1. Základy genetiky

Maxam & Gilbertova
 
metoda se vyhodnocuje podobným způsobem (elektroforeticky), ovšem reakce, 
při které vznikají různě dlouhé oligonukleotidy, nevyuţívá polymerace podle vzorového vlákna, ale 
specifického chemického štěpení DNA za určitými nukleotidy.
 
Výsledky mapování
 
Výsledky zkoumání genomu jsou různé (výsledky nejznámějšího projektu 
- 
přečtení lidského genomu 
- 
najdete v kapitole 
Genetika člověka). Existují genové mapy, které jsou vytvořeny na základě výpočtů, 
vycházejících ze zákonů genové vazby (vzdálenosti v centiMorganech 
- 
cM). Existují také fyzické 
mapy, zaloţené na přesné pozici genu v sekvenci DNA (vzdálenosti v párech bází 
- pb). Znalost 
kompletní sekvence genomu je nesmírně uţitečná, sama však pro přesnou lokalizaci všech genů 
nestačí. Velké mnoţství genů (přesněji jejich mutovaných forem) bylo objeveno aţ jako původci 
různých dědičných onemocnění. I obecně platí, ţe nejlépe funkci genu poznáme, kdyţ mutací tento 
gen vyřadíme z funkce.
 
Vzhledem k tomu, ţe z etických důvodů nelze provádět cílenou mutagenezi a některé další pokusy na 
člověku, jsou pro další výzkum lidského genomu nedocenitelné výsledky získané u jiných organismů, 
které jsou potom porovnávány s dosavadními výsledky výzkumu u člověka (komparativní genomika).
 
3)
 
Genová terapie 
 
Moţnosti genové terapie
 
Geneticky podmíněné choroby
 
jsou stále velkým problémem moderní lékařské vědy. U velkého 
mnoţství z nich jiţ známe příčinu (tedy mutaci konkrétního genu 
- 
genů), ovšem tuto příčinu nejsme v 
současné době schopni vyléčit 
- 
neexistence kauzální terapie
. Současná medicína nabízí mnoho 
moţností symptomatické léčby, kdy se snaţíme různými způsoby zlepšit průběh nemoci. Tato léčba 
však neléčí samotnou podstatu choroby a tak je pacient na této léčbě často závislý po celý ţivot.
 
Symptomatická léčba zahrnuje:
 

 
Dodání chybějícího enzymu u enzymopatií
 

 
Dodání jiných chybějících látek (substrátů, proteinů...)
 

 
Vyvar
ování se substrátu, který nelze správně metabolizovat (speciální diety)
 

 
Chirurgické zákroky
 

 
Farmakologické ovlivnění narušených fyziologických procesů
 

 
Farmakologické zlepšení kvality ţivota
 


 
Jiné ovlivnění fyziologických procesů nebo kvality ţivota (přístroje, pomůcky)
 

 
Transplantace chorobou poškozeného orgánu
 
Během posledních let dochází k prudkému rozvoji molekulární biologie. Na přečtení lidského genomu 
navazují pokroky v proteomice a farmakogenomice. Nové znalosti nám umoţňují nejen zlepšovat 
stávající léčebné postupy, ale dávají i naději do budoucna, kdy snad budeme schopni léčit přímo 
příčinu dědičných onemocnění. Genová terapie bude v budoucnosti moţná léčit i většinu nádorových 
onemocnění.
 
Genová terapie
 
znamená vpravení genetické informace do buněk za účelem léčebného účinku. 
Ačkoliv u některých pacientů byla jiţ genová terapie úspěšně pouţita (jako první se pomocí genové 
terapie léčily určité typy těţkých imunodeficitů), stále se jedná spíše o experimentální terapii, která s 
sebou můţe nést řadu vedlejších efektů. Co vlastně musí být splněno, abychom mohli zahájit genovou 
terapii? 
1) 
Musíme znát přesnou příčinu genetické choroby. Tedy musíme znát přesný gen(y), jeho 
umístění, povahu produktu a hlavně mechanizmus
patologického účinku
. Patologicky totiţ 
můţe působit jak deficit normálního genového produktu, tak i pozměněný produkt mutovaného 
genu. Samozřejmostí je znalost přesné sekvence zdravého genu. Pro současnou 
experimentální genovou terapii jsou vybírány choroby, pro které jiná léčba neexistuje a které
 
mají velmi těţký, často letální průběh.
 
