DNA Wikipedie

Tento lnek pojednv onositelce genetick informace. Ometabolickm onemocnn pojednv lnek dna.

Deoxyribonukleov kyselina, bn oznaovan DNA (z anglickho deoxyribonucleic acid, esky zdka iDNK), je nukleov kyselina, nositelka genetick informace vech organism svjimkou nkterch nebunnch, unich hraje tuto lohu RNA (nap. RNA viry). DNA je tedy pro ivot nezbytnou ltkou, kter ve sv struktue kduje a bukm zadv jejich program a tm peduruje vvoj a vlastnosti celho organismu. Ueukaryotickch organizm (jako nap. rostliny a ivoichov) je DNA hlavn slokou chromatinu, smsi nukleovch kyselin a protein, a je uloena zejmna uvnit bunnho jdra, zatmco uprokaryot (nap. bakterie a archea) se DNA nachz voln vcytoplazm.

DNA je biologick makromolekula polymer v podob etzce nukleotid. Nukleotidy jsou vdy sloeny zcukru deoxyribzy, fosftov skupiny a jedn ze ty nukleovch bz. Informan funkci maj prv bze, jimi me bt adenin (A), guanin (G), cytosin (C) nebo thymin (T). Prvn dv pat mezi puriny, zbyl mezi tzv. pyrimidiny. Dv vlkna DNA se asto spojuj a vytvej dvouroubovici, jej tvar je tak slavn, e se stal kulturn ikonou modern doby.[1] Dvouroubovici DNA tvo dv navzjem spleten roubovice, kad mc opanm smrem (jsou antiparaleln). Mezi protilehlmi bzemi obou vlken se vytvej vodkov mstky, a to ti mezi guaninem a cytosinem nebo dva mezi adeninem a thyminem. Existuj i jin zpsoby uspodn etzc, vymykajc se tradin pedstav dvouroubovice.

Deoxyribonukleov kyselina je stedem zjmu vdc nejen z biologickch obor a byly vyvinuty promylen techniky jej izolace, separace, barven, sekvenovn, uml syntzy a manipulace s n pomoc metod genovho inenrstv. Vechny tyto postupy jsou dleit i pro lkae, kriminalisty i evolun biology DNA je zsadnm materilem v diagnostice nemoc, testech otcovstv, pi vyetovn zloin, pprav plodin s novmi vlastnostmi i teba hledn pbuzenskch vztah mezi organismy.

Deoxyribonukleov kyselina byla popsna roku 1869, kdy vcarsk lka Friedrich Miescher zkoumal sloen hnisu znemocninch obvaz. Zjader blch krvinek ptomnch vtomto hnisu zskal jist mnostv nukleovch kyselin, kter souhrnn nazval nuklein.[2] Na potku 20. stolet Phoebus Levene rozpoznal, e DNA se skld zcukr, fosft a bz.[3]

Ofunkci DNA toho dlouho nebylo moc znmo. Prvn dkaz oroli DNA vpenosu genetick informace pinesl vroce 1944 Averyho-MacLeodv-McCartyho experiment, kter provedli Oswald Avery spolen sColinem MacLeodem a Maclynem McCartym. Sri pokus stransformac pneumokok zjistili, e DNA je genetickm materilem bunk.[4] Dal dkaz pinesl vroce 1952 Hersheyho-Chaseov experiment.

Patrn nejslavnjm milnkem ve vzkumu DNA bylo odhalen jej trojrozmrn struktury. Sprvn dvouroubovicov model poprv pedstavili vroce 1953 vasopise Nature James D. Watson a Francis Crick, pozdj laureti Nobelovy ceny.[5] Vychzeli pitom zrentgenov difrakn analzy, kterou orok dve provedli Rosalind Franklinov a Raymond Gosling a publikovali ve stejnm sle Nature. Dal lnek vtomto vydn pedloil iMaurice Wilkins.[6] Vroce 1957 pedloil vt dob ji slavn Crick srii pravidel, kter se oznauj jako centrln dogma molekulrn biologie a popisuj vztahy mezi DNA, RNA a proteiny.[7] Orok pozdji slavn Meselsonv-Stahlv experiment umonil poznat zpsob replikace DNA vbukch.[8] Genetick kd rozlutili na potku 60. let Har Gobind Khorana, Robert W. Holley a Marshall Warren Nirenberg.[9]

