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8: Técnicas de Genética Molecular - Biologia

8: Técnicas de Genética Molecular - Biologia



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Genética é o estudo da herança e variação das características biológicas. Na verdade, alguns dos maiores geneticistas não tinham nenhum conhecimento especial sobre o DNA, mas baseavam-se na análise de fenótipos, padrões de herança e suas proporções em cruzamentos cuidadosamente projetados.

  • 8.1: Prelúdio à Genética Molecular
    Hoje, a genética clássica é frequentemente complementada pela biologia molecular, para dar a genética molecular, que envolve o estudo do DNA e de outras macromoléculas que foram isoladas de um organismo. Normalmente, os experimentos de genética molecular envolvem alguma combinação de técnicas para isolar e analisar o DNA ou RNA transcrito de um determinado gene.
  • 8.2: Isolando DNA genômico
    As estratégias de purificação do DNA baseiam-se nas propriedades químicas do DNA que o distinguem de outras moléculas na célula, ou seja, que é uma molécula muito longa e carregada negativamente. Para extrair DNA purificado de uma amostra de tecido, as células são quebradas por trituração ou lise em uma solução que contém produtos químicos que protegem o DNA, enquanto rompem outros componentes da célula (Figura 8.2). Esses produtos químicos podem incluir detergentes, que dissolvem as membranas lipídicas e desnaturam as proteínas.
  • 8.3: Isolando ou Detectando uma Sequência Específica por PCR
    A Reação em Cadeia da Polimerase (PCR) é um método de replicação de DNA que é realizado em um tubo de ensaio (ou seja, in vitro). Aqui, "polimerase" se refere a uma enzima DNA polimerase extraída e purificada de bactérias, e "reação em cadeia" se refere à capacidade desta técnica de produzir milhões de cópias de uma molécula de DNA, usando cada hélice dupla recém-replicada como um modelo para sintetizar dois novas duplas hélices de DNA. A PCR é, portanto, um método muito eficiente de amplificação do DNA.
  • 8.4: Cortando e colando DNA- Digests de restrição e ligação de DNA
    Muitas bactérias têm enzimas que reconhecem sequências de DNA específicas e, em seguida, cortam a hélice de DNA de fita dupla nesta sequência. Essas enzimas são chamadas de endonucleases de restrição específicas do local, ou mais simplesmente “enzimas de restrição”, e funcionam naturalmente como parte das defesas bacterianas contra vírus e outras fontes de DNA estranho. Para cortar DNA em locais conhecidos, os pesquisadores usam enzimas de restrição de várias espécies bacterianas, e que podem ser adquiridas de várias fontes comerciais.
  • 8.5: Clonagem de DNA - Vetores de plasmídeo
    Muitas bactérias contêm elementos de DNA extra-cromossômicos chamados plasmídeos. Geralmente são moléculas pequenas (alguns 1000 bp), circulares, de fita dupla, que se replicam independentemente do cromossomo e podem estar presentes em um grande número de cópias dentro de uma célula. Na natureza, os plasmídeos podem ser transferidos entre indivíduos durante o acasalamento bacteriano e às vezes são até transferidos entre espécies diferentes. Os plasmídeos geralmente carregam genes para patogenicidade e resistência a medicamentos.
  • 8.6: Análise de DNA - Eletroforese em Gel
    Uma solução de DNA é incolor e, exceto por ser viscosa em altas concentrações, é visualmente indistinguível da água. Portanto, técnicas como a eletroforese em gel foram desenvolvidas para detectar e analisar o DNA.
  • 8.7: Análise de DNA - Blotting e hibridização
    Bandas de DNA em forma de gel eletroforético somente se a maioria das moléculas de DNA forem do mesmo tamanho, como após uma reação de PCR ou digestão de restrição de um plasmídeo. Em outras situações, como após a digestão de restrição de DNA cromossômico (genômico), haverá um grande número de fragmentos de tamanho variável na digestão e aparecerá como uma mancha contínua de DNA, em vez de bandas distintas.
  • 8.8: Organismos transgênicos
    Os organismos transgênicos contêm DNA estranho que foi introduzido por meio da biotecnologia. DNA estranho (o transgene) é definido aqui como DNA de outra espécie, ou então DNA recombinante da mesma espécie que foi manipulado em laboratório e depois reintroduzido. Os termos organismo transgênico e organismo geneticamente modificado (OGM) são geralmente sinônimos.
  • 8.9: Técnicas de Genética Molecular (Exercícios)
  • 8.S: Técnicas de Genética Molecular (Resumo)

Programa de Estudos

A biologia molecular e a genética tornaram-se um elemento crítico na prática da medicina. Este curso foi elaborado para dar a você uma compreensão firme e detalhada do impacto da biologia molecular e da genética na medicina e as conexões entre a pesquisa básica, o conhecimento médico e a perspectiva dos pacientes que são afetados por nossa concepção cada vez mais detalhada da genética na medicina.