2) 
S ohledem na výše uvedené poţadavky musíme mít správně vytvořenou strategii genové 
terapie. Pokud je patologický nedostatek genového produktu, potom stačí dodatečné zařazení 
nemutovaného genu kamkoliv do genomu příslušných buněk. Pokud však patologicky působí 
pozměněný produkt mutovaného genu, potom je nutné buď
 
opravit mutovaný gen
 (to by 
byla pravá kauzální terapie 
- 
odstranění příčiny) nebo zablokování tohoto genu (odstranění 
genu, zamezení transkripce...). S tím souvisí i zajištění fyziologické aktivity tohoto genu 
(posílení, nebo utlumení transkripce, je
-
li potřeba).
 
3) 
Součástí strategie je i volba vhodného vektoru (nosiče) a vytipování cílových buněk genové 
terapie. 
4) 
S ohledem na jistou kontroverznost této terapie je třeba provádět genovou terapii pouze 
pokud je úspěšně otestována a schválena k pouţití. K podstoupení experimentální terapie je 
vţdy potřeba souhlas pacienta (či jeho zákonného zástupce). Pro uţití genové terapie budou v 
budoucnosti pravděpodobně přijaty zákonné i podzákonné normy.
 
Samotné provedení genové terapie zahrnuje:
 
1) 
Vytvoření genetické informace (metodami
 
rekombinantní DNA), která je určená pro transport 
do buněk.
 
2) 
Vytipování buněk, do kterých bude upravená genetická informace vnesena. Genová tera
pie 
se můţe provádět jak
 in vivo 
(kdy jsou cílové buňky po celou dobu součástí organismu), tak
 in 
vitro 
(kdy jsou cílové buňky z těla organismu nejprve odebrány a po provedení genové terapie 
opět vráceny na své místo v organismu).
 
3) 
Výběr vhodného vektoru (nosiče), který bude pouţit pro vpravení genetické informace do 
cílových buněk. Moţností je mnoho 
- 
např. mechanické metody (mikrojehly), chemické či 
fyzikální metody (specifickým způsobem umoţní průnik gen. informace cytoplazmatickou 
membránou), samotná DNA
 
či DNA v komplexech s různými molekulami. V současnosti se 
však nejvíce vyuţívá
 
virových vektorů
 
(jde zejména o adenoviry a retroviry, které mají 
schopnost inzerce své gen. informace do genomu hostitelské buňky). Do virových kapsid je 
zabudována terapeutická gen. informace (virová gen. inf. je odstraněna) a virové vektory jsou 
aplikovány.
 
4) 
Po provedení genové terapie je třeba pacientův stav pečlivě monitorovat a všímat si jak 
zlepšování zdravotního stavu, tak i nástupu případných komplikací.
 

 
Nevýhody genové terapie
 
Výhody genové terapie se zdají být nesporné. Existují však i stinné stránky této metody (odvolávám se 
na současný stav; je snaha tyto negativa zmírnit či eliminovat). Je to například:
 

 
Velmi vysoká finanční náročnost takovéto terapie.
 

 
Technická a technologická náročnost.
 

 
Nízká úspěšnost terapie, pokud jsou problémy s "uchycením" vnášené genetické informace.
 

 
Při pouţití virových vektorů je genetická informace do genomu vloţena víceméně náhodně. 
Vnesený gen tak můţe narušit sekvenci jiného genu (narušení protoonkogenu nebo tumor
-
supresorového genu můţe spustit maligní transformaci buňky).
 