Ptomnost nukleovch kyselin, tedy DNA a RNA, je spolenou vlastnost vech znmch pozemskch organism. Veker ivot je zaloen na koexistenci tchto nukleovch kyselin s blkovinami, nicmn nen zcela jasn, jak se vztah mezi DNA a blkovinami vyvinul. Podle nkterch hypotz nejprve existovaly blkoviny a a nsledn vznikly nukleov kyseliny, nicmn nejvce pznivc m zejm v souasnosti pedstava, e prapvodn ltkou byla nukleov kyselina, kter byla schopna biologick evoluce. Podle teorie RNA svta vak hlavn roli hrla nejprve spe RNA a teprve poslze pejala hlavn roli DNA.[10] Doklady ve prospch takovch hypotz jsou vak vdy nepm, protoe nejsou k dispozici dostaten star vzorky DNA. ivot vznikl ji ped nkolika miliardami let, jene u po nkolika destkch tisc let kles mnostv DNA na setinu pvodnho stavu. Studie v asopise Nature z let 2000 a 2002 nicmn popisuj nlez a 450 milion let starch vzork bakteriln DNA uchovanch v solnch krystalech,[11][12] dle existuje i ada dalch, vce nebo mn spolehlivch studi.

Stavbu DNA je mono zkoumat na nkolika rovnch. Poad nukleotid vlinernm dvouvlkn je zleitost tzv. primrn struktury. Sten vlkna do dvouroubovice se oznauje jako sekundrn struktura DNA. Konen pod tzv. tercirn strukturou se rozum obvykle nadroubovicov vinut, kter usnaduje kondenzaci DNA.

DNA vlastn nen nic jinho ne velmi dlouh linern etzec nukleotid. Napklad uvnit kadho virionu planch netovic se nachz DNA odlce 193 mikrometr, kruhov DNA uEscherichia coli m dlku 1600 mikrometr (1,6mm), lidsk genom je rozloen do 23 linernch molekul DNA (v haploidnm stavu) ocelkov dlce 1 metru.[13] Nukleotid je zkladn stavebn jednotkou vech molekul DNA; existuj pitom tyi zkladn typy nukleotid, je se vDNA pirozen vyskytuj. Tyto tyi nukleotidy (dATP, dGTP, dCTP, dTTP) se navzjem li typem piven nukleov bze, j me bt pedevm adenin, guanin, cytosin i thymin.[pozn. 1] Dleit je, e kad nukleotid m ti dleit stavebn sousti:

Primrn struktura DNA se d znzornit jako linern ada nukleotid nebo teba jako ada psmen, kter odpovdaj duskatm bzm vtchto nukleotidech. Dle je dleit, e DNA je smrovan (direkcionalizovan), tzn. daj se jednoznan odliit oba konce. Smr vlken se oznauje prv podle orientace deoxyribzy vnm, tedy: smr 3'5' a opan smr 5'3'. Podle konvence se poad nukleotid zapisuje smrem 5'3' (nap. TACGGACGGG AGAAGCGCGC GGGCGGGCCG je prvnch 30 z3675 nukleotid tvocch pepisovanou st genu pro lidsk alfa-tubulin[15]).

