it tehet a fizikus a rÁkkutatÁsÉrt · g t c purin váz pirimidin váz adenin guanin timin...
TRANSCRIPT
![Page 1: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/1.jpg)
MIT TEHET A FIZIKUS
A RÁKKUTATÁSÉRT?
Pipek Orsolya
ELTE TTKKomplex rendszerek fizikája tanszék
Atomoktól a csillagokig, Budapest, 2017. február 23.
![Page 2: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/2.jpg)
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék
ÁTTEKINTÉS
2017. február 23.
1
![Page 3: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/3.jpg)
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék
Motiváció
ÁTTEKINTÉS
2017. február 23.
1
![Page 4: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/4.jpg)
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék
Motiváció
A DNS szerkezete, története
ÁTTEKINTÉS
2017. február 23.
1
![Page 5: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/5.jpg)
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék
Motiváció
ÁTTEKINTÉS
2017. február 23.
Új kutatási lehetőségek
A DNS szerkezete, története
1
![Page 6: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/6.jpg)
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék
Motiváció
ÁTTEKINTÉS
2017. február 23.
Szekvenálási technikák
Új kutatási lehetőségek
A DNS szerkezete, története
1
![Page 7: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/7.jpg)
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék
Motiváció
Kihívások az adatfeldolgozásban
ÁTTEKINTÉS
2017. február 23.
Szekvenálási technikák
Új kutatási lehetőségek
A DNS szerkezete, története
1
![Page 8: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/8.jpg)
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék
Motiváció
Kihívások az adatfeldolgozásban
Reményteli jövő
ÁTTEKINTÉS
2017. február 23.
Szekvenálási technikák
Új kutatási lehetőségek
A DNS szerkezete, története
1
![Page 9: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/9.jpg)
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék
Motiváció
Kihívások az adatfeldolgozásban
Reményteli jövő
Szükséges szaktudásÁTTEKINTÉS
2017. február 23.
Szekvenálási technikák
Új kutatási lehetőségek
A DNS szerkezete, története
1
![Page 10: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/10.jpg)
Motiváció
Szekvenálási technikák
Új kutatási lehetőségek
Kihívások az adatfeldolgozásban
Reményteli jövő
Szükséges szaktudás
Összegzés
ÁTTEKINTÉS
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
A DNS szerkezete, története
1
![Page 11: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/11.jpg)
MOTIVÁCIÓ: MIÉRT FOGLALKOZUNK GENETIKÁVAL?
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
2
![Page 12: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/12.jpg)
MOTIVÁCIÓ: MIÉRT FOGLALKOZUNK GENETIKÁVAL?
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
főleg fizikusként…
2
![Page 13: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/13.jpg)
MOTIVÁCIÓ: MIÉRT FOGLALKOZUNK GENETIKÁVAL?
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
hasznos
genetikaibetegségek
főleg fizikusként…
2
![Page 14: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/14.jpg)
MOTIVÁCIÓ: MIÉRT FOGLALKOZUNK GENETIKÁVAL?
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
hasznos
genetikaibetegségek
szükséges
óriási feldolgozatlan
adatmennyiség
főleg fizikusként…
2
![Page 15: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/15.jpg)
MOTIVÁCIÓ: MIÉRT FOGLALKOZUNK GENETIKÁVAL?
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
hasznos
genetikaibetegségek
szükséges
óriási feldolgozatlan
adatmennyiség
érdekes
új, felfedezetlen területek, kihívások
főleg fizikusként…
2
![Page 16: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/16.jpg)
MOTIVÁCIÓ: MIÉRT FOGLALKOZUNK GENETIKÁVAL?
hasznos
genetikaibetegségek
szükséges
óriási feldolgozatlan
adatmennyiség
érdekes
új, felfedezetlen területek, kihívások
képesek vagyunk rá
fizikusok jó probléma-megoldók
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
főleg fizikusként…
2
![Page 17: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/17.jpg)
MI A DNS?
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
3
![Page 18: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/18.jpg)
MI A DNS?
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
• Feladata: genetikai utasítások összességének kódolása„örökítőanyag”, „genom” (vírusoknál RNS)
• utód megörökli az apai és anyai DNS felét öröklött tulajdonságok
• Felépítése: hatalmas makromolekula, két egymás köré csavarodott polinukleotid szál• monomer egysége: nukleotid
dezoxiribonukleinsav
dezoxiribóz foszfátcsoport nukleobázis
A
G
T
C
purin váz
pirimidin váz
adenin
guanin
timin
citozin
3
![Page 19: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/19.jpg)
MI A DNS?
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
nukleotid
P
D C
4
![Page 20: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/20.jpg)
MI A DNS?
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
nukleotid
P
D C
polinukleotidszál
C
P
D C
P
D
P
D C
P
D C
A
T
T
3’
5’
4
![Page 21: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/21.jpg)
MI A DNS?
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
nukleotid
P
D C
polinukleotidszál
kettős polinukleotidszál
C
P
D C
P
D
P
D C
P
D C
A
T
T
3’
5’
P
D
P
D
P
D
P
DT
G
A
A
3’
5’bázispár
4
![Page 22: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/22.jpg)
MI A DNS?
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
nukleotid
P
D C
polinukleotidszál
kettős polinukleotidszál
C
P
D C
P
D
P
D C
P
D C
A
T
T
3’
5’
P
D
P
D
P
D
P
DT
G
A
A
3’
5’bázispár
Humán genom: 3 milliárd (3·109) bázispár
minden testi sejtben!
4
![Page 23: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/23.jpg)
MI A DNS?
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
Humán genom: 3 milliárd (3·109) bázispár
minden testi sejtben!
5
![Page 24: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/24.jpg)
MI A DNS?
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
Humán genom: 3 milliárd (3·109) bázispár
minden testi sejtben!