 
Genová terapie je eticky problematická.
 
V budoucnosti by genová terapie mohla nejen zachraňovat ţivoty pacientům s těţkými genetickými 
chorobami či rakovinou, ale mohla by zpříjemnit ţivot i mnoha dalším lidem, jejichţ choroba sice není 
natolik závaţná, ale stejně jsou odkázáni na podpůrnou terapii. Bude však potřeba přesně vymezit 
hranici mezi tím, na co je ještě etické genovou terapii pouţít a na co uţ ne. Budou v budoucnosti "děti 
na objednávku"? Budeme si moc určit barvu očí, vlasů či výšku našich dětí? Pokud budeme umět 
vytvářet děti bez genetických chorob 
- 
nemohly by tyto děti být také fyzicky zdatnější? Dočkáme se éry 
superlidí?
 
 
Odpověď nám dá aţ budoucnost. Dle mého názoru se však nesmíme dočkat doby, kdy by se z 
genové terapie stal takový obchod, jakým je dnes třeba plastická chirurgie. Vylepšení genomu na 
objednávku a jen pro majetné by bylo vyloţené pošlapání současných nadějí.
 
 

11.
 
 Slovníček 
 
A 
Adenin 
6-amin
opurin; purinová báze, přítomná v DNA i RNA
 
AIDS 
Acquired immunodeficiency syndrome - 
syndrom získané imunodeficience, způsobený virem 
HIV (Human immunodeficiency virus) 
Alela 
Konkrétní forma genu, vyskytující se ve specifickém lokusu
 
AMC 
viz Amniocentéza
 
Amniocentéza
 
Invazivní zákrok vyuţívaný k získání plodové vody a buněk k cytogenetickému vyšetření plodu
 
Anafáze
 
Fáze buněčného dělení, při které dochází k rozestupu chromosomů k pólům buňky
 
Apoptóza
 
Programovaná buněčná smrt; na rozdíl od nekrózy nepoškozuje okolní buňky
 
Arabidopsis thaliana 
Huseníček rolní 
- 
rostlina z čeledi brukvovitých; modelový organismus genetického výzkumu
 
Autosomy 
Somatické chromosomy 
- 
všechny chromosomy mimo chromosomy pohlavní
 
B 
B generace 
Generace zpětného kříţení (backcross) 
- mezi jedincem F generace a P generace 
Bakteriofág
 
Virus napadající bakterie
 
Barrovo tělísko
 
Optickým mikroskopem pozorovatelná "hrudka" chromatinu, která představuje inaktivovaný X 
chromosom (vyskytuje se u jedinců s více neţ jedním X chromosomem 
- 
běţně tedy u ţen)
 
Bivalent 

Sdruţený pár homologních zdvojených chromosomů pozorovatelný během meiotické profáze; 
někdy téţ nazývaný tetráda
 
C 
cDNA 
Complementary DNA - 
DNA vzniklá zpětným přepisem z RNA do DNA; vyuţívaná v cDNA 
knihovnách
 
Caenorhabdis elegans 
Mal
á hlístice slouţící jako modelový organismus genetického výzkumu
 
Centromera 
Místo primárního zaškrcení chromosomu, odděluje krátké a dlouhé raménko
 
Crossing-over 
Proces rekombinace mezi homologními chromosomy během profáze meiotického dělení
 
CVS 
Chorionic villus sampling - 
viz odběr choriových klků
 
Cytosin 
2-oxo-4-
aminopyrimidin; pyrimidinová báze, přítomná v DNA i RNA
 
D 
Denaturace 
Proces, při kterém se dvoušroubovice DNA (vlivem teploty nebo iontů solí) rozpojí na 
jednotlivá vlákna (zrušení vodíkových můstků)
 
DGGE 
Denaturing gradient gel electrophoresis - 
jedna z metod přímé DNA diagnostiky, vyuţívající 
elektroforézu na gelu s denaturačním činidlem
 