Iremos familiarizá-lo com os conceitos básicos em genética e biologia molecular através da leitura, resolução de problemas e análise e discussão de dados primários. Um objetivo importante do curso é levá-lo a um nível de compreensão que lhe permita ler e compreender a literatura de pesquisa primária na área. Para atingir esses objetivos, haverá uma série de atividades que você deverá concluir: tarefas de & quothomework & quot que consistem em conjuntos de problemas e / ou leituras atribuídas com perguntas a serem respondidas, seções de discussão nas quais os alunos apresentarão os resultados de trabalhos de pesquisa primários e um projeto clínico e papel para o qual os alunos serão avaliados com um clínico / cientista.

As palestras no formato tradicional serão complementadas por uma série de & quotclínicas & quot coordenadas com sessões de ciências básicas. Essas clínicas serão realizadas na sala de aula e apresentadas por profissionais da comunidade médica local, acompanhados por seus pacientes, que juntos formam uma equipe especializada em educá-lo sobre cada tópico. Esperamos que você participe ativamente da clínica.

Por cortesia aos pacientes, pedimos que não saiam mais cedo das clínicas, e também que se vistam com respeito. Além disso, lembre-se de usar seus laptops excessivamente durante essas sessões. Os pacientes que reservaram um tempo de suas vidas para compartilhar com você suas experiências estão ansiosos para que você pergunte de uma forma sensata e sensível sobre as questões que os trazem à clínica. É fundamental que você chegue na hora certa para as sessões clínicas. Os alunos nunca devem sair durante as apresentações dos pacientes.


Biologia Molecular e Genética

A Biologia Molecular e a Genética buscam entender como as moléculas que compõem as células determinam o comportamento dos seres vivos. Os biólogos usam ferramentas moleculares e genéticas para estudar a função dessas moléculas no meio complexo da célula viva. Grupos em nosso departamento estão usando essas abordagens para estudar uma ampla variedade de questões, incluindo os processos fundamentais de transcrição e tradução, mecanismos de controle global de genes, incluindo vias de transdução de sinal, a função dos sistemas visual e olfativo e a natureza da diversidade genética em populações naturais e como isso afeta sua evolução, entre outros. Os sistemas em estudo cobrem a gama de organismos modelo (bactérias, fermento, fungos viscosos, vermes, moscas da fruta, peixe-zebra e ratos) embora os resultados desses estudos se relacionem direta ou indiretamente com a saúde humana.

Docente com interesse em Biologia Molecular e Genética:

Bieberich, Charles
Estamos desenvolvendo novos modelos de camundongos transgênicos de câncer de próstata humano.

Brewster, Rachel
Estamos investigando a regulação do desenvolvimento e do metabolismo do cérebro. Espera-se que esses estudos contribuam para a prevenção de defeitos congênitos do tubo neural e para o tratamento de derrame.

Bustos, Mauricio
Nós investigamos o papel da degradação de proteínas mediada por ubiquitina / proteassoma na transcrição e na regulação da expressão gênica em eucariotos.

Cusick, Kathleen
Genes e vias envolvidas na tolerância ao cobre, formação de biofilme e síntese de nanopartículas nos megaplasmídeos da bactéria marinha Alteromonas na adaptação de nicho bacteriano.

Eisenmann, David
Nós estudamos o papel da via de sinalização Wnt no controle de decisões de destino celular durante o desenvolvimento de C. elegans. Também estudamos a regulação e função do gene Hox lin-39 em C. elegans.

Erill, Ivan
Cross-linking entre ensaios experimentais e dados in-silico para elementos regulatórios.

Farabaugh, Philip
Genética molecular de precisão translacional na levedura Saccharomyces cerevisiae e na bactéria Escherichia coli.

Gardner, Jeffrey
Estudo da fisiologia bacteriana usando sistemas e biologia sintética Determinar como os micróbios percebem o ambiente e obtêm energia examinando os mecanismos de degradação da parede celular das plantas nas bactérias.

Green, Erin
Compreender a epigenética e a regulação do genoma por meio da investigação das modificações pós-traducionais das histonas, dissecando o papel das modificações pós-traducionais das proteínas nas vias de sinalização nuclear.

Leips, Jeff
Mapeamento genético de características quantitativas, mapeamento de associação para identificar os efeitos do polimorfismo natural em genes candidatos na variação fenotípica.

Lu, Hua
Caracterizando a função de genes que regulam a imunidade inata de plantas e dissecando redes de sinalização de defesa.

Mendelson, Tamra
Reconstrução filogenética da sistemática filogenética molecular de famílias de genes.

Miller, Stephen
Identificação e caracterização de transposons para marcação de importantes locais de desenvolvimento em Volvox carteri.

Padmanabhan, Achuth
Estamos interessados ​​em compreender como as alterações nos oncogenes-chave e supressores de tumor afetam a progressão do câncer de ovário.

Robinson, Phyllis
Meu programa de pesquisa usa as técnicas de biologia molecular para explorar relações de função de estrutura de pigmentos visuais.

Schreier, Harold
Ecologia microbiana molecular, fisiologia e genética.

Starz-Gaiano, Michelle
Usamos estratégias genéticas de perda de função e ganho de função em Drosófila para identificar novos genes envolvidos na migração celular e para entender melhor as vias moleculares necessárias para o movimento celular.

Sutton, Laurie
Nós estudamos o papel dos receptores acoplados à proteína G (GPCRs) na regulação dos estados normais e de doença, bem como os mecanismos regulatórios que modulam a responsividade do GPCR em nível molecular.