Bázispárok átlagos távolsága: 0,34 nm (0,34·10-9 m)
5
![Page 25: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/25.jpg)
MI A DNS?
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
Humán genom: 3 milliárd (3·109) bázispár
minden testi sejtben!
Emberi test: 37,2 billió (3,72·1013) sejt!
(2013, DOI: 10.3109/03014460.2013.807878)
Bázispárok átlagos távolsága: 0,34 nm (0,34·10-9 m)
5
![Page 26: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/26.jpg)
MI A DNS?
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
Humán genom: 3 milliárd (3·109) bázispár
minden testi sejtben!
Emberi test: 37,2 billió (3,72·1013) sejt!
(2013, DOI: 10.3109/03014460.2013.807878)
Bázispárok átlagos távolsága: 0,34 nm (0,34·10-9 m)
3,8·1013 m ≈ 250 CSE
5
![Page 27: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/27.jpg)
MI A DNS?
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
Humán genom: 3 milliárd (3·109) bázispár
minden testi sejtben!
Emberi test: 37,2 billió (3,72·1013) sejt!
(2013, DOI: 10.3109/03014460.2013.807878)
Bázispárok átlagos távolsága: 0,34 nm (0,34·10-9 m)
3,8·1013 m ≈ 250 CSE
250x
5
![Page 28: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/28.jpg)
MI A DNS?
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
Humán genom: 3 milliárd (3·109) bázispár
minden testi sejtben!
Emberi test: 37,2 billió (3,72·1013) sejt!
(2013, DOI: 10.3109/03014460.2013.807878)
Bázispárok átlagos távolsága: 0,34 nm (0,34·10-9 m)
3,8·1013 m ≈ 250 CSE
250x
Ezt nagyon be kell csomagolni!
5
![Page 29: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/29.jpg)
MI A DNS?
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
Humán genom: 3 milliárd (3·109) bázispár
minden testi sejtben!
Emberi test: 37,2 billió (3,72·1013) sejt!
(2013, DOI: 10.3109/03014460.2013.807878)
Bázispárok átlagos távolsága: 0,34 nm (0,34·10-9 m)
3,8·1013 m ≈ 250 CSE
Ezt nagyon be kell csomagolni!
6
![Page 30: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/30.jpg)
MI A DNS?
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
• Információ kódolása: bázissorendben• 3 egymás melletti bázis („kodon”) kódol egy aminosavat• aminosavak fehérjék
transzkripció
transzláció
A szervezet működésében a konkrét bázissorendnek meghatározó szerepe van.
Cél: a bázissorend (és következményeinek) feltérképezéseSZEKVENÁLÁS
7
![Page 31: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/31.jpg)
A DNS TÖRTÉNETE
8
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 32: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/32.jpg)
A DNS TÖRTÉNETE1869 Friedrich Miescher izolálja a „nukleint”1879
izzólámpa
A tübingeni egyetem laboratóriuma (1879 körül)
• eddig ismeretlen, a sejtmagban („nukleusz”) elhelyezkedő „anyag”
• nem fehérje
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
8
![Page 33: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/33.jpg)
A DNS TÖRTÉNETE1869 Friedrich Miescher izolálja a „nukleint”
1919 Alkotórészek azonosítása, polimer szerkezet
1879
izzólámpa
1931 TEM
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
8
![Page 34: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/34.jpg)
A DNS TÖRTÉNETE
(William Astbury)
• rossz minőségű• de látszik a rendezett térszerkezet• a szerkezet azonosítása nem sikerült
1869 Friedrich Miescher izolálja a „nukleint”
1919 Alkotórészek azonosítása, polimer szerkezet
1937 Első röntgen-diffrakciós felvétel
1879
izzólámpa
1931 TEM
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
8
![Page 35: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/35.jpg)
A DNS TÖRTÉNETE1869 Friedrich Miescher izolálja a „nukleint”
1919 Alkotórészek azonosítása, polimer szerkezet
1937 Első röntgen-diffrakciós felvétel
1944 Avery–MacLeod–McCarty kísérlet:a DNS hordozza a genetikai információt!
• RNS-, fehérje- és DNS-bontó enzimek
• mi okozza a transzformációt?• RNS?• fehérjék?• DNS?
Nyitray László, Pál Gábor: Griffith-kísérlet
1879
izzólámpa
1931 TEM
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
8
![Page 36: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/36.jpg)
• RNS-, fehérje- és DNS-bontó enzimek
• mi okozza a transzformációt?• RNS?• fehérjék?• DNS?
A DNS TÖRTÉNETE1869 Friedrich Miescher izolálja a „nukleint”
1919 Alkotórészek azonosítása, polimer szerkezet
1937 Első röntgen-diffrakciós felvétel
1944 Avery–MacLeod–McCarty kísérlet:a DNS hordozza a genetikai információt!
Nyitray László, Pál Gábor: Griffith-kísérlet
1879
izzólámpa
1931 TEM
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
8
![Page 37: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/37.jpg)
A DNS TÖRTÉNETE1869 Friedrich Miescher izolálja a „nukleint”
1919 Alkotórészek azonosítása, polimer szerkezet
1937 Első röntgen-diffrakciós felvétel
1944 Avery–MacLeod–McCarty kísérlet:a DNS hordozza a genetikai információt!
1953 Watson-Crick kettős hélix modell(Franklin felvétele alapján)
elméleti megfontolások
Crick is!
1879
izzólámpa
1947
tranzisztor
1931 TEM
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
Franklin fizikus volt!