Dihydrouridin 
Jedna z minoritních bazí, přítomná v D kličce tRNA
 
Diktyotene 
Stádium klidu nedokončené meiotické profáze, ve kterém se lidský oocyt nachází aţ do 
případné ovulace
 
Diplotene 
4. fáze profáze I. meiotického dělení
 
Disjunkce 
Proces rozchodu chromosomů k opačným pólům buňky během buněčného dělení
 
Disrupce 

Porucha prenatálního vývoje, způsobená negativním
 
mechanickým vlivem vnějšího prostředí 
na normálně se vyvíjející orgán
 
DNA 
Kyselina deoxyribonukleová
 
Drosophila melanogaster 
Octomilka - 
malá muška slouţící jako modelový organismus genetického výzkumu
 
Dysplasie 
Porucha prenatálního vývoje jedince, způsobená abnormálním uspořádáváním buněk ve 
vyvíjejícím se orgánu
 
E 
Enzymy 
Biokatalyzátory 
- 
je jim věnována kapitola
 Enzymy 
Eufenika 
Zlepšování fenotypu postiţených jedinců
 
Eugenika 
Zlepšování genofondu populace sniţováním frekvence neţádoucích alel
 
Euchromatin 
Dekondenzovaný chromatin (je zde transkripční aktivita), jevící se světle v optickém 
mikroskopu 
Exon 
Oblast genu přepisovaná do RNA, která obsahuje sekvence skutečně kódující proteiny
 
F 
F1 generace 
Filiální generace 
- 
vzniká kříţením P generací; kříţením
 
F1 jedinců vznikají F2 jedinci atd.
 
Fenotyp 
Soubor všech dědičných znaků jedince; více či méně pozorovatelný projev genotypu
 
Fetus 
Plod; u člověka je jako plod označován vyvíjející se jedinec starší 3 měsíců
 
FISH 
Fluorescent in situ hybridization - fluore
scenční in situ hybridizace 
- 
metoda přímé detekce 
specifického úseku genomu pomocí fluorescenčně značené sondy
 
G 
Gameta 

Pohlavní buňka s haploidní sadou chromosomů; splynutím samčí a samičí gamety vzniká 
zygota 
Gen 
Specificky umístěná jednotka dědičné informace, kódující sekvenci pro tvorbu proteinového 
produktu 
Genofond 
Soubor všech genů v populaci určitého druhu
 
Genom 
Soubor veškeré dědičné informace buňky nebo jedince
 
Genomika 
Oblast genetiky, zabývající se genomem určitého organismu; úkolem bývá sekven
ovat genom 
organismu a vyuţívat tyto informace v dalších oblastech genomiky (proteomika, 
farmakogenomika, nutrigenomika...) 
Genotyp 
Genetická výbava jedince; podmiňuje fenotyp
 
Gonosomy 
Pohlavní chromosomy; nejsou homologní; jejich kombinace v buňce podmiňuje pohlaví 
jedince 
Guanin 
2-amino-6-
oxopurin; purinová báze, přítomná v DNA i RNA
 
H 
HA 
Heteroduplex analysis - 
heteroduplexová analýza; metoda přímé DNA diagnostiky, zaloţená 
na tvorbě heteroduplexů mutovaného a nemutovaného vlákna
 
Haplotyp 
Skupina alel na 
jednom chromosomu, které jsou děděny spolu (nedochází mezi nimi k 
rekombinaci) 
Hemizygot 
Jedinec pouze s jednou alelou sledovaného genu; typické pro muţe vzhledem ke genům 
umístěným na X chromosomu
 
Heterochromatin 
Kondenzovaný chromatin (neprobíhá zde transkripce), jevící se tmavě v optickém mikroskopu
 
Heterozygot 
Jedinec, jehoţ alely sledovaného genu jsou navzájem různé
 

Histony 
Bazické proteiny, spoluvytvářející stavbu chromatinu a celých eukaryotických chromosomů
 