Vroce 2011 se objevila zprva oexistenci bakteri GFAJ-1, kter dajn ve sv DNA obsahuje msto fosftovch skupin arseninany.[16] Hypotza byla definitivn vyvrcena v r. 2012.[17][18][19]

Deoxyribonukleov kyselina (DNA) me existovat jako samostatn jednovlknov molekula (tzv. ssDNA), nicmn velmi asto vytv vcevlknov struktury, kter jsou sloen znkolika etzc spojench vodkovmi mstky. Vodkov mstky jsou jednm ztyp pomrn slabch vazebnch interakc, mezi dvma i vce vlkny DNA jich vak me vzniknout obrovsk mnostv; vsledn vcevlknov struktura tak je pomrn stabiln. Typickou formou takovho vcevlknovho uspodn DNA je dvouroubovice, notoricky znm molekula DNA (pipomnajc stoen ebk) tvoen dvma linernmi etzci. Aby vznikla pravideln struktura svelkm mnostvm vodkovch mstk, je douc, aby se vedle sebe vpli ebku vyskytovaly vdy urit nukleov bze, kter spolu ve sprvnm prostorovm uspodn vytv nkolik vodkovch mstk. Vtypickm ppad (ne vak vdy) se nukleov bze spojuj navzjem sodpovdajc bz podle jednoduchho kle:

Jedn se otzv. komplementaritu bz, zn vychz vzjemn komplementarita obou vlken DNA. Vdy je na urit pozici vmolekule jeden nukleotid zdvojice a vprotjm vlkn druh znich. Takto se uchovv vkadm zvlken tat informace, i kdy jedno z vlken je negativem vlkna druhho podle jednoho vlkna je mon piazenm komplementrnch bz vytvoit vlkno druh. Pomr AT a GC pr vmolekule DNA je velmi rzn: tzv. obsah GC se pohybuje ubakteri od 25 do 75%, usavc vrozmez 3946%.[20]

Existuje cel ada dalch monost, jak pomoc vodkovch mstk sprovat bze, nebo atom schopnch podlet se na vzniku vodkovch vazeb je na molekulch purin ipyrimidin cel ada. Samostatnou kapitolou je tzv. hoogsteenovsk provn pojmenovan podle Karsta Hoogsteena, kter je v60. letech 20. stolet jako prvn popsal.[21] Jinou monost je tzv. wobble provn, kter umouje sporn rozeznvn kodon pomoc tRNA molekul. Pi wobble provn me napklad guanin vytvet vazbu suracilem; nkdy je rekrutovn inosin, jen m velmi obecn vazebn schopnosti a je schopen vzat se na C, Aa U.[22]

Vdrtivm procentu ppad se DNA za bnch podmnek uchovv ve form pravotoiv dvouroubovice. Dvouroubovice DNA je tvoena dvma vlkny DNA, kter se obt kolem spolen osy a interaguj spolu. Vlkna jsou tzv. antiparaleln, tzn. smuj opanmi smry[23] zatmco jedno vlkno meme jednm smrem popsat jako 5'-3', druh je ve stejnm smru 3'-5'. sla 3' a 5' oznauj sla uhlku na deoxyribze, na kter se upnaj fosftov skupiny vcukr-fosftov koste DNA. Mezi bzemi vrmci jednoho patra dvouroubovice plat pravidla Watson-Crickovsk komplementarity.

Existuje nkolik tzv. heliklnch forem (konformac) DNA, kter se li celou adou parametr. Typick Watson-Crickovsk pravotoiv dvouroubovice (tzv. B-DNA) je nicmn zcela pevaujc a ostatn formy (zejmna pravotoiv A-DNA a levotoiv Z-DNA) se sice mohou vyskytovat ivpodmnkch iv buky, nicmn spe vzcn a jen za specifickch okolnost.[24][25][26]

Vobecnm povdom DNA tvo dvouroubovici, nicmn existuj ijin zpsoby uspodn. Nkter se vyskytuj ivbukch (in vivo), jin jsou spe laboratorn zleitost. Mnohdy se vyuv neobvyklch provacch mst na molekulch bz. To je ppad tzv. G-kvartet, tyvlknovch sek DNA vtelomerickch oblastech chromozom, vnich do kruhu pruj tyi guaninov bze.[27] Co se te trojroubovice DNA,[28][29] mon doasn vznik pi tzv. crossing-overu;[30] laboratorn me bt trojvlknov struktura pipravena nap. zvlken poly(A) a polydeoxy(U).[31]