8
![Page 38: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/38.jpg)
A DNS TÖRTÉNETE1869 Friedrich Miescher izolálja a „nukleint”
1919 Alkotórészek azonosítása, polimer szerkezet
1937 Első röntgen-diffrakciós felvétel
1944 Avery–MacLeod–McCarty kísérlet:a DNS hordozza a genetikai információt!
1953 Watson-Crick kettős hélix modell(Franklin felvétele alapján)
1879
izzólámpa
1931 TEM
1947
tranzisztor
1957 Crick: centrális dogma (transzkripció, transzláció)
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
8
![Page 39: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/39.jpg)
A DNS TÖRTÉNETE1869 Friedrich Miescher izolálja a „nukleint”
1919 Alkotórészek azonosítása, polimer szerkezet
1937 Első röntgen-diffrakciós felvétel
1944 Avery–MacLeod–McCarty kísérlet:a DNS hordozza a genetikai információt!
1953 Watson-Crick kettős hélix modell(Franklin felvétele alapján)
1879
izzólámpa
1931 TEM
1947
tranzisztor
1957 Crick: centrális dogma (transzkripció, transzláció)
1977 Első szekvenálás (Sanger, Maxam, Gilbert)1970
számológép
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
8
![Page 40: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/40.jpg)
1990 WWW
A DNS TÖRTÉNETE1869 Friedrich Miescher izolálja a „nukleint”
1919 Alkotórészek azonosítása, polimer szerkezet
1937 Első röntgen-diffrakciós felvétel
1944 Avery–MacLeod–McCarty kísérlet:a DNS hordozza a genetikai információt!
1953 Watson-Crick kettős hélix modell(Franklin felvétele alapján)
1879
izzólámpa
1931 TEM
1947
tranzisztor
1957 Crick: centrális dogma (transzkripció, transzláció)
1977
1990 Megkezdődik a humán genom szekvenálása
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
Első szekvenálás (Sanger, Maxam, Gilbert)1970
számológép
8
![Page 41: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/41.jpg)
1990 WWW
A DNS TÖRTÉNETE1869 Friedrich Miescher izolálja a „nukleint”
1919 Alkotórészek azonosítása, polimer szerkezet
1937 Első röntgen-diffrakciós felvétel
1944 Avery–MacLeod–McCarty kísérlet:a DNS hordozza a genetikai információt!
1953 Watson-Crick kettős hélix modell(Franklin felvétele alapján)
1879
izzólámpa
1931 TEM
1947
tranzisztor
1957 Crick: centrális dogma (transzkripció, transzláció)
1977
1990 Megkezdődik a humán genom szekvenálása
2001 A teljes humán genom publikálása2000
τ-neutrínó
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
Első szekvenálás (Sanger, Maxam, Gilbert)1970
számológép
8
![Page 42: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/42.jpg)
ÚJ KUTATÁSI LEHETŐSÉGEK
9
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 43: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/43.jpg)
ÚJ KUTATÁSI LEHETŐSÉGEK
• különbségek DNS és DNS között: örökletes és szerzett mutációk
• nagy része „ártatlan”: szemszín, hajszín stb.
• genetikai betegségek okozói: a DNS egyes szakaszainak hibái, mutációi (akár egy bázis megváltozása is!)
• színvakság (örökletes)• sarlósejtes vérszegénység (örökletes)• laktózérzékenység (lehet szerzett)
• naponta 500 ezer molekuláris hiba (endogén és exogén tényezők miatt)
9
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 44: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/44.jpg)
ÚJ KUTATÁSI LEHETŐSÉGEK
• különbségek DNS és DNS között: örökletes és szerzett mutációk
• nagy része „ártatlan”: szemszín, hajszín stb.
• genetikai betegségek okozói: a DNS egyes szakaszainak hibái, mutációi (akár egy bázis megváltozása is!)
• színvakság (örökletes)• sarlósejtes vérszegénység (örökletes)• laktózérzékenység (lehet szerzett)
• naponta 500 ezer molekuláris hiba (endogén és exogén tényezők miatt)
Miért ritkák ehhez képest a genetikai betegségek?
• a hibák véletlenszerűek• nagyon hatékony javító-mechanizmusok!
9
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 45: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/45.jpg)
ÚJ KUTATÁSI LEHETŐSÉGEK
• különbségek DNS és DNS között: örökletes és szerzett mutációk
• nagy része „ártatlan”: szemszín, hajszín stb.
• genetikai betegségek okozói: a DNS egyes szakaszainak hibái, mutációi (akár egy bázis megváltozása is!)
• színvakság (örökletes)• sarlósejtes vérszegénység (örökletes)• laktózérzékenység (lehet szerzett)
• naponta 500 ezer molekuláris hiba (endogén és exogén tényezők miatt)
Miért ritkák ehhez képest a genetikai betegségek?
• a hibák véletlenszerűek• nagyon hatékony javító-mechanizmusok!
Nem akkor van baj, ha a DNS „elromlik”, hanem ha nem tudjuk kijavítani!
