Mimojaderná dědičnost
Acanthopanax - variegované listy
Rozdělení mimojaderné dědičnosti
organelová dědičnost (cpDNA, mtDNA)
dědičnost infekčních částic
(maternální vliv na fenotyp)
vnnější membrána
vnitřní membrána
matrix
stroma
grana
DNA
ribozomy
tylakoidní membrána
mitochondrie chloroplast
Porovnání struktury mitochondrie a chloroplastu
Teorie endosymbiózy: mitochondrie a chloroplasty eukaryotních buněk
vznikly z eubakterií
Velikost chloroplastového genomu u některých organismů
Organismus velikost cpDNA (bp)
Euglena gracilis (krásnoočko) 143.172
Porphyra purpurea (červená řasa) 191.028
Chlorella vulgaris (zelená řasa) 150.613
Marchantia polymorpha (jatrovka) 121.024
Nicotiana tabacum (tabák) 155.939
Zea mays (kukuřice) 140.387
Pinus thunbergii (borovice) 119.707
Chloroplastový genom jatrovky (Marchantia polymorpha)
Chloroplastová DNA rýže
Epifagus virginiana
Organelová dědičnost - chloroplasty, cpDNA
Mirabilis jalapa - nocenka jalapovitá
Carl Correns, 1909
Model objasňující výsledky křížení různě zbarvených výhonů Mirabilis jalapa
Model objasňující výsledky křížení různě zbarvených
výhonů Mirabilis jalapa
Mitóza buněk s heterogenní směsí
chloroplastových genomů
Křížení Pelargonium zonale - biparentální dědičnost
x x
matka otec matka otec
p o t o m s t v o
Interakce jaderného a chloroplastového genomu u Zea mays
kukuřice iojap s panašovanými listy
Ij ij
recesivní alela iojap (ij)
standardní alela (Ij)
x x
x
matka otec matka otec
Chlamydomonas reinhardtii
bičík cytoplazma chloroplast
jadérko jádro mitochondrie Golgiho aparát
Chlamydomonas reinhardtii
Křížení Chlamydomonas reinhardtii
jaderný gen mt+/mt- (mating type)
chloroplastový gen strR/strS (rezistence resp. senzitivita ke streptomycinu)
strR mt+ x strSmt - strSmt+ x strR mt -
strR mt+/mt - strS mt+/mt -
1/2 mt+ : 1/2 mt - 1/2 mt+ : 1/2 mt -
všechny strR všechny strS
Schematické znázornění genetické mapy cpDNA u Chlamydomonas
(Sager a Ramanis)
ac2
ac1
sm4
nea
sm3
sm2
ery
spc
tm
ap
ap attachment point
ac1, ac2 vyžaduje octan
sm4 závislost na streptomycinu
nea rezistence k neaminu
sm3, sm2 nízká/vysoká rezistence
ke streptomycinu
ery rezistence k erytromycinu
spc rezistence k spectinomycinu
tm teplotní senzitivita
Heteroplazmie a mitotická segregace
homoplazmická buňka
heteroplazmická buňka
Velikost mitochondriálního genomu u některých organismů
Organismus velikost mtDNA (bp)
Ascaris summ (hlíst) 14.284
Lumbricus terrestris (červ) 14.998
Chlamydomonas reinhardtii (řasa) 15.758
Xenopus laevis (žába) 17.553
Mus musculus (myš) 16.295
Homo sapiens (člověk) 16.569
Canis familiaris (pes) 16.728
Schizosaccharomyces pombe (houba) 19.431
Drosophila melanogaster (moucha) 19.517
Paramecium aurelia (trepka) 40.469
Saccharomyces cerevisiae (houba) 85.779*
Podospora anserina (houba) 100.314
Arabidopsis thaliana (rostlina) 166.924
Brassica hirta (rostlina) 208.000
Cucumis melo (rostlina) 2.400.000
* variabilní velikost u různých kmenů
Neuniverzální kodony nalezené v mtDNA
mtDNA
kodon univerzální kód obratlovci Drosophila kvasinka
UGA Stop tryptofán tryptofán tryptofán
AUA isoleucin methionin methionin methionin
AGA arginin Stop serin arginin
Brassica campestris - rekombinací mezi přímými repeticemi v mtDNA
vznikají molekuly mtDNA o různé velikosti
Cytoplazmatická dědičnost samčí sterility u Zea mays
x
x
x
vajíčko pyl
matka otec
pylově sterilní fertilní
cytoplazma
jádro
po mnoha zpětných kříženích
jádro pylově fertilní linie
cytoplazma pylově sterilní linie
Neurospora crassa
dědičnost mutace ,,poky" v mtDNA
(ad+/ad- jaderný gen)
Saccharomyces cerevisiae
dědičnost mutace ,,petite" v mtDNA
(1956 Boris Ephrussi a kol.)
restrikční mapa mtDNA
Srovnání
jaderného a mitochondriálního genomu člověka
jaderný mitochondriální
Velikost 3 000 Mb 16,6 kb
Počet různých molekul
DNA (chromozomů) 23 ženy, 24 muži 1
Struktura DNA lineární kružnicovitá
Asociované proteiny různé histony i většinou bez
nehistonové povahy proteinů
Počet genů asi 30 000 37
Hustota genů na chrom. 1/40 kb 1/0,45 kb
Repetitivní DNA velké množství velmi málo
Introny u většiny genů nalezeny nevyskytují se
% kódující DNA asi 3% asi 93%
Rekombinace častá v meióze žádná
Dědičnost mendelovská resp. maternální
paternální
Rodokmen s mitochondriální dědičností
mt DNA kvasinky a člověka
1 nervový systém
2 oči
3 srdce
4 játra
5 ledviny
6 kosterní svalstvo
7 zažívací trakt
8 slinivka
Orgány postižené mitochondriálními chorobami
Lokalizace mitochondriálních chorob na mtDNA
Příklady mitochondriálních chorob
LHON - Leber´s hereditary optic neuropathy
KSS - Kearns - Sayre syndrome
MERRF - myoclonic epilepsy associated with ragged
red fibres
MELAS - mitochondrial encephalopaty with lactic
acidosis syndrome
Pearson marrow - pancreas syndrome
PEO - progressive external ophthalmoplegia
MILS - maternaly inherited Leigh´s syndrome
MDS - mitochondrial DNA depletion syndrome
Buňky kosterního svalstva
nahoře - normální
dole - u pacienta s MERRF
,,Mitochondriální Eva"
Částice kappa =
= Caedobacter taeniospiralis
Limnaea peregra
vinutí ulity
Dextral Sinistral
křížení
DD dd
Dd samooplození Dd
DD Dd Dd dd DD Dd Dd aa
samooplození
I
II
III
IV
vajíčko D, spermie d vajíčko d, spermie D
Limnaea peregra
vinutí ulity
Ephestia kuehniella Zeller
dědičnost zbarvení
samice samec samice samec
aa x Aa Aa x aa
červená hnědá hnědá červená
larvy larvy
Aa aa Aa aa
obě pohlaví:
hnědá červená hnědá hnědá