DNA se tak me vtvit a vznikaj nap. tvlknov i tyvlknov spojen. Vnkterch ppadech dvouroubovicov DNA na jednom svm konci lokln denaturuje a na uvolnn konce se pipoj tet etzec vprosted buky by tato struktura mohla vznikat pi crossing-overu, pokud nedolo kreplikaci vjednom zgenom.[32] Jindy takto vlastn denaturuj dv dvouroubovice a vzjemn se komplementrn pilo, m vznik tyvlknov spojen. Vppad crossing-overu se jedn oznm Hollidayv spoj, kter umouje vlastn vmnu homolognch vlken.[33] Pi replikaci DNA i pi oprav DNA mohou vtven vznikat tak. Vlaboratoi nicmn vznikaj jet mnohem fantastitj prostorov struktury DNA byly vyrobeny nap. krychle i osmistn sloen cel pouze zDNA molekul. Tyto a dal syntetick struktury DNA jsou vcentru zjmu DNA nanotechnolog.[1]

Genom, tedy souhrn DNA vbuce, nen pouhou zmt dvouroubovicov DNA na vych rovnch je mon pozorovat komplikovan vinut a etn interakce sbunnmi blkovinami. Zcela typick je tzv. nadroubovicov vinut (supercoiling), tedy dodaten roubovicov vinut ji existujc dvouroubovice.[34] Nadroubovicov vinut se d zjednoduen pedstavit tak, e drme vkad ruce jeden zobou konc provzku a postupn na jednom konci provzek kroutme. Vznikl napt se opt uvoln (relaxuje) jen tehdy, pokud uvolnme jednu ruku. Dvouroubovice je vak stoen ji ve svm relaxovanm stavu (jedna otka kadch cca 10 pr bz), a tak meme rozliit, zda se nadroubovice vine stejnm smrem, jako dvouroubovice (tzv. pozitivn supercoiling), nebo smrem opanm (negativn supercoiling, uvoluje DNA). Nadroubovicov vinut m celou adu dleitch funkc a regulanch rol;[35] vdnm ppad se nejedn pouze oanomlii ve struktue.

DNA se vbuce dle organizuje do mikroskopicky pozorovatelnch tvar znmch jako chromozomy. Ubakteri je zejm systm kondenzace DNA do (obvykle jedinho) chromozomu ponkud mn propracovan a nap. uEscherichia coli zahrnuje nkolik protein, kter jsou schopn udrovat nadroubovicov vinut a vytvet ostr ohyby vlkna DNA.[36]Eukaryotick organismy, jako je teba lovk, maj velmi komplikovan sbalenou DNA. Souvis to sdlkou jejich DNA nap. lidsk genom m na dlku dva metry, pitom bunn jdro m na dlku nkolik mikrometr. Dvouvlkno DNA se nejprve nabaluje na bazick proteiny znm jako histony; DNA nabalen na osm histon vytv tzv. nukleozom, a tak na tto rovni DNA vypad jako ada korlk (nukleozom) na provzku (DNA). Tyto korlky se vak obvykle jet st do 30 nanometr tlust roubovice.[37] Na vzniku chromozom se podl jet vy rovn sbalen DNA, kter jsou vak mn prostudovan a vznikaj jen vuritch fzch bunnho cyklu.

DNA je polymern sloueninou svysokou molrn hmotnost. Molrn hmotnost zvis na dlce DNA a zhruba plat, e skadm nukleotidem stoup molrn hmotnost o330g/mol, vppad dvouvlknov DNA na jeden pr bz pipad asi 650g/mol.[38] Deoxyribonukleov kyselina je zporn nabit (dky fosforenanovm skupinm), a je tedy polrnho charakteru. Dky tomu je rozpustn ve vod, naopak vethanolu se sr (nebo dochz kvyvzn zpornch nboj).[39] Po vysren m DNA blou barvu.[40] Izolovan DNA zaujm dvouroubovicov uspodn, to je vak mon rozruit vprocesu denaturace. Typicky se denaturace provd zvenm teploty, ale denaturaci zpsobuje inzk iontov sla roztoku nebo siln zsadit prosted. Naopak kysel prosted nen vhodn, protoe dochz khydrolze glykosidovch vazeb mezi cukrem a bz.[41] DNA absorbuje vUV oblasti sabsorpnm maximem pi vlnov dlce 260 nm. Pi denaturaci DNA se absorbance vtto oblasti zvyuje tomuto jevu se k hyperchromn efekt.[42] Je to dno tm, e na absorpci se v nejvt me podlej bze DNA, kter jsou v dsDNA "schovan" uvnit dvouroubovice. Po denaturaci dochz k "obnaen" bz, kter tak mohou lpe absorbovat UV zen.

