Evoluční genomika : Eduard Kejnovský a Roman Hobza

semestrální volitelná přednáška (2/0, jarní semestr) pro studenty Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně

1. Vznik života

Kosmologická předehra. Atributy života. Vznik života. První genetické systémy na bázi proteinů, nukleových kyselin. Ribozymy. Vznik genetického kódu a proteosyntézy. Teorie jílů. Převzetí genetické role molekulami DNA. Panspermie a extremofilové. Zvláštnosti života a život na bázi křemíku a jiných rozpouštědel.

2. Relikty světa RNA a první genomy

Důkazy RNA světa. Vznik RNA světa. Evoluční osud prvních RNA replikátorů. Relikty světa RNA – tRNA (od replikace k proteosyntéze), ribozóm, spliceosom, snorposom, telomeráza, srpRNA, gRNA, vaultRNA, RNázaP. Viry a viroidy – funkční relikty světa RNA.

3. Evoluce genů

První geny. Anatomie genů. Původ nových genů. Mechanismy evoluce nových genů. Introny.

4. Evoluce genomů

Velikosti genomů a paradox hodnoty C. Genové rodiny, pseudogeny, orfony a počty genů. Uspořádání genů v genomech. Počty chromosomů u různých druhů. Syntenie a kolinearita. Úloha multiplikací v evoluci genomů. Regulační systém na bázi RNA.  Dynamika genomů.

5. Sobecká DNA

Podíl repetitivní DNA na velikosti genomů. Retroelementy. DNA transposony. Tandemové repetice. Mikrosatelity.

6. Genomy organel a promiskuitní DNA

Genomy organel jako pozůstatky prokaryotických organismů. Objev promiskuitní DNA. Migrace genů do jádra. Mechanismus přenosu genů do jádra. Genomy organel a vnitrobuněční parazité.

7. Interakce genomů

Parazitická DNA, restrikčně-modifikační systémy jako parazité. Viry. Vnitrobuněční parazité (Mycoplasma, Rickettsia) a jejich genomy. Obranný mechanismus trypanosomy. Ovlivnění pohlaví způsobené parazity (Wolbachia). Molekulární parazité živočichů a rostlin. Závody ve zbrojení, červená královna a rychlost evoluce. Pozitivní vliv parazitů na hostitele.

8. Evoluce sexuality. (A) Příčiny sexuality:rekombinace a sexualita. Rychlost evoluce a degenerativní procesy  u nerekombinující DNA – Mullerova rohatka (Mullers ratchet), genetické svezení se (genetic hitchhiking), selekce na pozadí (background selection). Haploidie a diploidie.

9. Evoluce sexuality. (B) Důsledky sexuality:mechanismy determinace pohlaví, vznik a evoluce pohlavních chromosomů. Historie lidských pohlavních chromosomů – záhadné palindromy na chromosomu Y, samčí geny jsou zálohované, Y se brání degeneraci, evoluční vrstvy na chromosomu Y. Papája – pohlavní chromosomy ve stádiu zrodu.

10. Meioza a rekombinace v evoluci genomů

Co je příčinou a co následkem.

11. Struktura a evoluce lidského genomu

Základní charakteristika. Genové rodiny v lidském genomu. Repetice v lidském genomu. Srovnání genomu člověka s genomem myši a šimpanze. Evoluce člověka.

12. Genomika – strategie a metody

Mapování genomů. Genomové knihovny, sekvenování a analýza sekvencí. Genomové projekty.