Vonhoff, Fernando
Estamos interessados ​​em como diferentes vias genéticas e níveis de atividade elétrica nos neurônios regulam o desenvolvimento, a estabilização e o envelhecimento da rede neuronal em Drosophila.

Walker, Nykia
Vamos estudar as alterações transcricionais facilitadas por tumores primários para promover a metástase do câncer. Investigaremos vários mecanismos de sinalização celular usados ​​por tumores para se comunicarem com outras células. Usaremos técnicas de bioinformática, proteômica e biologia molecular para elucidar a identificação e caracterização dos principais reguladores de metástase e dormência celular na medula óssea.


2. Teoria Básica

2.1 A teoria básica da genética clássica

A teoria básica associada à genética clássica forneceu explicações sobre a transmissão de características dos pais para os filhos. Morgan e seus colaboradores basearam-se em uma divisão conceitual entre a composição genética de um organismo, denominado seu genótipo, e sua manifestação observada é chamada de fenótipo (veja a entrada sobre a distinção genótipo / fenótipo). A relação entre os dois foi tratada como causal: o genótipo em conjunto com o ambiente produz fenótipo. A teoria explicava a transmissão de diferenças fenotípicas de pais para filhos seguindo a transmissão de diferenças genéticas de geração em geração e atribuindo a presença de características alternativas à presença de formas alternativas de genes.

Ilustrarei o modo clássico de raciocínio explicativo com um exemplo histórico simples envolvendo a mosca da fruta Drosophila melanogastor. Vale enfatizar que o modo de raciocínio ilustrado por esse exemplo histórico ainda é um modo importante de raciocínio na genética hoje, incluindo o que às vezes é chamado de genética molecular.

Genes de Drosófila vêm aos pares, localizados em posições correspondentes nos quatro pares de cromossomos contidos em cada célula da mosca. O mutante da cor dos olhos conhecido como roxo está associado a um gene localizado no cromossomo II. Duas cópias desse gene, existindo na forma mutada ou normal do tipo selvagem, estão localizadas no mesmo locus (posição correspondente) nos dois segundos cromossomos. Formas alternativas de um gene que ocorre em um locus são chamadas alelos. A transmissão de genes de pais para filhos é realizada em um processo especial de divisão celular chamado meiose, que produz células de gameta contendo um cromossomo de cada conjunto pareado. O meio conjunto de cromossomos de um óvulo e o meio conjunto de um espermatozóide combinam-se durante a fertilização, o que dá a cada filho uma cópia de um gene de cada par de genes de sua mãe e uma cópia de um gene de cada par de genes de seu pai. .

As explicações sobre a transmissão de características relacionam a presença de genes alternativos (genótipo) à presença de características alternativas observáveis ​​(fenótipo). Às vezes, isso é feito em termos de relações dominantes / recessivas. A cor roxa dos olhos, por exemplo, é recessiva ao caractere selvagem (cor dos olhos vermelhos). Isso significa que voa com duas cópias do alelo roxo (a forma mutante do gene, que é designada pr) tem olhos roxos, mas heterozigotos, moscas com uma cópia do alelo roxo e uma cópia do alelo de tipo selvagem (designada +), têm olhos normais de tipo selvagem (como as moscas com duas cópias do alelo de tipo selvagem). Veja a Tabela 1.

Para ver como a teoria clássica explica a transmissão de traços, considere uma cruz de mulheres de olhos vermelhos com homens de olhos roxos que foi realizada pelos colaboradores de Morgan. Todos os descendentes tinham olhos vermelhos. Portanto, o traço de olhos vermelhos foi passado das fêmeas para todos os seus descendentes, embora os pais dos filhos do sexo masculino tivessem olhos roxos. A explicação clássica desse padrão de herança prossegue, como todas as explicações clássicas de padrões de herança, em dois estágios.

O primeiro estágio é responsável pela transmissão dos genes e ocorre da seguinte forma (Figura 1): cada filho recebeu uma cópia do cromossomo II de cada pai. Os cromossomos derivados da mãe devem conter o alelo de tipo selvagem (já que ambos os segundos cromossomos de cada mãe usada no experimento continham o alelo de tipo selvagem - isso era conhecido com base em experimentos anteriores). Os cromossomos derivados do pai devem ter contido o alelo roxo (já que os dois cromossomos secundários de todos os pais do sexo masculino continham o alelo roxo - isso foi inferido do conhecimento de que o roxo é recessivo para a cor dos olhos vermelhos). Portanto, todos os descendentes eram heterozigotos (pr / +) Tendo explicado a composição genética da progênie rastreando a transmissão dos genes dos pais para a prole, podemos prosseguir para o segundo estágio da explicação: fazer uma inferência sobre as aparências fenotípicas. Uma vez que todos os filhos eram heterozigotos (pr / +), e uma vez que o roxo é recessivo ao tipo selvagem, todos os descendentes tinham olhos vermelhos (o caractere do tipo selvagem). Veja a Figura 1.