9
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 46: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/46.jpg)
ÚJ KUTATÁSI LEHETŐSÉGEK
Néhány lehetséges mutáció:
Kis-skálás Nagy-skálás
• pontmutáció (T>G)
10
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 47: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/47.jpg)
ÚJ KUTATÁSI LEHETŐSÉGEK
Néhány lehetséges mutáció:
Kis-skálás Nagy-skálás
• pontmutáció (T>G)• inzerció
10
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 48: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/48.jpg)
ÚJ KUTATÁSI LEHETŐSÉGEK
Néhány lehetséges mutáció:
Kis-skálás Nagy-skálás
• pontmutáció (T>G)• inzerció• deléció
10
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 49: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/49.jpg)
ÚJ KUTATÁSI LEHETŐSÉGEK
Néhány lehetséges mutáció:
Kis-skálás Nagy-skálás
• pontmutáció (T>G)• inzerció• deléció
• kromoszómán belüli:• deléció
10
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 50: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/50.jpg)
ÚJ KUTATÁSI LEHETŐSÉGEK
Néhány lehetséges mutáció:
Kis-skálás Nagy-skálás
• pontmutáció (T>G)• inzerció• deléció
• kromoszómán belüli:• deléció• inzerció/duplikáció
10
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 51: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/51.jpg)
ÚJ KUTATÁSI LEHETŐSÉGEK
Néhány lehetséges mutáció:
Kis-skálás Nagy-skálás
• pontmutáció (T>G)• inzerció• deléció
• kromoszómán belüli:• deléció• inzerció/duplikáció• inverzió
10
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 52: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/52.jpg)
ÚJ KUTATÁSI LEHETŐSÉGEK
Néhány lehetséges mutáció:
Kis-skálás Nagy-skálás
• pontmutáció (T>G)• inzerció• deléció
• kromoszómán belüli:• deléció• inzerció/duplikáció• inverzió
• kromoszómák közti:• inzerció
10
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 53: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/53.jpg)
ÚJ KUTATÁSI LEHETŐSÉGEK
Néhány lehetséges mutáció:
Kis-skálás Nagy-skálás
• pontmutáció (T>G)• inzerció• deléció
• kromoszómán belüli:• deléció• inzerció/duplikáció• inverzió
• kromoszómák közti:• inzerció• transzlokáció
10
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 54: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/54.jpg)
ÚJ KUTATÁSI LEHETŐSÉGEK
Néhány DNS-javító mechanizmus:
• egyik szálon sérült DNS javítása:1. hiba felismerése, hibás szakasz eltávolítása2. másik szálról komplementer szakasz legyártása
• BER: oxidálódott, alkilizálódott vagy hidrolizálódott nukleotidokcseréje
• NER: hélixszerkezetet torzító mutációk javítása• MMR: nem összetartozó (tehát nem AT vagy CG) bázispárok
korrekciója
• kettős szál törés:• szálak „összeragasztása”
• NHEJ: minta nélkül, rövid átfedő szakaszt keresve (→ rövid deléciók)
• rekombináció: minta alapján
NHEJ mechanizmus
11
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 55: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/55.jpg)
ÚJ KUTATÁSI LEHETŐSÉGEK
12
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 56: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/56.jpg)
ÚJ KUTATÁSI LEHETŐSÉGEK
A DNS másolása és javítása nagyon komplex feladat, nagyon sok enzim és fehérje vesz részt benne!
egyelőre nagyon keveset tudunk a konkrét mechanizmusokról, ezek feltérképezése lenne a cél
BRCA1
13
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 57: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/57.jpg)
ÚJ KUTATÁSI LEHETŐSÉGEK
A DNS másolása és javítása nagyon komplex feladat, nagyon sok enzim és fehérje vesz részt benne!
egyelőre nagyon keveset tudunk a konkrét mechanizmusokról, ezek feltérképezése lenne a cél
Módszer:
BRCA1
13
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 58: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/58.jpg)
ÚJ KUTATÁSI LEHETŐSÉGEK
A DNS másolása és javítása nagyon komplex feladat, nagyon sok enzim és fehérje vesz részt benne!
egyelőre nagyon keveset tudunk a konkrét mechanizmusokról, ezek feltérképezése lenne a cél
Módszer:
1. Egy adag sejtben direkt, célzottan rontsuk el valamelyik „fontosnak gyanított” gént. (→ mutáns sejtek)
BRCA1
13
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 59: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/59.jpg)
ÚJ KUTATÁSI LEHETŐSÉGEK
A DNS másolása és javítása nagyon komplex feladat, nagyon sok enzim és fehérje vesz részt benne!
egyelőre nagyon keveset tudunk a konkrét mechanizmusokról, ezek feltérképezése lenne a cél
Módszer:
1. Egy adag sejtben direkt, célzottan rontsuk el valamelyik „fontosnak gyanított” gént. (→ mutáns sejtek)2. Kezeljük az „egészséges” és a mutáns sejteket valamilyen károsító anyaggal, ami véletlenszerű
mutációkat hoz létre.
BRCA1
13
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 60: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/60.jpg)
ÚJ KUTATÁSI LEHETŐSÉGEK
A DNS másolása és javítása nagyon komplex feladat, nagyon sok enzim és fehérje vesz részt benne!
egyelőre nagyon keveset tudunk a konkrét mechanizmusokról, ezek feltérképezése lenne a cél
Módszer:
1. Egy adag sejtben direkt, célzottan rontsuk el valamelyik „fontosnak gyanított” gént. (→ mutáns sejtek)2. Kezeljük az „egészséges” és a mutáns sejteket valamilyen károsító anyaggal, ami véletlenszerű
mutációkat hoz létre.3. Vizsgáljuk, hogy a mutáns és az egészséges sejtek mennyire jól tudják kijavítani a véletlenszerű
mutációkat.
BRCA1
13
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 61: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/61.jpg)
ÚJ KUTATÁSI LEHETŐSÉGEK
A DNS másolása és javítása nagyon komplex feladat, nagyon sok enzim és fehérje vesz részt benne!
egyelőre nagyon keveset tudunk a konkrét mechanizmusokról, ezek feltérképezése lenne a cél
Módszer:
1. Egy adag sejtben direkt, célzottan rontsuk el valamelyik „fontosnak gyanított” gént. (→ mutáns sejtek)2. Kezeljük az „egészséges” és a mutáns sejteket valamilyen károsító anyaggal, ami véletlenszerű
mutációkat hoz létre.3. Vizsgáljuk, hogy a mutáns és az egészséges sejtek mennyire jól tudják kijavítani a véletlenszerű
mutációkat.4. Abból, hogy a mutáns sejtekben milyen típusú végleges mutációkat találunk, következtetni lehet arra,
hogy az eredetileg megrongált génnek melyik javító-mechanizmusban milyen szerepe van.