HLP 
Histon like proteins - 
histonům podobné proteiny 
- 
prokaryotické proteiny, které zastávají u 
prokaryot podobnou funkci jako histony u eukaryot 
Homeoboxové geny
 
Geny s vysoce konzervovanou doménou (homeodoménou), která se relativně nezměněná 
vyskytuje u většiny organismů; HOX geny jsou významné morfogeny, určující ontogenetický 
vývoj jedince
 
Homozygot 
Jedinec, jehoţ alely sledovaného genu jsou stejné
 
HUGO 
Human Genome Organisation - 
organizace pro mapování lidského genomu 
-
http://www.hugo-
international.org/
 
Hybridizace 
Proces spojování dvou komplementárních vláken DNA podle pravidel o párování bází; takto 
můţe například hybridizovat specifická sonda s vyšetřovaným vláknem DNA
 
Ch 
Chiasmata 
Překříţení, viditelná během meiotické profáze v místech, kde došlo ke crossing
-overu 
Chloroplast 
Semiautonomní organela rostlin, schopná fotosyntézy; obsahuje vlastní genetickou informaci
 
Chromosom 
Pentlicovitý útvar tvořený DNA a bílkovinami, nejlépe viditelný v kondenzovaném stavu během 
mitózy nebo meiózy eukaryotických buněk
 
I 
Inbreeding 
Kříţení příbuzných jedinců
 
Imprinting 
Specifické označování určitých sekvencí DNA pomocí methylace bází; díky tomuto fenoménu 
lze odlišovat, zda je takto označený chromosom mateřského nebo otcovského původu
 
Inosin 
Nukleotid, o
bsahující deaminovaný adenin 
- hypoxanthin (6-
oxypurin); vyskytuje se v menším 
mnoţství v tRNA
 

Intron 
Oblast genu přepisovaná do RNA, která neobsahuje sekvence skutečně kódující proteiny; je 
vyštěpena během posttranskripčních úprav u eukaryot
 
ISH 
In situ hybridization - 
in situ hybridizace; metoda detekce specifické sekvence pomocí 
značené sondy in situ (třeba na podloţním sklíčku)
 
IVF 
In vitro fertilization - 
oplodnění ve zkumavce
 
K 
Kancerogen 
Látka schopná vyvolat nádorové bujení
 
Karyotyp 
Chromosomální výbava buňky nebo jedince
 
Kinetochora 
Úsek na centromeře, do kterého se upínají mikrotubuly dělícího vřeténka během mitózy či 
meiózy
 
Kolchicin 
Původem rostlinný alkaloid, pouţívaný v cytogenetice jako "vřeténkový jed", schopný zadrţet 
buňku v metafázi mitotického dělení (za účelem snadnějšího pozorování chromosomů)
 
L 
Leptotene 
1. fáze profáze I. meiotického dělení
 
Lokus 
Místo (pozice) určitého genu na chromosomu
 
M 
Malformace 
Porucha prenatálního vývoje jedince, postihující zpravidla pouze jeden orgán; bývá 
po
dmíněna geneticky
 
Meióza
 
Redukční dělení (ve skutečnosti pouze I. meiotické dělení je redukční; II. meiotické dělení je 
stejně jako mitóza dělení ekvační); díky němu vznikají haploidní buňky (gamety)
 
Metafáze
 
Fáze buněčného dělení, během které se chromosomy staví do středové (ekvatoriální) roviny
 
Mitochondrie 

Semiautonomní organela eukaryotických buněk; obsahuje vlastní genetickou informaci a 
slouţí jako energetické centrum buňky
 
Mitóza
 
Ekvační dělení; vznikají jím buňky se shodnou chromosomální výbavou (diploidní)
 
mRNA 
Messenger RNA - 
mediátorová RNA; slouţí jako matrice pro proteosyntézu
 
mtDNA 
Mitochondriální DNA 
- 
genetická informace, uchovávaná v kruhové molekule DNA 
mitochondrií
 
