Genomika, proteomika, bioinformatika

Tartalom

ELŐSZÓ IX
BEVEZETÉS XI
KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS XV
ELSŐ RÉSZ
Genomi szekvenciák 1
1. FEJEZET
Genomi szekvenciák begyűjtése
és elemzése 2
1.1. A genom fogalmának megértése 3
A genomika kutatásterülete 3
Hogyan zajlik a genomok szekvenálása? 4
Egy kis matematika 1.1. Mi jelent az E-érték? 6
Miért vannak tele az adatbázisok
rövid DNS-szekvenciákkal? 8
Hogyan nyer értelmet a bázisok sora? 11
1.1. keret Melyik nyers szekvencia a jobb? 12
Megjósolhatjuk a fehérjék funkcióit? 13
Mennyire maradnak hasonlóak ugyanazok a gének
a különböző fajokban? 15
Honnan tudjuk, hogy mi gén, és mi nem az? 18
Hányféle fehérje származhat egyazon génről? 20
Összefoglalás 1.1. 22
1.2. Mit tudtunk meg az emberi genom nyers szekvenciaadataiból? 22
Az emberi genom első vázlatának áttekintése 22
Az emberi genomból levont első következtetések rövid jegyzéke 22
1.2. keret Kinek a DNS-ét szekvenáltuk meg? 23
Egy kis matematika 1.2. Hogyan illesszünk egyenest több adatpontra? 25
Hogy néz ki egy tipikus emberi gén? 26
Mikor van elegendő adat a kezünkben ahhoz, hogy eldönthessük: hiteles-e egy predikció, vagy sem? 31
Képes-e a genom a génexpresszió megváltoztatására a DNS-szekvencia átalakítása nélkül? 32
Összefoglalás 3.2. 36
Az első fejezet következtetései 36
Irodalomjegyzék 36
2. FEJEZET
A genom kitárulkozik:
kérdések és válaszok 38
2.1. Genomevolúció 39
Hogyan alakultak ki az eukarióták? 39
Egy kis matematika 2.1. Szignifikáns a különbség a találatok számai között? 40
Honnan származik az emberi faj? 51
Egy kis matematika 2.2. Honnan tudjuk, Honnan tudjuk, hogy filogenetikai fánk tényleg jó? 54
Összefoglalás 2.1. 56
2.2. Genomi azonosítás 57
Hogyan azonosíthatunk biológiai fegyvereket? 57
Hány évig maradhat meg a DNS? 61
Hogyan jutott el a tuberkulózis Észak-Amerikába? 62
Hogyan azonosíthatók a frissen kitört járványok okozói? 65
Összefoglalás 2.2. 69
2.3. Orvosbiológiai genomkutatás 70
Segíthetnek a genomi szekvenciák az új vakcinák előállításában? 70
Új utak az antibiotikumkutatásban 72
Formabontó elképzelések a gyógyászatban 75
Hogyan lehetséges, hogy egy E. coli-fertőzés akár halálos is lehet, ez a baktérium mégis
állandóan megtalálható a beleinkben? 78
Egy kis matematika 2.3. Mikor mondható ki, hogy két szekvencia bázisösszetétele eltér egymástól? 79
Összefoglalás 2.3. 81
A második fejezet következtetései 81
Irodalomjegyzék 81
3. FEJEZET
A genom változatossága 84
3.1. Környezeti esettanulmány 85
Lehet-e hatása a genomi sokféleségnek a globális felmelegedésre? 85
Egy kis matematika 3.1. A genetikai variáció mérése 87
Egy kis matematika 3.2. Hogyan modellezhetők a populációk? 90
Összefoglalás 3.1. 91
3.2. Az emberi genom változatossága 92
Mennyire változatos az emberi genom? 92
Egy kis matematika 3.3. Valóban SNP minden SNP? 94
Miért törődjünk a SNP-ekkel? 95
3.3. keret Csináltassunk-e genetikai tesztet
Ismertek-e olyan SNP-ek, amelyek betegséget okoznak? 98
Ismertek SNP miatti változások nem betegségokozó QTL-ekben is? 100
Különbségek a gyógyszerérzékenységben 100
Mi ez a SNP-őrület? Farmakogenomika! 102
Összefoglalás 3.2. 105
3.3. Az elkerülhetetlen genomi fenotípus -a halál? 105
Miért öregszünk? 105
A hosszú élet rejtett ára 106
A baktériumok is kompromisszumokra kényszerülnek 107
Összefoglalás 3.3. 109
3.4. A genetikai változatosság etikai következményei 109
Rossz dolog-e a genetikai módosítás? 110
Jó dolog a genetikai tesztelés? 112
Van a komplex genomoknak egyszerű felhasználási módja is? 117
Összefoglalás 3.4. 119
Következtetések 119
Irodalomjegyzék 120
MÁSODIK RÉSZ
Genomexpresszió 123
4. FEJEZET
Alapkutatások DNS-mikroarray felhasználásával 124