BRCA1
13
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 62: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/62.jpg)
ÚJ KUTATÁSI LEHETŐSÉGEK
A DNS másolása és javítása nagyon komplex feladat, nagyon sok enzim és fehérje vesz részt benne!
egyelőre nagyon keveset tudunk a konkrét mechanizmusokról, ezek feltérképezése lenne a cél
Módszer:
1. Egy adag sejtben direkt, célzottan rontsuk el valamelyik „fontosnak gyanított” gént. (→ mutáns sejtek)2. Kezeljük az „egészséges” és a mutáns sejteket valamilyen károsító anyaggal, ami véletlenszerű
mutációkat hoz létre.3. Vizsgáljuk, hogy a mutáns és az egészséges sejtek mennyire jól tudják kijavítani a véletlenszerű
mutációkat.4. Abból, hogy a mutáns sejtekben milyen típusú végleges mutációkat találunk, következtetni lehet arra,
hogy az eredetileg megrongált génnek melyik javító-mechanizmusban milyen szerepe van.
SZEKVENÁLÁS + SZEKVENÁLÁSI ADATOK ELEMZÉSE
BRCA1
13
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 63: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/63.jpg)
ÚJ KUTATÁSI LEHETŐSÉGEK
Közös projectek az MTA Enzimológiai Intézetével:
14
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 64: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/64.jpg)
SZEKVENÁLÁSI TECHNIKÁK
Sanger-szekvenálás
15
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 65: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/65.jpg)
SZEKVENÁLÁSI TECHNIKÁK
Sanger-szekvenálás
C
C
C
C
C
DNS
3’
5’
15
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 66: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/66.jpg)
SZEKVENÁLÁSI TECHNIKÁK
Sanger-szekvenálás
C
C
C
C
C
DNS
3’
5’
+5’
3’
primer
DNS-polimeráz
15
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 67: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/67.jpg)
SZEKVENÁLÁSI TECHNIKÁK
Sanger-szekvenálás
C
C
C
C
C
DNS
3’
5’
+5’
3’
primer
DNS-polimeráz
+
OH
OH
OH
OH
dGTP, dCTP, dATP, dTTP
15
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 68: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/68.jpg)
SZEKVENÁLÁSI TECHNIKÁK
Sanger-szekvenálás
C
C
C
C
C
DNS
3’
5’
+5’
3’
primer
DNS-polimeráz
+
OH
OH
OH
OH
dGTP, dCTP, dATP, dTTP
+H
ddATP
X
15
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 69: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/69.jpg)
SZEKVENÁLÁSI TECHNIKÁK
Sanger-szekvenálás
C
C
C
C
C
DNS
3’
5’
16
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 70: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/70.jpg)
SZEKVENÁLÁSI TECHNIKÁK
Sanger-szekvenálás
C
C
C
C
C
DNS
3’
5’
5’
3’ 3’
5’
X
X
16
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 71: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/71.jpg)
SZEKVENÁLÁSI TECHNIKÁK
Sanger-szekvenálás
C
C
C
C
C
DNS
3’
5’
??
?
?
A
?
?
A
gélelektroforézis
5’
3’ 3’
5’
X
X
16
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 72: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/72.jpg)
SZEKVENÁLÁSI TECHNIKÁK
Sanger-szekvenálás
C
C
C
C
C
DNS
3’
5’
TC
G
C
A
G
T
A
ddATP ddGTP ddTTP ddCTP
AG
C
G
T
C
A
T
17
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 73: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/73.jpg)
SZEKVENÁLÁSI TECHNIKÁK
NGS: next-generation sequencing
18
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 74: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/74.jpg)
SZEKVENÁLÁSI TECHNIKÁK
NGS: next-generation sequencing
1. DNS felszaporítása (PCR), darabokra („short read”) tördelése
18
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 75: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/75.jpg)
SZEKVENÁLÁSI TECHNIKÁK
NGS: next-generation sequencing
1. DNS felszaporítása (PCR), darabokra („short read”) tördelése
2. Egyszálú short readek rögzítése a cellán primerekkel
18
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 76: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/76.jpg)
SZEKVENÁLÁSI TECHNIKÁK
NGS: next-generation sequencing
1. DNS felszaporítása (PCR), darabokra („short read”) tördelése
2. Egyszálú short readek rögzítése a cellán primerekkel
3. Short readek felszaporítása a közvetlen környezetükben
klaszterenként (1000+) teljesen azonos short readek
18
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 77: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/77.jpg)
SZEKVENÁLÁSI TECHNIKÁK
NGS: next-generation sequencing
1. DNS felszaporítása (PCR), darabokra („short read”) tördelése
2. Egyszálú short readek rögzítése a cellán primerekkel
3. Short readek felszaporítása a közvetlen környezetükben
klaszterenként (1000+) teljesen azonos short readek
4. Cella leöntése a négyféle festékanyaggal megjelölt ddNTP-velés DNS-polimeráz enzimmel
18
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 78: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/78.jpg)
SZEKVENÁLÁSI TECHNIKÁK
NGS: next-generation sequencing
1. DNS felszaporítása (PCR), darabokra („short read”) tördelése
2. Egyszálú short readek rögzítése a cellán primerekkel
3. Short readek felszaporítása a közvetlen környezetükben
klaszterenként (1000+) teljesen azonos short readek
4. Cella leöntése a négyféle festékanyaggal megjelölt ddNTP-velés DNS-polimeráz enzimmel
5. Klaszterenkénti színes foltok rögzítése képként
18
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 79: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/79.jpg)
SZEKVENÁLÁSI TECHNIKÁK
NGS: next-generation sequencing
1. DNS felszaporítása (PCR), darabokra („short read”) tördelése
2. Egyszálú short readek rögzítése a cellán primerekkel
3. Short readek felszaporítása a közvetlen környezetükben
klaszterenként (1000+) teljesen azonos short readek
4. Cella leöntése a négyféle festékanyaggal megjelölt ddNTP-velés DNS-polimeráz enzimmel
5. Klaszterenkénti színes foltok rögzítése képként
6. Beépült bázisok „semlegesítése”
18
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 80: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/80.jpg)
SZEKVENÁLÁSI TECHNIKÁK
NGS: next-generation sequencing
1. DNS felszaporítása (PCR), darabokra („short read”) tördelése
2. Egyszálú short readek rögzítése a cellán primerekkel
3. Short readek felszaporítása a közvetlen környezetükben
klaszterenként (1000+) teljesen azonos short readek
4. Cella leöntése a négyféle festékanyaggal megjelölt ddNTP-velés DNS-polimeráz enzimmel
5. Klaszterenkénti színes foltok rögzítése képként
6. Beépült bázisok „semlegesítése”
18
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 81: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/81.jpg)
SZEKVENÁLÁSI TECHNIKÁK
NGS: next-generation sequencing
1. DNS felszaporítása (PCR), darabokra („short read”) tördelése
2. Egyszálú short readek rögzítése a cellán primerekkel
3. Short readek felszaporítása a közvetlen környezetükben
klaszterenként (1000+) teljesen azonos short readek
4. Cella leöntése a négyféle festékanyaggal megjelölt ddNTP-velés DNS-polimeráz enzimmel
5. Klaszterenkénti színes foltok rögzítése képként
6. Beépült bázisok „semlegesítése”
18
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 82: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/82.jpg)
SZEKVENÁLÁSI TECHNIKÁK
NGS: next-generation sequencing
19
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 83: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/83.jpg)
KIHÍVÁSOK AZ ADATFELDOLGOZÁSBAN
1. Képekből szöveges short read
x
yx y A C G T
… … … … … …
17 20 4 13 76 3
17 25 2 45 41 10
… … … … … …
1001 1253 8 1 2 97
… … … … … …
koordináta színintenzitás
G
C? G?
