset sukusolut

Miten epigeneettinen informaatio välittyy jälkeläisille?

Metylaatioon perustuva epigeneettinen säätely nollataan kerran sukupolvessa Solujen erilaistumista säätelevä metylaatio puretaan alkionkehityksen varhaisvaiheessa (koska zygoo Geneettiseen leimautumiseen liittyvät maternaaliset ja paternaaliset muodostetaan uudestaan kehittyvissä sukusoluissa Erilaistumiseen liittyvä metylaatio Sébastien A. Smallwood, Gavin Kelsey Trends in Genetics Volume 28, Issue 1 2012 33-42

Epigeneettisen informaation periytyminen RNA-molekyylien välityksellä Esim. ravitsemuksen ja stressin aiheuttamat epigeneettiset ominaisuudet voivat periytyä jälkeläisille isältä Siittiöissä runsaasti eikoodaavia pieniä RNAmolekyylejä (mirna, tsrna) jotka voivat siirtää epigeneettistä informaatiota sukupolvelta toiselle Nat Rev Genet. 2016 Dec; 17(12): 733 743.