4.1. Bevezetés a mikroarrayok világába 125
Mi történt a házi sörömmel? 125
Egy kis matematika 4.1. Hogyan kell átalakítani az adatokat a tizedestörtek elkerülése érdekében ? 130
Egy kis matematika 4.2. Az expressziós mintázatok közötti hasonlóság mérése 132
Egy kis matematika 4.3. Hogyan csoportosíthatók a gének? 134
Stresszhatásoknak kitett élesztősejtek 144
Miért van egyes génekből több példány is a genomban, míg másokból csak egy? 145
Mennyire szabályozzák pontosan a promóterek a génexpressziót? 147
A promóterek fordított működése 148
Összefoglalás 4.1. 148
4.2. A DNS-mikroarray alternatív felhasználási lehetőségei 149
Miért jellemezhető sok, egymással nem rokon gén ugyanazzal az expressziós mintázattal? 149
Egy kis matematika 4.4. A génexpressziós mátrix oszlopainak összehasonlítása hasznos lehet 150
Megjósolt gének valódiságának ellenőrzése 152
Összefoglalás 4.2. 156
Következtetések 156
Irodalomjegyzék 156
5. FEJEZET
Alkalmazott kutatás DNS-csipekkel 158
5.1. A genomi mikroarray és a rák 159
Hogyan diagnosztizálhatók pontosabban a rákos megbetegedések? 159
Egy kis matematika 5.1. Mik azok a markergének, és mire használhatjuk őket? 161
Osztályozható-e az emlőrák mikroarray segítségével? 163
Milyen genomi változások történnek a ráksejtekben? 165
Összefoglalás 5.1. 168
5.2. Az egészségügy fejlesztése DNSmikroarray segítségével 168
Miért kevésbé hatékony a tuberkulózis elleni védőoltás manapság? 168
Hogyan fejti ki a hatását egy adott hatóanyag? 171
Megjósolhatjuk-e, mely gyógyszerek lesznek alkalmasak az egyes rákfajták kezelésére? 175
Milyen folyamatok játszódnak le, amikor elhízunk? 177
Összefoglalás 181
Következtetések 182
Irodalomjegyzék 182
6. FEJEZET
Proteomika 184
6.1. Bevezetés 185
Mit csinál ez a hatalmas mennyiségű fehérje? 185
Mikor milyen fehérjékre van szükség különböző körülmények között? 190
Egy kis matematika 6.1. Honnan tudhatjuk, hogy elegendő számú sejtet gyűjtöttünk-e a mintába? 192
Lehetséges-e élet bizonyos fehérjék nélkül? 195
Összefoglalás 6.1. 196
6.2. A fehérjék háromdimenziós szerkezete 196
Mi a kapcsolat a fehérje szerkezete és funkciója között? 196
Hogyan használhatjuk fel a szerkezeti információt hatékonyabb gyógyszerek
fejlesztésében? 199
Megölhet-e bennünket egyetlen fehérje? 200
Összefoglalás 6.2. 201
6.3. Fehérjék közötti kölcsönhatási hálózatok 201
Mely fehérjék között van kölcsönhatás? 202
Hogyan tudnánk a fehérjék közötti kölcsönhatásokat kimutatni? 202
Egy kis matematika 6.2. Központi szerepet tölt-e be a Sup35 a hálózatban? 206
Megismerhetők-e a proteomléptékű kölcsönhatások? 207
Összefoglalás 6.3. 209
6.4. A fehérjék mérése 209
Honnan tudjuk, mely fehérjék vannak jelen? 210
Milyen fehérjékre van fehérvérsejteinknek szükségük a patogének elpusztításához? 214
Mennyi van jelen az egyes fehérjékből? 215
Ez az, amire már most is képesek vagyunk: 221
Fehérjecsipek - valóság vagy álom? 222
Egyforma-e minden sejt? 225
Milyen termékeket állít elő a proteom? 228
Összefoglalás 6.4. 230
A hatodik fejezet következtetései 230
Irodalomjegyzék 230
HARMADIK RÉSZ
Rálátás a teljes genomra 233
7. FEJEZET
Genomi szabályozás egyetlen génre 234
7.1. Egy gén szabályozásának tanulmányozása 235
Hogyan szabályozza a genom az egyes géneket? 235
Hogyan szabályozza a gén a transzkripció mennyiségét, idejét és elhelyezkedését? 237
Mi a „G" modul szerepe? 245
Alkalmazhatók-e műszaki és számítástechnikai fogalmak a génekre? 255
A génexpresszió mértékének kiszámolása - az előrejelzések pontossága 257
Összefoglalás 7.1. 259
7.2. Az egyes gének szabályozásának integrálása 259
Hogyan mondhatjuk el másoknak is azt, amit mi már tudunk a genomi szabályozásról? 259
Technikai útmutatások 260