Poloas rozpadu DNA in dle studia kosternch nlez asi 521 let.[43] DNA je povaovna za stabiln molekulu, co vynikne zejmna pi srovnn s RNA jakoto druhou vznamnou nukleovou kyselinou. V molekule DNA nen na 2' uhlku OH skupina u RNA tam tato reaktivn skupina je a zpsobuje ni stabilitu RNA.[44] DNA se v laboratoi dlouhodob skladuje pi 20 nebo 70C, kde vydr i nkolik let. Pi teplot 4C v TE pufru vydr nkolik tdn.[45] Uvnit tl ivch organism vak DNA mus snet i pomrn vysok teploty, a pesto vydr. Krajnm ppadem jsou hypertermofiln organismy, kter ij i pi teplotch kolem 100C. Jejich DNA el jak riziku denaturace, tak i termodegradaci (rozpadu pevnch chemickch vazeb). Pesto ij a mimo opravnch mechanism k tomu zejm pispv i nadroubovicov vinut a tak optimln iontov sloen cytoplazmy.[46]

Pro DNA jsou vak dle typick inkter vlastnosti, kter ji do jist mry odliuj od bnch chemickch ltek. Vbuce je napklad mon replikovat DNA, tedy vytvet jej kopie. Vcemn kad bunn dlen vyaduje zmnoen genetick informace, aby j vkad buce bylo stle konstantn mnostv. Vprbhu procesu se oddl etzce matesk DNA a oba slou jako nvod (tzv. templt) pro tvorbu druhch vlken vrmci obou nov vznikajcch dvouroubovic. Ty jsou nsledn napl tvoeny pvodn DNA a napl nov dosyntetizovan cel proces je semikonzervativn. Kdalm zajmavm vlastnostem DNA vbukch pat monost opravovat DNA, co jet dle vylepuje (u tak pomrn precizn) penos genetick informace.[47] Bylo by mono najt mnostv dalch pozoruhodnch vlastnost DNA, vesms probhajcch vbuce za pomoci specilnch enzym.

DNA je nositelkou genetick informace vech ivch organism vpravm slova smyslu, ale imnoha vir. VDNA je zapsna sekvence vech blkovin a penesen je genetickou informac podmnna existence vech biomolekul a bunnch struktur (kjejich tvorb jsou poteba blkoviny).[48] Schopnost ukldat a penet genetickou informaci je jednou zfundamentlnch vlastnost ivota.[48] Bez DNA buky vydr t jen omezenou dobu; napklad lidsk erven krvinky pi svm zrn vyvrhuj jdro, a protoe pak nejsou schopn vyrbt nov blkoviny a udrovat buku, jsou po nkolika mscch pokozeny a mus se zobhu odstraovat.[49] Nkter viry jsou sice schopn uchovvat svj genetick materil vpodob RNA (tzv. RNA viry), jene RNA genomy nepodlhaj opravnm mechanismm a rychle mutuj, a proto maj limitovanou velikost.[50] ivot, tak jak ho znme, je proto zvisl na DNA.

Konkrtn uloen DNA vbuce zvis na pslunosti organismu kjedn zdvou zkladnch skupin organism. Bakterie a archea (souhrnn prokaryota) maj DNA obvykle uloenu voln vcytoplazm. Obvykle vznik pouze jist jadern oblast, tzv. nukleoid. Mimo to ada bakteri vlastn imal kruhov molekuly DNA, tzv. plazmidy, kter umouj mimo jin horizontln vmnu genetick informace. Zbyl organismy, tedy nap. lovk, ale irostliny, ivoichov i prvoci, maj DNA uloenu pedevm vbunn jde. Dle vak se DNA nachz vnkterch eukaryotickch organelch, jmenovit vmitochondrich a vplastidech, pokud je buka vlastn (jev zvan mimojadern ddinost).