T
20
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 84: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/84.jpg)
KIHÍVÁSOK AZ ADATFELDOLGOZÁSBAN
x
yx y A C G T
… … … … … …
17 20 4 13 76 3
17 25 2 45 41 10
… … … … … …
1001 1253 8 1 2 97
… … … … … …
koordináta színintenzitás
G
C? G?
T
@SEQ_ID
GATTTGGGGTTCAAAGCAGTATCGATCAAATAGTAAATCCATTTGTTCAACTCACAGTTT
+
!''*((((***+))%%%++)(%%%%).1***-+*''))**55CCF>>>>>>CCCCCCC65
ID
szekvencia
(ID)
„megbízhatóság” (quality)
FASTQformátum
1. Képekből szöveges short read
20
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 85: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/85.jpg)
KIHÍVÁSOK AZ ADATFELDOLGOZÁSBAN
2. Short read-ből teljes genom: összeillesztés
A. referencia genom (minta) nélkül: de-novo illesztés
z_egy
ez_eg
gy_ös
_össz
szetet
sszet
etett
ett_é
tt_és
_és_n
s_nem
em_tr_triv
iviál
viáli
is_fe
s_felelada
adat.
21
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 86: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/86.jpg)
KIHÍVÁSOK AZ ADATFELDOLGOZÁSBAN
2. Short read-ből teljes genom: összeillesztés
A. referencia genom (minta) nélkül: de-novo illesztés
z_egy
ez_eg
gy_ös
_össz
szetet
sszet
etett
ett_é
tt_és
_és_n
s_nem
em_tr
_triv
iviál
viáli
is_fe
s_fel
elada
adat.
21
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 87: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/87.jpg)
KIHÍVÁSOK AZ ADATFELDOLGOZÁSBAN
2. Short read-ből teljes genom: összeillesztés
A. referencia genom (minta) nélkül: de-novo illesztés
ez_egy_összetett_és_nem_triviális_feladat.
z_egy
ez_eg
gy_ös
_össz
szetet
sszet
etett
ett_é
tt_és
_és_n
s_nem
em_tr
_triv
iviál
viáli
is_fe
s_fel
elada
adat.
21
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 88: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/88.jpg)
KIHÍVÁSOK AZ ADATFELDOLGOZÁSBAN
2. Short read-ből teljes genom: összeillesztés
A. referencia genom (minta) nélkül: de-novo illesztés
B. referencia genom segítségével
ez_így_már_sokkal_könnyebb.
ez_íg
l_kün
yebb.
künny
így_m
már_s
z_így
ár_so
_künn
nyebb
21
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 89: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/89.jpg)
KIHÍVÁSOK AZ ADATFELDOLGOZÁSBAN
2. Short read-ből teljes genom: összeillesztés
A. referencia genom (minta) nélkül: de-novo illesztés
B. referencia genom segítségével
ez_így_már_sokkal_könnyebb.
ez_íg l_kün yebb.
künny
így_m
már_s
z_így
ár_so
_künn
nyebbDe még ez is bonyolult!
21
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 90: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/90.jpg)
KIHÍVÁSOK AZ ADATFELDOLGOZÁSBAN
2. Short read-ből teljes genom: összeillesztés
A. referencia genom (minta) nélkül: de-novo illesztés
B. referencia genom segítségével
ez_így_már_sokkal_könnyebb.
ez_íg l_kün yebb.
künny
így_m
már_s
z_így
ár_so
_künn
nyebb
deléció
pontmutáció
De még ez is bonyolult!
21
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 91: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/91.jpg)
KIHÍVÁSOK AZ ADATFELDOLGOZÁSBAN
3. Illesztett short read-ekből mutációk
Alapfeladat: hosszú szöveges fájl elemzése soronként (genomi pozíciónként)
a) eltérnek-e a readek a referencia genomtól?
b) több vizsgált minta esetén (pl. kezelt/kezeletlen): eltérnek-e a readek egymástól a mintákban?
ez sokkal fontosabb!