Observe que o raciocínio aqui não depende da identificação da composição material, modo de ação ou função geral do gene subjacente. Depende apenas das ideias de que as cópias do gene são distribuídas de geração em geração e que a diferença no gene (ou seja, a diferença entre pr e +), seja qual for essa diferença, causa a diferença fenotípica. A ideia de que o gene faz a diferença precisa ser qualificada: diferenças no gene causam diferenças fenotípicas em contextos genéticos e ambientais particulares. Essa ideia é tão crucial e tantas vezes esquecida que merece ser articulada como um princípio (Waters 1994):

Princípio da diferença: diferenças em um gene clássico causam diferenças fenotípicas uniformes em contextos genéticos e ambientais particulares.

É importante notar também que o princípio da diferença fornece um meio de explicar a transmissão das características fenotípicas de uma geração para a seguinte, sem explicar como essas características são produzidas no processo de desenvolvimento de um organismo. Isso efetivamente permitiu que os geneticistas clássicos desenvolvessem uma ciência da hereditariedade sem responder a perguntas sobre o desenvolvimento.

A prática da genética clássica incluía a análise teórica de padrões de transmissão complicados envolvendo a recombinação de características fenotípicas. A análise desses padrões produziu informações sobre os processos biológicos básicos, como a mecânica cromossômica, bem como informações sobre o arranjo linear dos genes em grupos de ligação. Essas explicações teóricas não dependiam de ideias sobre o que são os genes, como os genes são replicados, o que os genes fazem ou como as diferenças nos genes geram diferenças nas características fenotípicas.

2.2 Respostas de nível molecular para questões deixadas para trás pela genética clássica

A pesquisa em biologia molecular e genética deu respostas às questões básicas deixadas sem resposta pela genética clássica sobre a constituição dos genes, o mecanismo de replicação dos genes, o que os genes fazem e a maneira como as diferenças gênicas geram diferenças fenotípicas. Essas respostas são expressas em termos de fenômenos de nível molecular e fornecem muito do básico teoria associada à genética molecular.

O que é um gene? Essa questão é tratada com mais detalhes na seção 4 deste artigo, mas uma resposta rápida é suficiente para os propósitos atuais: os genes são sequências lineares de nucleotídeos em moléculas de DNA. Cada molécula de DNA consiste em uma cadeia dupla de nucleotídeos. Existem quatro tipos de nucleotídeos no DNA: guanina, citosina, timina e adenina. O par de cadeias de nucleotídeos em uma molécula de DNA se torce na forma de uma dupla hélice. As duas cadeias da hélice são ligadas por ligações de hidrogênio entre nucleotídeos de cadeias adjacentes. A ligação de hidrogênio é específica para que uma guanina em uma cadeia esteja sempre localizada próxima à citosina na cadeia adjacente (e vice-versa) e a timina em uma cadeia esteja sempre localizada próxima à adenina (e vice-versa). Portanto, a sequência linear de nucleotídeos em uma cadeia de nucleotídeos em uma molécula de DNA é complementar à sequência linear de nucleotídeos na outra cadeia da molécula de DNA. Um gene é um segmento de nucleotídeos em uma das cadeias de uma molécula de DNA. É claro que nem toda sequência de nucleotídeos no DNA é um gene - segmentos de DNA são identificados como genes de acordo com o que fazem (veja abaixo).

Como os genes são replicados? A ideia de que os genes são segmentos em uma dupla hélice de DNA fornece uma resposta direta a essa pergunta. Os genes são replicados fielmente quando as cadeias emparelhadas de uma molécula de DNA se desenrolam e novas cadeias são formadas ao longo das fitas de separação pelo emparelhamento de nucleotídeos complementares. Quando o processo está completo, duas cópias da dupla hélice original foram formadas e, portanto, os genes na molécula de DNA original foram efetivamente replicados.

O que os genes fazem? Grosso modo, os genes servem como modelos na síntese de moléculas de RNA. O resultado é que a sequência linear de nucleotídeos em uma molécula de RNA recém-sintetizada corresponde à sequência linear de nucleotídeos no segmento de DNA usado como molde. Diferentes moléculas de RNA desempenham diferentes papéis funcionais na célula, e muitas moléculas de RNA desempenham o papel de molde na síntese de moléculas polipeptídicas. Os polipeptídeos recentemente sintetizados são sequências lineares de aminoácidos que constituem proteínas e as proteínas desempenham uma ampla variedade de papéis funcionais na célula e no organismo (e no ambiente). A capacidade de um polipeptídeo funcionar de maneiras específicas depende da sequência linear de aminoácidos da qual é formado. E essa sequência linear corresponde à sequência linear de tripletos de nucleotídeos no RNA (códons), que por sua vez corresponde à sequência linear de nucleotídeos em segmentos de DNA, e este último segmento é o gene desse polipeptídeo.

Como as diferenças nos genes causam diferenças nas características fenotípicas? A modesta resposta dada acima à pergunta & lsquoO que os genes fazem? & Rsquo fornece a base para explicar como as diferenças nos genes podem causar diferenças nas características fenotípicas. Uma diferença na sequência de nucleotídeos de um gene resultará na diferença na sequência de nucleotídeos das moléculas de RNA, que por sua vez pode resultar em uma diferença na sequência de aminoácidos de um polipeptídeo. As diferenças nas sequências lineares de aminoácidos em polipeptídeos (e nas sequências lineares de nucleotídeos em moléculas de RNA funcionais) podem afetar os papéis que desempenham na célula e no organismo, às vezes tendo um efeito que é observável como uma diferença fenotípica. As mutações (diferenças em genes) identificadas pelo grupo Morgan (por exemplo, a mutação roxa) foram rotineiramente identificadas como diferenças nas sequências de nucleotídeos no DNA.