Mus musculus 
Myš domácí 
- 
modelový organismus vyuţívaný v genetickém výzkum
u 
Mutace 
Změna v sekvenci DNA; pokud neznemoţňuje rozmnoţování jedince, pak je dědičná
 
Mutagen 
Faktor vnějšího prostředí, schopný zapříčinit mutace v genetické informaci organismu
 
N 
Nekróza
 
Neprogramovaná buněčná smrt, způsobená virovou nebo bakteriální infekcí, nebo jinými 
nepříznivými vnějšími vlivy; enzymy z rozpadlé buňky mohou poškozovat buňky okolní
 
Nondisjunkce 
Proces chybného rozestupu chromosmů při mitóze nebo meióze
 
Nukleoid 
Jaderný ekvivalent 
- 
prokaryotické "jádro" tvořené především jedinou cirkulární molekulou 
DNA 
Nukleolus 
Jadérko je součást eukaryotického jádra, tvořená především RNA a proteiny, odpovědná za 
syntézu ribozomální RNA
 
Nukleosom 
Základní struktura chromatinu, tvořená osmi histony, obtočenými DNA o délce 143 párů bází
 
Nukleus 
Jádro; buněčná organela obsahující naprostou většinu buněčné genetické informace
 
O 
Odběr choriových klků
 

Invazivní metoda slouţící k získání buněk s genetickou informací plodu z choriových klků. Je 
zatíţena vyšším rizikem neţ amniocentéza, ale buňky se rychleji
 
kultivují.
 
Onkogeny 
Geny, jejichţ mutace způsobí neřízené dělení buňky a stává se tak základem pro nádorové 
bujení; jediná funkční kopie onkogenu nestačí udrţet buněčnou regulaci v normálu
 
Oocyt 
Vajíčko; ţenská gameta
 
Operon 
Prokaryotická transkripční jednotka, kódující více proteinů najednou
 
P 
P generace 
Parentální generace 
- 
rodičovská generace
 
Pachytene 
3. fáze profáze I. meiotického dělení
 
PCR 
Polymerase chain reaction - 
polymerázová řetězová reakce; cyklická reakce, která umoţňuje 
mnohonásobné namnoţení poţadovaného úseku DNA
 
PKU 
Fenylketonurie - 
dědičná metabolická choroba způsobená deficiencí enzymu 
fenylalaninhydroxylasy 
Polymorfismus 
Pokud se v daném lokusu mohou v populaci vyskytovat minimálně dvě různé alely, z nichţ 
vzácnější alela se objevuje alespoň v 1% případů, potom je tento gen polymorfní
 
pre-mRNA 
Primární eukaryotická mRNA, která ještě neprošla postranskripčními úpravami
 
Profáze
 
První fáze buněčného dělení (u meiotického dělení se ještě rozděluje na další fáze), při které 
se chromosomy kon
denzují a spiralizují
 
Prometafáze
 
Přechod buněčného dělení z profáze do metafáze, charakterizovaný rozpadem jaderného 
obalu 
Promotor 
Signální sekvence v DNA, která je důleţitá pro nasednutí příslušné RNA
-
polymerasy a tím 
pádem pro rozeznání začátku transkr
ipce 

Proband 
Jedinec, na jehoţ ţádost je sestavováno genealogické schéma
 
Pseudouridin 
Minoritní báze, přítomná v ψ kličce tRNA
 
R 
Rattus norvegicus 
Potkan - 
modelový organismus slouţící v genetickém výzkumu
 
Renaturace 
Opětovná asociace denaturovaných vláken
 
dvoušroubovice DNA (opětovná tvorba 
vodíkových můstků mezi vzájemně komplementárními úseky)
 
Retrovirus 
Skupina RNA virů, schopné pomocí reverzní transkriptázy přepsat svou genetickou informaci 
do DNA, kterou následně mohou inzertovat do genomu hostitelské
 
buňky