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.