2.3 Distinguir entre teorias básicas e fundamentais da genética molecular

A resposta modesta à pergunta "O que os genes fazem?" É que eles "codificam" para "ou" quodeterminam "as sequências lineares em moléculas de RNA e polipeptídeos sintetizados na célula. (Mesmo essa resposta modesta precisa ser qualificada, porque as moléculas de RNA são frequentemente combinadas e editadas de maneiras que afetam a sequência linear de aminoácidos no eventual produto polipeptídico.) Mas os biólogos também ofereceram uma resposta muito menos modesta. A resposta mais ousada é parte de uma teoria fundamental abrangente. De acordo com esta teoria, os genes são entidades "quofundamentais" que "quodirecionam" o desenvolvimento e o funcionamento dos organismos pela "coprodução" de proteínas que, por sua vez, regulam todos os processos celulares importantes. Freqüentemente, afirma-se que os genes fornecem & ldquothe informação & rdquo, & ldquothe planta & rdquo, ou & ldquothe programa & rdquo para um organismo. É útil distinguir essa varredura, fundamental teoria sobre o papel supostamente fundamental dos genes dos modestos, teoria básica sobre o que os genes fazem com relação à síntese de RNA e polipeptídeos.


Genética molecular

O departamento de Genética Molecular é chefiado por Roland Kanaar e se concentra em como a integridade do DNA é mantida pela resposta ao dano do DNA, um processo central para os problemas atuais de câncer e doenças relacionadas ao envelhecimento.

Nosso departamento tem uma longa história e reputação mundial na compreensão dos mecanismos da resposta ao dano ao DNA desde o nível molecular definido até o contexto complexo dos processos fisiológicos. Seus estudos fundamentais de mecanismos moleculares fornecem a base para o design racional e desenvolvimento de novas terapias direcionadas e sustentação da saúde baseada em evidências.

Nossas ambições

  • Abordar os aspectos mecanicistas moleculares fundamentais da resposta ao dano ao DNA, buscando abordagens complementares e entrelaçadas nos níveis molecular e celular.
  • Fornecer uma base racional para melhorar as abordagens existentes e desenvolver novas e inovadoras terapias de precisão para o câncer e doenças relacionadas ao envelhecimento.
  • Traga para a clínica os melhores critérios e ferramentas para a seleção individual de pacientes para terapia de precisão relacionada ao câncer.
  • Desenvolva ferramentas de prognóstico confiáveis ​​para o tratamento de câncer e doenças relacionadas ao envelhecimento. Educar e treinar a próxima geração de cientistas da vida multidisciplinares e profissionais de saúde.

Nossa missão

Geramos um conhecimento mecanístico novo e fundamental sobre a resposta a danos no DNA por meio de pesquisas multidisciplinares. À medida que colaboramos com nossos colegas na clínica, pretendemos desenvolver novas terapias direcionadas para aumentar a qualidade de vida dos pacientes com câncer e aumentar o tempo de vida saudável de uma população idosa.

Investigadores Principais

Pesquisa de reparo de DNA para tratamento otimizado de tumor

Recombinação homóloga e metabolismo DSB

Estresse de transcrição e estabilidade do genoma

Radiobiologia da terapia com radionuclídeos direcionados

Tecnologia de célula única para biologia do câncer

Estresse de replicação de DNA e instabilidade do genoma

Reparo de excisão de nucleotídeo

Remodelação e replicação da cromatina

Mecanismos de reparo de DNA e doenças

Nanomáquina molecular de reparo de quebra de DNA

Optogenética e métodos de imagem

Análise de imagens e métodos de aprendizado de máquina para bioimagem quantitativa

Mecanismos moleculares do envelhecimento cardiovascular

Imagem molecular in vivo de câncer e doenças cardiovasculares

Linhas de Pesquisa

O foco central da pesquisa do Departamento de Genética Molecular do Erasmus University Medical Center de Rotterdam é a resposta a danos no DNA. Analisamos isso por meio de uma abordagem integrada desde o nível molecular até os processos fisiológicos do corpo, no contexto do câncer, do envelhecimento e das doenças relacionadas ao envelhecimento.

As quatro linhas de pesquisa subjacentes ao tema central são:

  1. Mecanismos moleculares da resposta a danos no DNA
  2. Função celular da resposta a danos no DNA
  3. A resposta a danos no DNA no câncer
  4. A resposta a danos no DNA no envelhecimento

O Departamento de Molecular abriga 18 Pesquisadores Principais que contribuem para as quatro linhas de pesquisa. A distribuição listada de Pesquisadores Principais nas linhas de pesquisa é fluida, devido às colaborações intradepartamentais e ao fato de que os projetos frequentemente abrangem diferentes linhas de pesquisa.