Bonyodalmak:
a) van-e elég read az adott helyen (lefedettség)?
b) mennyire megbízható a readen belül az adott bázis? („base quality”)
c) mennyire megbízható a read felillesztése? („mapping quality”)
d) „eléggé” eltérnek-e a minták, a többi minta mennyire zajos?
rengeteg, különböző feladatra specializált mutáció detektáló
algoritmus és eszköz
22
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 92: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/92.jpg)
KIHÍVÁSOK AZ ADATFELDOLGOZÁSBAN
3. Illesztett short read-ekből mutációk
• sok izogenikus minta estén
• referencia genomtól való eltérések, illesztési hibák korrigálódnak
• egyéni mutációk detektálására (például kezelés hatása)
• gyors
• pontos (megfelelő paraméterválasztással nagyon kevés fals pozitív eredmény)
23
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 93: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/93.jpg)
KIHÍVÁSOK AZ ADATFELDOLGOZÁSBAN
4. Mutációkból következtetések
G
T
A
G
G
A
GTA > G1. Mutációs spektrumok felvétele mintánként (páciensenként):
24
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 94: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/94.jpg)
KIHÍVÁSOK AZ ADATFELDOLGOZÁSBAN
4. Mutációkból következtetések
báz
ish
árm
asra
eső
m
utá
ció
k sz
áma
96-komponensű vektorok
G
T
A
G
G
A
GTA > G1. Mutációs spektrumok felvétele mintánként (páciensenként):
24
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 95: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/95.jpg)
KIHÍVÁSOK AZ ADATFELDOLGOZÁSBAN
4. Mutációkból következtetések
1. Mutációs spektrumok felvétele mintánként (páciensenként):
2. Páciensek csoportosítása, mátrixba rendezése ráktípusonként (szervenként):
„mutációs katalógus”
páciensek: 1. 2. 3. … (G-1). G.
K = 96
25
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 96: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/96.jpg)
KIHÍVÁSOK AZ ADATFELDOLGOZÁSBAN
4. Mutációkból következtetések
1. Mutációs spektrumok felvétele mintánként (páciensenként):
2. Páciensek csoportosítása, mátrixba rendezése ráktípusonként (szervenként):
3. Feltételezzük, hogy a konkrét páciensek spektrumai „kikeverhetők” néhány mutációs folyamatra jellemző spektrum („szignatúra”) kombinációjaként:
𝑀 = 𝑃 × 𝐸
mutációs katalógus
mutációs szignatúrák
szignatúrák súlyfaktorai
Feladat: egy ismert mátrix felbontása két másik (ismeretlen dimenziójú!) mátrix szorzatára
26
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 97: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/97.jpg)
KIHÍVÁSOK AZ ADATFELDOLGOZÁSBAN
4. Mutációkból következtetések
1. Mutációs spektrumok felvétele mintánként (páciensenként):
2. Páciensek csoportosítása, mátrixba rendezése ráktípusonként (szervenként):
3. Feltételezzük, hogy a konkrét páciensek spektrumai „kikeverhetők” néhány mutációs folyamatra jellemző spektrum („szignatúra”) kombinációjaként:
4. Kérdések:
• Igaz-e, hogy az egyes ráktípusoknál megjelenő konkrét spektrumok visszavezethetők néhány (3-5) mutációs folyamat hatásának a kombinációjára?
• Ha igen, találunk-e olyan folyamatokat, amik többféle ráktípusnál is aktívak?
27
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 98: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/98.jpg)
KIHÍVÁSOK AZ ADATFELDOLGOZÁSBAN
4. Mutációkból következtetések
1. Mutációs spektrumok felvétele mintánként (páciensenként):
2. Páciensek csoportosítása, mátrixba rendezése ráktípusonként (szervenként):
3. Feltételezzük, hogy a konkrét páciensek spektrumai „kikeverhetők” néhány mutációs folyamatra jellemző spektrum („szignatúra”) kombinációjaként:
4. Kérdések:
• Igaz-e, hogy az egyes ráktípusoknál megjelenő konkrét spektrumok visszavezethetők néhány (3-5) mutációs folyamat hatásának a kombinációjára? IGEN.
• Ha igen, találunk-e olyan folyamatokat, amik többféle ráktípusnál is aktívak? IGEN.
27
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 99: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/99.jpg)
KIHÍVÁSOK AZ ADATFELDOLGOZÁSBAN
4. Mutációkból következtetések
öregedés
dohányzás
kettős DNS-szál törések javítómechanizmusának hiánya
28
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 100: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/100.jpg)
KIHÍVÁSOK AZ ADATFELDOLGOZÁSBAN
4. Mutációkból következtetések
Mire jó ez az egész?
• Tegyük fel, hogy egy daganatban a mutációs spektrum felbontásából kiderül, hogy a kettős DNS-szál törések javítómechanizmusa hibásan működik.
• Ekkor a daganatot olyan kemoterápiás szerrel kezelve, mely gátolja az alternatív DNS-javító mechanizmusokat, a daganat megsemmisíthető. Az egészséges sejtek túlélik, hiszen bennük az eredeti javítási útvonal jól működik.
• Viszont az olyan daganatokra, ahol ez a javítómechanizmus nem hibás, ugyanez a szer nem fog jól hatni.
A kezelést nem az határozza meg, hogy a daganat melyik szervben van, hanem a mutációs folyamatok összessége!
29
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 101: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/101.jpg)
KIHÍVÁSOK AZ ADATFELDOLGOZÁSBAN
4. Mutációkból következtetések
30
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 102: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/102.jpg)
KIHÍVÁSOK AZ ADATFELDOLGOZÁSBAN
4. Mutációkból következtetések
Mit kell ehhez még tenni?
• Meg kell ismerni a különböző DNS-javító mechanizmusok hibáira utaló jeleket (szignatúrákat), hogy azonosíthatóak legyenek a mutációs spektrumokból.
• Meg kell ismerni a különböző kemoterápiás szerek hatásait és olyanokat kell fejleszteni, melyek kiaknázzák a daganatsejtek hiányosságait.
