Pokroky v molekulární cytogenetice

Sylabus

*

1) Moderní představy o struktuře chromatinu - Topologicky asociované domény (TADs), domény asociované s laminou (LADs), chromozómová teritoria, funkční význam *

2) Fluorescenční hybridizace in situ (FISH) - princip a základní protokol - přímé a nepřímé značení DNA sond pro FISH a jejich detekce (výhody a nevýhody) - principy metod pro značení sond (nick translace, random priming, DOP PCR, primed in situ (PRINS) labeling aj.) - vliv formamidu na denaturaci DNA, úloha dalších chemikálií základního protokolu FISH - rozlišovací schopnost metody FISH, stringence *

3) Současné markery a metody molekulární cytogenetiky - tandemové repetice, satelitní DNA (satDNA), Cot DNA, mikrosatelity, transponovatelné elementy (TEs), telomery a vnitřní telomerické sekvence (ITSs), multigenové rodiny (histonové geny, snDNA, rDNA) a jejich informační hodnota při analýze karyotypů - dynamika a modely evoluce tandemových repetic (concerted evolution, birth-and-death evolution, vliv genové konverze a nerovnoměrného crossing-overu) - detailnější poziční mapování cytogenetických markerů (fibre-FISH) - mapování unikátních sekvencí - tyramidová FISH (TSA FISH) a FISH mapující fragmenty zaklonované v bakteriálních artificiálních chromozómech (BAC FISH) - oligo-paint FISH (příprava sond ke v podstatě jakémukoliv úseku genomu se známou sekvencí) - malovací sondy (WCP) a jejich vnitrodruhová i mezidruhová (Zoo-FISH) aplikace - celogenomové sondy- genomová in situ hybridizace (GISH) a komparativní genomová hybridizace (CGH) a jejich využití pro analýzu hybridů, eliminace genomu a pohlavních chromozómů - využití moderních metod sekvenování (NGS), informací z již publikovaných genomů a z různých databází pro generování nových cytogenetických markerů - příklady uplatnění molekulární cytogenetiky při řešení mezioborové problematiky (integrace s fylogenetickými analýzami, taxonomií, ekologií, evolucí, genomikou aj.) *

4) Využití molekulárně cytogenetických metod při analýze pohlavních a B chromozómů - současné představy o evoluci pohlavních chromozomů; molekulárně cytogenetické metody vhodné pro analýzu vzniku a evoluce pohlavních/neopohlavních a B chromozómů - neobvyklé a extrémní příklady diferenciace pohlavních chromozómů - analýza různých fází diferenciace pohlavních chromozomů, detekce a mapování ústředních genů pro determinaci pohlaví (cytogenetické i genomické metody), přechody (turnover) mezi systémy determinace pohlaví - vznik a evoluce B chromozomů a jejich možné fuknce v organizmu; GRC (germline restricted chromosome) *

5) Molekulárně cytogenetické metody při analýze polyploidie, hybridizace, asexuální/unisexuální reprodukce a eliminace genomu - Možnosti molekulární cytogenetiky pro detekci auto- a allopolyploidie u mladších a starších polyploidních událostí, mapování evoluce post-polyploidního genomu, re-diploidizace - homoploidní vs. alopolyploidní hybridi, unikátní případ opakované hybridizace u jeseterů - gynogeneze, hybridogeneze (zejména na příkladech ryb a obojživelníků - Ambystoma, Cobitis, Pelophylax) - eliminace genomu u žab, ryb a hlístic, metody studia *

6) Molekulárně cytogenetické metody a problematika karyotypové evoluce - mechanizmy karyotypové evoluce (chromozomové přestavby včetně jejich významu pro vytváření mezidruhových bariér, adaptaci, radiaci; meiotický/centromerický tah) - trendy karyotypové evoluce u různých skupin organizmů a příklady - fenomén centromerického posunu (centromere repositioning) - problematika mikrochromozómů - polymorfizmy, karyomorfy chromozomové rasy, kryptické druhy - hybridní zóny, introgrese - karyotypová konzervativita (stáze) - zvlášnosti karyotypové evoluce u polyploidních fylognetických linií a linií s holokinetickými chromozomy; mapování konzervované syntenie a její význam pro rekonstrukci ancestrálních karyotypů - chromothripsis jako potenciální mechanizmus karyotypové evoluce

Anotace

Přednáškový cyklus navazuje na základní přednášku z cytogenetiky, rozšiřuje a doplňuje témata v ní probíraná o poznatky nejnovějšího výzkumu, s důrazem na metodologický vývoj a integraci s dalšími přírodovědnými disciplínami. Tematický rozsah bude průběžně modifikován v závislosti na poptávce studentů.

Přednáška je vhodná spíše pro magisterský stupeň a výše, ale mohou si jí zapsat i studenti bakalářského studia, nejlépe ve třetím ročníku. Pro snadné pochopení obsahu přednášek doporučuji mít splněný nebo souběžně zapsaný alespoň jeden z následujících předmětů: Cytogenetika (MB140P05) a Genetika (MB140P17), dále některou ze základních molekulárně-biologických přednášek (MB140P71, MB140P20 nebo MB140P41), popř. jiné předměty s genetickou nebo evoluční tématikou.