Informace nesen sekvenc nukleotid vDNA se oznauje jako genetick informace. Na kad nukleotidov pozici se nachz jedna ze ty bz (A, C, G i T), co znamen, e sekvence odlce n me nabvat 4n stav.[51] Pro DNA dlouhou pouhch 10 nukleotid existuje tedy teoreticky 410= 1048576 kombinac. Lidsk genom (souhrn lidsk jadern DNA) pitom obsahuje 3,1 miliardy (pr) bz.[52] Nejvy informan hodnota se pitom vgenomu objevuje vmstech, kde sdl tzv. geny, kter zaznamenvaj informaci pro tvorbu RNA a potamo ivech blkovin. Informace pro tvorbu blkovin je zaifrovna pomoc tpsmennho kdu znmho jako genetick kd. Kad trojici bz vDNA toti uprotein-kdujcch gen odpovd urit aminokyselina. Aminokyseliny jsou zkladn stavebn kameny blkovin, take je vlastn genetick informace jakmsi nvodem na vrobu blkovin. Genetick informace je uplatovna podle tzv. centrlnho dogmatu molekulrn biologie. DNA je nejprve pepisovna vRNA (obvykle tzv. messenger RNA), nae je tato RNA pouita jako vzor pro tvorbu blkovin. Prvn zmnn krok se jmenuje transkripce, druh translace.

Velk st genomu mnoha organism vak nen soust dnho genu a dokonce se ani nepepisuje v RNA. Role tto tzv. nekdujc DNA je v mnoha ppadech neznm; nkdy vak pomh regulovat spoutn a vypnn okolnch gen.[53] Velk st nekdujc DNA dle souasn rovn znalost nem dnou konkrtn funkci a oznauje se prost jako junk (odpadn) DNA.[54] st tto odpadn DNA vak podle vsledk projektu ENCODE ve skutenosti kduje rzn krtk regulan RNA; celkem se odhaduje, e 1020% genomu m dky tmto RNA vznamnou regulan funkci. V tsnm okol tchto regulanch sekvenc se tak podle ENCODE celkem nachz a 95% lidskho genomu.[55][56]

Vcel ad ppad je douc izolovat zbunk i zvirovch partikul jejich DNA. Existuje samozejm cel ada metod extrakce DNA, nicmn uvech je nutn zskat dostaten mnostv biologickho materilu, uvolnit DNA a oddlit ji znadmolekulrnch struktur, nae je nutn vzorek peistit a ppadn zahustit.[57] Dleitm krokem je uvolnn DNA zbunk, kter se uivoinch bunk provd pomoc detergent (povrchov aktivnch isticch ltek), je rozruuj membrny. Ubunk sbunnou stnou je to komplikovanj a je nutn nasadit teba lysozymy (na bakteriln bunnou stnu) i mechanickou degradaci. Co se te peiovn bunnch extrakt, obvykle je nutn se zbavit blkovin, kter pedstavuj hlavn kontaminaci vzork. Je mon pout protezy, ale mnohdy se proteiny sr fenolem a chloroformem, zatmco nukleov kyseliny zstanou vroztoku a je mon je pak vysret teba ethanolem.[58]

Po izolaci DNA nsleduje asto separace (oddlen) poadovanch druh molekul. Me bt douc oddlen teba plazmid od genomov DNA bakteri, co se dl pomrn jednodue centrifugac pi vhodn nastavench parametrech, obvykle pomoc denaturace a nsledn renaturace.[58] Pro jemnj rozdlovn podle velikosti ipodle topologie DNA se asto pouv elektroforza na agarzovm (i vppad velmi malch molekul na polyakrylamidovm) gelu. Vppad extrmn velkch fragment DNA se uv tzv. pulzn gelov elektroforza. Zgelu je mon nsledn DNA pevst na nitrocelulzovou membrnu pomoc tzv. Southernova penosu. Dal metodou dlen DNA je centrifugace vhustotnm gradientu, obvykle vgradientu chloridu cesnho tato metoda oddluje zejmna fragmenty, je se li zastoupenm bz (obsahem GC).[59]