Ez egy nagyon fontos és nemes feladat.
31
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 103: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/103.jpg)
REMÉNYTELI JÖVŐ
NGS módszerek
egyre olcsóbb adatot gyártani egyre több adat publikus online
32
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 104: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/104.jpg)
REMÉNYTELI JÖVŐ
33
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 105: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/105.jpg)
REMÉNYTELI JÖVŐ
34
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 106: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/106.jpg)
REMÉNYTELI JÖVŐ
Nanopore MinION • akkora mint egy pendrive
• USB csatlakozóval csatlakoztatható a számítógéphez
• „élőben” szekvenál
• a DNS megfelelő preparálása után semmilyen további laborfelszerelést nem igényel
• 1000 USD (< 300 ezer HUF)
35
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 107: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/107.jpg)
REMÉNYTELI JÖVŐ
• Diagnosztika, szűrések
• egyes cégek 300 ezer HUF alatti összegért teljes genomot szekvenálnak, elemeznek
• Rizikófaktorok korai felismerése
• magzati DNS az anya véréből (180 ezer HUF)
• főleg kromoszóma-többszöröződéssel járó genetikai betegségek (pl. Down-kór, Turner-szindróma) kimutatása a terhesség korai szakaszában
• Személyre szabott gyógyítás („personalised medicine”)
• a konkrét genetikai háttér nagyban befolyásolja a különböző terápiákra adott reakciót
• ha rutinfeladattá válik a teljes genom szekvenálása a diagnosztikában, a pácienseket csak olyan jellegű kezeléseknek kell alávetni, amire várhatóan jól reagálnak
• Kutatás: még nagyon sok mindent nem tudunk!
36
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 108: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/108.jpg)
SZÜKSÉGES SZAKTUDÁS
• erős természettudományos képzettség: fizika, vegyész szak jó választás
• egyéni problémamegoldásra tréningel
• modellalkotás
• statisztikai, matematikai ismeretek
• programozói készség (nem feltétlenül informatikai szaktudás!)
• angol nyelvtudás
• kreativitás (jó kérdéseket kell jól feltenni)
• hajlam a csapatmunkára (molekuláris biológiában nincs egyéni eredmény)
• érdeklődés a biológiai kérdések iránt
• adatvizualizációs készség Nem feltétlenül tudás!
37
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 109: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/109.jpg)
ÖSSZEGZÉS
• A molekuláris biológia eszközei egyre gyorsabban fejlődnek, a kísérletek egyre olcsóbbá válnak.
• Az így keletkező hatalmas adatmennyiséggel a biológusok nem tudnak mit kezdeni.
• Rengeteg ígéretes kutatási terület van, amibe érdemes munkát befektetni.
• Mind a tudomány, mind az orvoslás szempontjában kiemelkedő jelentőségű eredmények születnek.
• Európában az adatok elemzéséhez értő bioinformatikusok kevesen vannak és viszonylag ritkán biológusok vagy informatikusok. (És soha nem orvosok.)
• Hasznos és fontos terület, melyben a komplex rendszerek elemzéséhez értő tudósokra van szükség.
38
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 110: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/110.jpg)
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
![Page 111: IT TEHET A FIZIKUS A RÁKKUTATÁSÉRT · G T C purin váz pirimidin váz adenin guanin timin citozin 3. MI A DNS? Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022053114/608f3954a06d92405c5e1a55/html5/thumbnails/111.jpg)
ÁBRÁK, VIDEÓK
Pipek Orsolya, ELTE TTK Komplex rendszerek fizikája tanszék 2017. február 23.
• Nap (5): http://www.pngall.com/wp-content/uploads/2016/07/Sun-PNG-HD.png• Föld (5): http://vignette1.wikia.nocookie.net/barsoom/images/1/1e/Earth.png/revision/latest?cb=20110912212924• DNS nagy-skálás szerkezete (6): http://elte.prompt.hu/sites/default/files/tananyagok/ABiokemiaEsMolekularisBiologiaAlapjai/images/image476.png• Transzláció, transzkripció (7): http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop425/0005_20_informacioelmelet_scorm_06/20_k28.jpg• Tübingeni egyetem laboratórium (8): http://ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-S0012160604008231-gr2.jpg• Astbury diffrakciós felvétele (8): http://www.codex99.com/photography/images/photo51/astbury_1947_sm.jpg• Griffith-kísérlet (8): http://elte.prompt.hu/sites/default/files/tananyagok/ABiokemiaEsMolekularisBiologiaAlapjai/images/image450.jpg• Watson és Crick (8): https://cdn2.hubspot.net/hub/237126/file-660502209-jpg/watson_crick.jpg• Franklin diffrakciós felvétele (8):
https://askabiologist.asu.edu/sites/default/files/resources/articles/crystal_clear/Rosalind_Franklin_Plate_1_DNA_B_form_1000.jpg• Gélelektroforézis (8): http://images.slideplayer.com/15/4823416/slides/slide_5.jpg• Kettős száltörés javítása, PARP inhibitor hatása (videók, 12, 30): https://vimeo.com/128692417• BRCA1 komplex (13): https://en.wikipedia.org/wiki/BRCA1#/media/File:Protein_BRCA1_PDB_1jm7.png• MTA TTK épülete (13): http://www.maeponline.hu/files/wp/2013-11-mta-uj-epulet-01.jpg• Illumina szekvenálás, világító klaszterek (18): http://www.openwetware.org/wiki/Image:BMC_IlluminaFlowcell.png• Illumina szekvenálás (videó, 19): https://www.youtube.com/watch?v=womKfikWlxM• Nanopore szekvenálás (videók, 33-34): https://vimeo.com/127689865 https://vimeo.com/127689053• Nanopore MinION (35): https://nanoporetech.com/sites/default/files/s3/minion-cutout.png