A gének és a fehérjék kölcsönhatási hálózatainak megjelenítése 260
Összefoglalás 7.2. 261
Következtetések 261
Irodalomjegyzék 261
8. FEJEZET
Integrált genomi hálózatok 263
8.1. Egyszerű integrált hálózatok 264
A gének kétfázisú kapcsolókként működhetnek, és döntéseket hozhatnak 264
Egy kis matematika 8.1. .A véletlenszerű (sztochasztikus) modellek alkalmazása a sejtekben lejátszódó folyamatokra 265
Mesterséges kétfázisú genetikai kapcsolók tervezése 270
A napi életritmust szabályozó biológiai órához hasonló mesterséges rendszer kétállapotú kapcsolókból 272
Hogyan alakulhattak ki többsejtű élőlények, ha a genetikai kapcsolók ilyen zajosak? 273
Redundancia: tényleg előnyös, ha egy génből több példány is van? 274
Összefoglalás 8.1. 276
8.2. Komplex integrált hálózatok 276
A tanulás folyamatában a hálózatok jelentik a kulcsot 277
Egy kis matematika 8.2. Az egyensúlyi viselkedés előrejelzése 283
Jobban megérthetjük-e a daganatokat hálózatrendszereiken keresztül? 290
Ha a hálózatok össze vannak kapcsolva, számít-e a gének sorrendje? 293
Összefoglalás 8.2. 297
Következtetések 298
Irodalomjegyzék 298
9. FEJEZET
Teljes genomi hálózatok modellezése 300
9.1. A genomika új távlatokat nyit meg 301
A résztvevők: ki foglalkozik rendszerbiológiával? 301
Az üzenet minősége: milyen kérdéseket tesznek fel a rendszerbiológusok? 302
9.2. Teljes eukarióta élőlények modellezései rendszerbiológiai megközelítéssel 303
Genomikai és proteomikai vizsgálatok összehasonlítása 307
Rendszermodell építése 308
Az üzenet kontextusa 309
9.3. Rendszeressé válik-e a rendszerbiológia? 310
Következtetések 311
Irodalomjegyzék 311
10. FEJEZET
Mi a gyermekem baja? 314
10.1. Az első páciensek 315
Első szint: klinikai kép 315
Második szint: családfa-analízis 316
Harmadik szint: Kariotipizálás és kapcsoltsági analízis 316
Negyedik szint: A DNS-szekvencia analízise 319
NEGYEDIK RÉSZ
A genetikából
a genomikába: orvosi esettanulmányok 313
Összefoglalás 10.1. 320
10.2. A betegség megismerésének további lépései 321
Állatmodellre van szükség 321
Mi volt a másik fehérje, amiből a találataink származtak? 321
Az utrofinnak is szerepe van a muszkuláris disztrófia kialakulásában? 322
Tulajdonképpen mit csinál egyáltalán a disztrofin? 323
Egy kis matematika 10.1. Mi a különleges ebben a diagramban? 325
Miért csak két-három évvel a születés után kezdődik az izomsorvadás a DMD-ben? 326
Lehet-e DMD-s valaki
hibátlan disztrofinnal is? 327
Hogyan lehet valakinek izomdisztrófiája, ha egyszer a disztrofin génjével semmi gond? 327
Egy kis matematika 10.2. Mit értünk pontosan az alatt, hogy ez a magyarázat „roppant valószínűtlen" ? 3 29
Hol tartunk ma? 335
Egy kis matematika 10.3. Tényleg megemelkedett a cGMP szintje? 344
Összefoglalás 10.2.: Záró gondolatok 346
A tizedik fejezet következtetései 347
Irodalomjegyzék 347
11. FEJEZET
Miért nem elég
a fogyasztótabletta? 349
Tudásra éhezve 350
Október 21. szombat reggel, 7:30 350
A könyvtár 8:30-kor nyit szombatonként 350
Modellkészítés a testsúly homeosztázisára 351
A leptin gén klónozása 351
A leptin működésének ellenőrzése 354
Látogassuk meg a nagyit! 354
A nagyi házi feladatot adott! 355
A 11. fejezet következtetései 361
Irodalomjegyzék 363
12. FEJEZET
Miért nem tudunk több betegséget gyógyítani? 364
Hogyan fejlesszünk ki új gyógymódot? 365
A probléma megfogalmazása és a megoldás megtalálása 365
Első kérdés: a célzás 365
Második kérdés: a célba juttatáshoz használt „szállítóeszköz" 366
Harmadik kérdés: a specificitás 368
Egy kis matematika 12.1. Mi a helyes dózis? 368
Mi legyen a hatóanyag? 371
Ne a tünetet kezeljük, hanem az okot szüntessük meg! 372
Következtetések 3 75
Irodalomjegyzék 375
Tárgymutató 376

Témakörök