Byl vyvinut nespoet zpsob, jak obarvit DNA a to jak pmo vbuce, tak iDNA izolovanou vlaboratornm skle. Pouvaj se asto vlaboratoch ve chvli, kdy je nutn nap. velektroforetickm gelu i pmo ve fixovan buce zvraznit DNA. Ke znmm takovm barvivm pat (bez logick nslednosti): SYBR Green, YOYO-1, TOTO-1, TO-PRO, SYTOX Green, ale iklasick ethidiumbromid a propidiumjodid, akridinov oran, rzn Hoechst barviva i teba DAPI.[60] Kvelmi specifickm barvcm metodm pat fluorescenn in situ hybridizace (FISH), kter umouje navzn fluorescennch sond na konkrtn sekvenci DNA.[61]

Sekvenovn DNA je souhrnn termn pro biochemick metody, jimi se zjiuje poad nukleovch bz vsekvencch DNA.[62] Prv poad bz je princip zakdovn genetick informace, a proto je vcentru zjmu biolog. Pvodn a po dlouh lta pevaujc metodou bylo tzv. Sangerovo sekvenovn, kter vyuv speciln chemicky upravench nukleotid, je jsou pomoc DNA polymerzy zaazovny suritou pravdpodobnost do prodluujc se DNA tm blokuj dal polymeraci a vsledn produkt je mon detekovat pomoc elektroforzy. Vsouvislosti se snahou zrychlit a zlevnit sekvenovac proces byla vyvinuta cel ada sekvenanch metod nov generace. K tm pat nap. pyrosekvenovn a pbuzn metody. Studie Zhang et al. 2011 uvd pt modernch metod, je jsou komern dostupn: Roche GS-FLX 454 (454 sekvenovn), Illumina (Solexa), ABI SOLiD, Polonator G.007 a Helicos HeliScope.[63]

Existuje icel ada postup, jak si pipravit i namnoit konkrtn molekulu DNA. Jednou zmonost je chemick syntza DNA, pi n dochz ksestavovn krtkch oligonukleotid, a to postupnm azenm nukleotid za sebou. Vtypickm ppad vak ji je urit mnostv DNA kdispozici a je douc ho pouze zmnoit tak, aby vechny kopie mly pokud mono totonou sekvenci. To se asto dl bu pomoc klonovn DNA nebo metodou polymerzov etzov reakce.[64]

Vdeck pokrok v oblasti genetiky zpsobil boom v mnoha oblastech lkask diagnostiky. Napklad v bakteriologii, virologii a parazitologii se uplatnily metody, je umouj v napaden tkni detekovat DNA pochzejc z mikroorganism, je tuto tk napadly. To se dl bu pomoc rznch DNA prb schopnch se specificky vzat na uritou sekvenci typickou pro danho parazita, nebo nap. cestou namnoen DNA pomoc polymerzov etzov reakce a nslednm sekvenovnm tm je mon zskat sekvenci DNA patogennch organism, j mikrobiologov srovnaj s databzemi patogennch kmen. Tyto pokroil molekulrn metody se uplatuj nap. pi identifikaci tko kultivovatelnch bakteri i pi urovn cel ady virovch i parazitrnch onemocnn.[65]

Soust diagnostick prce je vak i studium lidsk DNA uplatuje se napklad v rakovinn terapii[66] i pi diagnostice nkterch genetickch onemocnn. Sv msto ji molekulrn metody naly v prenatln diagnostice chorob, nap. ze vzorku plodov vody.[67] Dal testy se rutinn provd z kapky krve novorozenc. Testy DNA v rmci genetickho poradenstv vak dnes mohou pomoci i prm, je teprve dt plnuj. Je to vhodn tehdy, vyskytuje-li se v rodinn historii njak genetick onemocnn. Dnes jsou genetick testy dostupn vem zjemcm a je mon o sob zjistit celou adu informac od tch zejmch (barva o) pes rzn zajmavosti (atletick vlohy) a po vn daje (nchylnost k rakovin atp.).[68]

