Sylabus Molekulární fyziologie genomu (přednášky E. Bártová)
 1. Definice chromatinu: Jednotlivé složky chromatinu, úrovně organizace chromatinu, chromozomální
teritoria a uspořádání chromatinu do chromozomálních teritorií.
 2. Struktura nukleosomu: Varianty a typy histonů, formování nukleosomů, funkce histonu v buněčných
jádrech.
 3. Epigenetické modifikace histonů: acetylace, methlyce, fosforylace a ubikvitinace. Korelace mezi
methylací histonů a DNA.
 4. Funkce chromatinu: Ve vztahu k replikaci, transkripci, sestřihu a DNA reparaci. Charakteristika
struktury chromatinu během zmíněných procesů.
 5. Struktura metafázních chromosomů: typy a sub-typy metafázních chromozómu, karyotypování,
klinické aplikace
 6.  Definice buněčné diferenciace: Struktura chromatinu u  cyklujících a diferencujících  se
buněk.
 7. Diferenciace embryonálních kmenových buněk:  Možnosti využití myších ES buněk (systém knockout
myší), možnosti využití lidských ES buněk jako terapeutického nástroje.
 8. Krvetvorba – hlavní diferenciační směry
 9. Metodické přístupy: Fluorescenční in situ hybridizace (FISH technika), imunocytochemie,
komparativní genomická hybridizace, DNA microaarys, GFP technologie, FRAP technika
10. HP1 protein a centromerický heterochromatin: Význam z hlediska struktury a funkce chromatinu
11.   Apoptóza – morfologie, molekulárně-biologické změny, hlavní apoptotické dráhy
12.  Struktura a funkce cytoskeletu: hlavní složky cytoskeletu, proteiny cytoskeletu
13.  Jaderná matrix: Složky jaderné matrix, kontroverzní přístupy k existenci jaderné matrix, vztah
jaderná matrix k formování chromatinu
14.  Laminy a další proteiny jaderné matrix: Typy laminů a jejich funkce.
15.  Oblasti MARs, SARs a LBARs a jejich funkce vzhledem ke struktuře chromatinu
16.  BAC/PAC knihovny a jejich využití pro FISH techniku – obecně, FISH technika
17.  FRAP technika
18.  Princip PCR
19.  Patofyziologie a cytogenetika nádorových buněk: Cytogenetické metody aplikované v klinické
cytogenetice. Základní cytogenetické změny u vybraných typů nádorů jako je retinoblastom, nádory
tlustého střeva, mnohočetný myelom.
20. Reparace DNA. Mechanismy HR, NHEJ, atd.




Literatura:

1.      Cremer, T. and Cremer, C. (2001) Chromosome territories, nuclear architecture and gene
regulation in mammalian cells. Nat. Rev. Genet. 2, 292-301.

2.       Rice, J.C. and Allis, C.D. (2001). Histone methylation versus histone acetylation: new
insights into epigenetic regulation. Curr. Opin. Cell Biol. 13, 263-273.

 3. Francastel, C., Schubeler, D., Martin, D.I. and Groudine, M.  (2000) Nuclear
compartmentalization and gene activity. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 1, 137-143.

4. Bártová and  Kozubek (2006) Nuclear architecture in the light of gene expression and cell

      differentiation studies, Biol Cell 98: accepted.

5. Raška, Buněčné jádro. Vesmír, 2000.


Anotace:




Hlavní cíle kurzu Molekulární fyziologie genomu  vedou k porozumění základů korelací mezi
strukturou a funkcí chromatinu. Cyklus přednášek je koncipován tak, aby posluchačům poskytl řadu
nových poznatků z oblasti biologie chromatinu. Uspořádání chromatinu vyššího řádu je probíráno v
kontextu s řadou fyziologických dějů jako je  proliferace buněk, diferenciace a buněčná smrt
apoptóza a patofyziologických procesů, jako je nádorová transformace buněk. Velká pozornost je
věnována problematice epigenetických regulací genomu, jako jsou například methylace a acetylace
histonů a methylace DNA. Dalším cílem je podrobně vyložit nejnovější postupy a možnosti konfokální
mikroskopie a cytometrie s vysokým rozlišení. Studenti mají možnost se seznámit s řadou molekulárně
biologických metod. Na konci tohoto kurzu bude student schopen vysvětlit význam struktury
chromatinu při  regulaci jaderných procesů jako je replikace, transkripce, sestřih a DNA reparace.
Studenti by měli pochopit principy metod jako je například fluorescenční in situ hybridizace
(FISH), chromatinová imunoprecipitace, komparativní genomová hybridizace (CGH), imunofluorescence,
RT-PCR a další. Informace mohou využít především v dalších kurzech zabývajících se biologií nádorů.
Celá problematika je vysvětlována z pohledu základního výzkumu a studenti mají možnost se seznámit
s nejnovějšími poznat a trendy v biologii chromatinu.






The main aims of lectures from Molecular Physiology of the Genome lead to understanding of
correlations between structure and function of chromatin. Lectures offer new knowledge in   the
field of chromatin biology. Arrangement of higher order chromatin structure is discussed from the
view of physiological events such as cell proliferation, differentiation and cell death apoptosis.
Moreover, we are interested in changes in chromatin architecture during pathophysiological process
such as tumor cell transformation. A part of chromatin structure course pays an attention to
epigenetic regulation of genome. Students are informed about functional and structural aspects of
histone acetylation, histone methylation and DNA methylation. In the next part of course we lecture
latest principles and facilities of confocal microscopy and high-resolution cytometry. Students are
familiarized with a vast array of molecular-biology methods. At the and of course the student will
be able to explain an importance of chromatin structure during regulation of replication,
transcription, splicing, and DNA reparation. Students would understand the principles of important
methods such as fluorescence in situ hybridization (FISH), chromatin immunoprecipitation,
comparative genomic hybridization (CGH), imunofluorescence, RT-PCR, and others. Students gain a lot
of knowledge in the filed of tumor cell biology, which could applied in other courses and their
diploma thesis with similar field of interest.  The chromatin biology is explained from the view of
basic research and students are familiarized with recent trends in this attractive filed of
science.