Linha de Pesquisa 1 Mecanismos moleculares da resposta a danos no DNA

Esta linha de pesquisa aborda os aspectos mecanicistas moleculares fundamentais da resposta ao dano do DNA, com foco na recombinação homóloga, reparo de ligações cruzadas entre cadeias e reparo de incompatibilidade. Os mecanismos moleculares são estudados aplicando e desenvolvendo (molécula única) técnicas e análises bioquímicas e biofísicas, análises proteômicas avançadas e técnicas de imagem molecular de ponta para identificar as interações moleculares dinâmicas que são responsáveis ​​pela montagem e desmontagem do fábricas moleculares que guardam e reparam o genoma.

  • Descreva quantitativamente a dinâmica da proteína BRCA2 (tempo, espaço, mudanças de forma) usando um conjunto de técnicas, incluindo microscopia de força de varredura (SFM), fluorescência de reflexão interna total (TIRF) -SFM e espectroscopia de força.
  • Compreender o modo de ação e função das regiões desordenadas internamente em BRCA2 no contexto de sua interação com RAD51.
  • Caracterizar e compreender a função de novos componentes identificados no interactoma BRCA2.
  • Descreva quantitativamente a via de reparo de DNA incompatível (reconhecimento, comunicação ao longo do DNA, excisão, síntese de reparo) por meio da integração de resultados de experimentos bioquímicos e biofísicos e simulação de computador.


O objetivo final é definir e dissecar os circuitos moleculares de reparo de danos ao DNA e sua integração em processos celulares (ver Linha de Pesquisa 2, abaixo). Este conhecimento é fundamental para a identificação de alvos moleculares para a concepção de novas intervenções baseadas em mecanismos e manipulações desses processos. Isso fornecerá a base para melhorar as abordagens existentes e desenvolver terapias de precisão totalmente novas e inovadoras para o câncer e doenças relacionadas ao envelhecimento.

Linha de Pesquisa 2 Função celular da resposta a danos no DNA

No nível celular, os processos de reparo de danos ao DNA em células (vivas) são monitorados em tempo real para ver como eles detectam danos ao DNA e procedem à montagem e desmontagem do mecanismo de reparo. Aplicamos as mais recentes técnicas de super-resolução e análises de rastreamento de partícula única para entender a interação entre as diferentes vias de resposta a danos no DNA e sua integração na fisiologia da célula.

  • Identifique as causas e consequências funcionais da inibição da transcrição devido a danos no DNA e das respostas celulares ao estresse de transcrição.
  • Dissecar a interação funcional entre o reparo do DNA e a remodelação da cromatina na estabilidade do genoma, câncer, resistência à quimio e estresse de replicação do DNA (induzido por terapia).
  • Compreender os mecanismos subjacentes à proteção do garfo de replicação e seu papel na prevenção da tumorigênese.
  • Caracterizar sistemicamente e funcionalmente as respostas de danos ao DNA em relação à quimioterapia com o objetivo (final) de melhorar o tratamento do câncer.
  • Compreender a organização de reparo de DNA específico de tecido usando modelos de diferenciação in vitro e in vivo (células iPS) para avançar em direção a uma compreensão completa da patogênese dos distúrbios de reparo de DNA.
  • Estabelecer padrões de alta qualidade de ensaios de reparo de DNA e genotipagem para diagnósticos baseados em pesquisas de distúrbios de reparo de DNA.

Linha de Pesquisa 3 A resposta a danos no DNA no câncer

Muitos tratamentos anticâncer importantes são baseados nas propriedades de matar células de agentes que danificam o DNA. A eficácia de tais tratamentos depende das características da resposta ao dano ao DNA nas células tumorais. A resposta ao dano do DNA é quase invariavelmente comprometida em tumores, e isso pode ser explorado para desenvolver melhores métodos de seleção de pacientes, orientar tratamentos de câncer direcionados e projetar novos tratamentos de câncer de precisão. Com base em uma extensa análise da resposta ao dano ao DNA em cultura de células, o departamento desenvolveu um pipeline de clínica para laboratório para pacientes com câncer de mama. Isso permite testar, em um ensaio ex vivo funcional, aspectos da resposta ao dano ao DNA em fatias viáveis ​​(organotípicas) de material tumoral de pacientes individuais.

  • Identifique as vias celulares envolvidas no reparo de danos ao DNA induzidos por diferentes qualidades de radiação (radiação alfa e radiação beta versus raios X) e a eficácia biológica da radiação.
  • Aumente a eficácia da terapia com radionuclídeos de alvo molecular através de uma combinação com inibidores de reparo de DNA.
  • Desenvolver ensaios funcionais para prever a resposta da terapia à medicina personalizada em pacientes com câncer.
  • Desenvolva abordagens Cancer-on-Chip para estudar as respostas da terapia em tempo real.
  • Desenvolver tecnologia de microscopia de triagem de alta geração de última geração para aplicações de células únicas para investigar as características genéticas, proteômicas e transcriptômicas de células cancerosas especialmente selecionadas (semelhantes a tronco) em uma população.