Nkter oblasti nap. lidsk jadern DNA jsou velmi promnliv a lovk od lovka se vnich tm vdy li. Ztohoto dvodu je DNA vkriminalistice a vforenznch vdch neocenitelnm zdrojem informac. Repetitivn sekvence znm jako VNTR i STR pat mezi ty nejastji studovan. Studium VNTR repetic vyaduje relativn velk mnostv DNA, a proto se vyuv zejmna tehdy, mme-li kdispozici vzorek krve (nap. utest otcovstv). Obvykle se testuj metodou RFLP (jen zkoum polymorfismus dlky restriknch fragment). Vkriminalistice naly vt vyuit tzv. STR (ili ~mikrosatelity). Pravdpodobnost, e dv osoby budou mt jednu STR oblast shodnou, je pro danou variantu nap. 1:83, co by nebylo pli pesvdiv, a proto se pouv obvykle 13 marker, kter se vyhodnocuj zvl a vzjemn pozitivn vsledek dvryhodnost testu mnohonsobn zvyuje. Prvn pouit DNA vkriminalistice se datuje do roku 1986 a dolo knmu vrmci soudnho zen vAnglii. Testovn STR oblast se vak dnes prosazuje ivurovn otcovstv.[69]

Vsouasnosti je lidstvo schopn provdt clen zmny vgenetick informaci (vpoad nukleotid vDNA) a ovlivovat tm nkter vlastnosti organism. Tyto tzv. genetick modifikace zpsobily revoluci vcel ad biotechnologickch odvtv a umouj nap. prmyslovou produkci hormon, srecch faktor pro hemofiliky, enzym uvanch vpotravinstv a nkterch vakcn. Vsledkem genetickho inenrstv jsou irzn transgenn plodiny, nap. ty odoln kherbicidm.[70] VEvropsk unii je zgeneticky modifikovanch plodin povolena pouze Bt kukuice,[71] kter nese gen cry pochzejc zpdn bakterie Bacillus thuringiensis. Tento gen zpsobuje, e je rostlina pro sv hmyz kdce jedovat.[72]

V neposledn ad se studium sekvenc DNA uplatuje v tdn organism podle jejich pbuznosti, tedy v oboru biologie znmm jako fylogenetika. Jednou z prvnch krk v tomto oboru byla v 60. letech studie, kter srovnvala sekvenci genu pro cytochrom c u rznch organism: vsledky jsou v podstat intuitivn, zatmco impanz m sekvenci tohoto genu s lovkem zcela shodnou a makak rhesus se li pouze jedinou nukleotidovou zmnou, ps gen pro cytochrom u se od lidskho genu li na 13 mstech a kvasinkov gen dokonce na 56 pozicch. Na zklad tchto informac si lze udlat obrzek o pbuzenskch vztazch mezi organismy. V souvislosti s rozmachem sekvenovn je dnes k dispozici obrovsk mnostv sekvenc DNA cel ady organism a k jejich analze se pouvaj rzn sofistikovan nstroje, jako napklad metoda parsimonie nebo metoda maximln pravdpodobnosti. Dnes je mono i odhadnout as, kter dl v evolun historii libovoln dva druhy metoda k tomu uvan opt pracuje se sekvencemi DNA a oznauje se jako molekulrn hodiny. Pomoc fylogenetickch pstup je mono odpovdat na celou adu dalch otzek, namtkou jak vztah maj neandertlci k dnenm lidem, jak se mezi jednotlivmi nemocnmi virus HIV a podobn.[73]

V tomto lnku byl pouit peklad textu z lnku DNA na anglick Wikipedii.

See the rest here:
DNA Wikipedie