Linha de Pesquisa 4 A resposta a danos no DNA no envelhecimento

O dano ao DNA não apenas estimula a mutagênese e, portanto, a carcinogênese, mas também constitui uma das principais causas de disfunção celular, morte celular e senescência celular - tudo o que impulsiona o processo de envelhecimento. Como resultado, muitos distúrbios inatos devido a deficiências genéticas nas vias de resposta a danos no DNA exibem uma forte predisposição ao câncer e / ou sintomas de envelhecimento prematuro. O departamento investiu na geração de uma série abrangente de mutantes de camundongos portadores de defeitos de engenharia em genes de reparo específicos, alguns dos quais imitam precisamente o defeito de pacientes com deficiência de reparo de DNA. Esses mutantes de camundongos revelaram-se extremamente informativos & ndash, eles imitam as síndromes humanas correspondentes e também permitem uma visão detalhada da complexa etiologia das síndromes de reparo humano. Esta forte conexão entre o acúmulo de danos ao DNA e envelhecimento acelerado, mas verdadeiramente genuíno, foi descoberta como uma troca entre câncer e envelhecimento. Nossa coleção de mutantes progeróides de camundongos geneticamente modificados, que é única no mundo, oferece ao departamento uma vantagem competitiva exclusiva. Agora, estamos usando-os para desenvolver estratégias de intervenção para as doenças associadas aos sintomas relacionados ao envelhecimento.

  • Elucidar o papel do dano ao DNA e do estresse de transcrição associado no processo de envelhecimento.
  • Identifique como as intervenções nutricionais e antienvelhecimento controlam a carga de danos ao DNA, o reparo de danos ao DNA e a sinalização.
  • Identifique como os danos ao DNA levam a doenças relacionadas à idade, como demência, doença de Parkinson e doença cardiovascular e doenças cardiovasculares.
  • Elucidar como o dano ao DNA interfere nos mecanismos da doença, como perda de proteostase, senescência e células-tronco.
  • Desenvolva ferramentas de genômica e software para entender o acúmulo de danos ao DNA e o reparo do DNA no envelhecimento na resolução de nucleotídeos e no nível de uma única célula.

Mais informações podem ser encontradas em:

Projetos

Resposta a danos no DNA em tumores de pacientes com câncer de endométrio

Idealmente, no futuro, após um teste pré-clínico em uma amostra de tumor de um paciente individual, uma terapia feita sob medida para o paciente será escolhida com as melhores perspectivas, evitando, assim, terapias inativas. Uma vantagem importante seria um tratamento menos tóxico com menos efeitos colaterais para o paciente, o que poderia potencialmente se repetir dependendo de alvos biológicos específicos.

Mecanismos da resposta ao dano do DNA

Esta linha de pesquisa aborda os aspectos mecanísticos fundamentais da resposta ao dano ao DNA, com atenção especial ao reparo do DNA por recombinação homóloga.

O impacto e a aplicação da resposta ao dano ao DNA no câncer

Many important anti-cancer treatments are based on the cell killing properties of DNA-damaging agents. The efficacy of such treatments depends on characteristics of the DNA damage response in tumor cells.


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Basics of Molecular Biology and Genetics

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☑ Basics of Molecular biology and Genetics

☑ DNA Isolation and Purification

☑ Preparation of Cell Extract

☑ Purification and Concentration of DNA

☑ Identification and Quantification of isolated DNA

Molecular biology é o estudo do molecular underpinnings of the processes of replicação, transcrição, tradução, and cell function.

Genética é o estudo de como genetic differences affect organisms. Genética attempts to predict how mutations, individual genes and genetic interactions can affect the expression of a phenotype.

This DNA purification guide addresses general information on the basics of DNA extraction, plasmid preparation and DNA quantitation, as well as how optimized purification techniques can help increase your productivity, so you spend less time purifying DNA and more time developing experiments and analyzing data.

In today’s world of DNA analysis by multiplex and real-time PCR, the importance of high-quality, purified DNA cannot be underestimated. Finding a suitable DNA isolation system to satisfy your downstream application needs is vital for the successful completion of experiments.

This course is dedicated to learn the basics of Molecular Biology and understand the principle involved in DNA isolation and its process in details:

To know the various sources of DNA,

To understand the steps involved in DNA separation,

To review the techniques used for identification of isolated DNA,

To review the procedure for quantification of isolated DNA.

Understanding the basic Genetic markers

DNA isolation and purification are designed to deal with basic principles of molecular biology and genetics. After understanding the basic terminologies and processes in genetics

This course is very useful for Employees working in Laboratories, Hospitals, Pharmaceutical or Biotech companies, Doctors (Pathologists, Microbiologists, MBBS, BAMS, BHMS) or Medical Students, Life-Sciences graduates and Post Graduates.

Jehangir Centre for Learning (JCL) is a division of Jehangir Clinical Development Centre (JCDC) which is a leading clinical research centre in India. We bring to you specialized courses in Healthcare. Candidates interested in learning about Molecular Biology and Molecular Genetics can take up this course.


MolGenT: The Molecular Genetics Tutor

The science of molecular genetics has revolutionized the way in which we live our lives. A wide variety of applications have been developed over the last half century since Watson and Crick first proposed that DNA, the genetic material of all organisms, is a double helix. For example, molecular cloning techniques developed during the 1970s allow researchers to produce many copies of specific genes and study the functions of each. This is especially useful when studying genetically inherited diseases such as cancer, and also has led to the birth of biotechnology. The polymerase chain reaction, or PCR, is another method by which a very large number of copies of a particular DNA sequence may be produced. PCR amplification of DNA can be accomplished without the use of cloning, and has had not only a great impact on molecular genetics, but also on medicine, diagnostics, and even forensics. DNA fingerprinting is a useful aid for determining probability of guilt among criminal suspects. Since each person’s DNA produces a unique pattern when cut into fragments during the genetic fingerprinting process, and identification by this method is highly reliable. Genetic enhancement is an application of molecular genetics that aims to create larger and better plants and animals for human use and consumption. Another relatively new use of molecular genetics is that of animal cloning. Through this process it is now possible to create replicas of animals such as sheep by artificial laboratory methods. These new techniques of molecular genetics advance the frontiers of science but may also open many ethical debates. It is important as a student to understand how the field can impact society and help to steer a course for the benefit of mankind.

  1. clones, their molecules
  2. individual genes, their nucleotides
  3. many copies of specific genes, the functions of each
  4. radioactivity, signals
  1. building stronger bridges
  2. microscopy
  3. tradução
  4. comprehending genetically inherited diseases such as cancer
  1. PCR, genetic enhancement, and animal cloning
  2. PCR, DNA and RNA
  3. sterilization, cloning
  4. genetically engineering diseases such as cancer, staining, and PCR
  1. Preparation Cloning Reaction
  2. Primer Chain RNA
  3. Primary Cloning Repetition
  4. Reação em cadeia da polimerase
  1. As a signal.
  2. As a stain.
  3. For increasing the number of copies of a particular DNA sequence.
  4. For reacting with particular mRNA sequences.
  1. To make cells more visible under the microscope.
  2. To create larger and better plants and animals for human use and consumption.
  3. To generate genes that can be easily detected.
  4. For reacting with particular stains.
  1. To make science more interesting to the general public.
  2. To test the microbiome.
  3. To create replicas of animals by artificial laboratory methods.
  4. To make animals that are more domesticated.

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The potential of different molecular biology methods in tracking clones of Acinetobacter baumannii in an ICU setting

Propósito: This study aimed to characterize A. baumannii strains isolated from patients in an intensive care unit (ICU) setting. Molecular techniques were used to study clonal relatedness and determine a fast, efficient and cost-effective way of detecting persistent clones.

Metodologia: A. baumannii (n=17) were obtained in June and November 2015 from a single ICU setting in South India. DNA typing methods such as multilocus sequence typing (MLST), single-locus sequence-based typing (SBT) and DNA fingerprinting PCRs (M13, DAF4 and ERIC2) were employed to understand the association of clones. PCRs were performed for the antimicrobial resistance genes ISAba1-blaOXA-51-like, ISAba1-blaOXA-23-like, blaNDM-1, blaPER-7 and blaTEM-1, and the virulence genes cpa 1, cpa2 and pkf.

Resultados: The MLST showed some degree of corroboration with the other DNA typing methods. The M13 PCR was found to give better results than the other fingerprinting methods. ST848 (CC92) was the dominant strain isolated in both June and November. All isolates were blaOXA-51-like-positive, with 16 having ISAba1 upstream of the blaOXA-51-like and blaOXA-23-like genes. Genes such as blaNDM-1 (23 %, n=4), blaPER-7 (58.8 %, n=10), pkf (82 %, n=14), blaTEM-1 (5.8 %, n=1), cpa1 (5.8 %, n=1) and cpa2 (5.8 %, n=1) were also detected.

Conclusão: M13 PCR can be used in routine environmental surveillance for the detection of persistent antibiotic resistant clones in an ICU setting because of its reliability and simplicity. Further studies based on greater sample size, conducted at the multi-centre level, can give us a better understanding of the reliability of the molecular methods that can be used for the detection of persistent clones in the hospital setting.

Palavras-chave: A. baumannii DNA fingerprinting MLST ST848 single-locus sequence based typing.


Prefácio

Molecular biology of plants, in particular molecular genetics of plants, rapidly and greatly progressed in the 1980s. In this context, PCR (polymerase chain reaction) technology contributed significantly to this progress through isolation and identification of genes/nucleotide sequences, which could have applications in genetic engineering/phylogenetic analyses. Buckwheat ( Fagopyrum spp.), belonging to the family Polygonaceae, is an important crop in mountainous regions in the Himalayan countries, China, Korea, Japan, Russia, Ukraine, and parts of Eastern Europe, primarily because of its short growth span, capability to grow at high altitudes, and the high quality of protein contents of its grains. International Symposia on Buckwheat have been held every 3 years since 1980 and buckwheat scientists have exchanged information on new advances in buckwheat research. However, research into molecular biology has not kept pace with the advances, especially molecular genetics of other crops. As a result, buckwheat research into molecular analyses in such fields as genetics of economically important genes, molecular breeding of new buckwheat varieties, and analyses of nutritional elements of buckwheat are now falling behind the progress of major crops in agriculture. Furthermore, in my opinion, in many countries where buckwheat production and consumption are prominent, young buckwheat scientists have not progressed with time, that is to say, the generational change of buckwheat scientists is not being practiced well in these countries.


Assista o vídeo: BIOLOGÍA CELULAR Y MOLECULAR: 07: Técnicas de genética molecular (Agosto 2022).