NHẬP MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC - CHƯƠNG 4 ppt

CH
Ư
ƠNG
IV
CÁC ỨNG DỤNG CỦA
CÔNG NGHỆ GEN
I- KHAI THÁC DNA CÁC BỘ GEN
II- CÔNG NGHỆ RNA
III-CN PROTEIN TÁI TỔ HP
IV-CHẨN ĐOÁN PHÂN TỬ
V. CÁC VI SINH VẬT CHUYỂN GEN
VI. CÁC THỰC VẬT CHUYỂN GEN
VII. CÁC ĐỘNG VẬT CHUYỂN GEN
VII. CÁC ỨNG DỤNG CỦA KTDT ĐỐI VỚI
CON NG
Ư
ỜI
1. Genomics.
• Cho đến đầu những năm 1970, DNA là phân tử
của tế bào khó phân tích sinh hóa nhất. Đến nay,
DNA là phân tử dễ phân tích nhất : cóthểtách
từng đoạn đặc hiệu của bộ gen, nhân bản chúng
với số lượng vô hạn và giải kí tự chuỗi của chúng
ngay trong đêm. Từ 1990 đến nay, việc giải kí
tự chuỗi DNA của hàng loạt sinh vật mô hình đã
được thực hiện.
•I- KHAI THA
Ù
C DNA CA
Ù
C BO

Ä
GEN
Ca
ù
c
loa
ï
i
bản đồ :
a. Di
truyền tế
bào.
b. Liên
kết.
C. Vật
lý.
d. Kí tự
chuỗi
2. Proteomics.
• Proteomics nghiên cứu toàn bộ các phức hợp của protein
gồm : vò trí (localization), các biến đổi (modifications),
các tương tác (interactions), chức năng (function).
• Nếu như genomics giúp cho việc chẩn đoán sớm thì việc
ngăn ngừa và chữa trò nhiều bệnh sẽ nhờ các kết quả của
proteomics. Các nghiên cứu proteomics cho thấy ở một
số bệnh, phân tử protein ở người bình thường và người
bệnh không khác nhau, nhưng protein người bệnh thiếu
biến đổi sau dòch mã.
• Nghiên cứu proteomics khó hơn gấp nghìn lần

Taùp chớ Tin tửực kyừ thuaọt di truyen
3. BỘ GEN NG
Ư
Ơ
ØI
• 1. Dự án bộ gen người.
• Đầu năm 1990, chương trình giải trình tự
nucleotide bộ gen người (Human Genome
Project – HGP), bắt đầu với kinh phí 3 tỉ
USD trong 15 năm, kết thúc vào 2005.
Bieồu
tửụùng
boọ
gen
ngửụứi
a
) Ca
ù
c
mụ
c
tiêu cu
û
a
d
ư
ï
a
ù
n

• – Xác đònh tất cả các gen DNA người.
• – Giải kí tự chuỗi của hơn 3 tỉ cặp base (base
pair - bp) của DNA người.
• – Lưu giữ thông tin trong cơ sở dữ liệu
(databases).
• – Cải tiến công cụ phân tích dữ liệu.
• – Chuyển giao kó thuật cho tư nhân.
• – Vạch ra những vấn đề đạo đức, luật pháp và
xã hội (the ethical, legal, and social issues -
ELSI) cóthểnảy sinh từdựán.
b
) Nh
ư
õng mo
á
c
căn ba
û
n
trong công bo
á
kết quả :
• – Ngày 26/6/2000 : Công bố bản thảo hành động
(working draft) của nguyên bộ gen người (> 90%
với số base phân tích gấp 3 – 4 lần bộ gen).
• – Tháng 2/2001 : Các phân tích của bản thảo hành
động được công bố.
• – Ngày 14/4/2003 : Dự án bộ gen người hoàn
thành và tuyên bố kết thúc sớm 2 năm ở Hội nghò
khoa học của NIH kỉ niệm 50 năm chuỗi xoắn kép

DNA.
• Điều đáng kinh ngạc là số gen người
khoảng 35.000, ít hơn rất nhiều so với
dự kiến trước đây là 50.000 ĐẾN
140.000 gen, và nó chỉ khoảng gấp 2
lần nhiều hơn số gen của tuyến trùng
Caenorhabditis elegans (19.099 gen).
• + Tổng số gen khoảng 30000 , ít hơn
rất nhiều so với dự kiến là 50000 đến
140000 gen.
• + Gần như toàn bộ trình tự base
(99,9%) giống nhau một cách chính
xác ở tất cả mọi người. Điều này cho
thấy không có phân biệt chủng tộc.
• + Gần 50% các gen chưa biết chức
năng.
d
) Mo
ä
t
so
á
đ
ie
à
u ngoài d
ư
ï
k

ie
á
n
• – Ít hơn 2% (1,1
−
1,4%) bộ gen mã hoá
cho protein.
• – 5% đến 28% trình tự được phiên mã
ra RNA.
• – Các trình tự lặp lại (repeated
sequences) không mã hoá cho protein
(DNA rác) chiếm ít nhất 50% bộ gen
người.
e) Ca
ù
c
bie
á
n
dò va
ø
đ
o
ä
t bie
á
n
• Các nhà khoa học đã xác đònh được khoảng 1,4 –
2,0 triệu điểm có sự khác nhau 1 base trên DNA
giữa các cá thể người. Tính trung bình, giữa các

cá thể người khác nhau khoảng 1/1000 base. Sự
khác nhau này gọi là sự đa hình đơn nucleotide
(single nucleotide polymorphism – SNP). SNP là
những dấu chuẩn (markers) để xác đònh cơ sở di
truyền của nhiều bệnh và cung cấp thông tin về
phản ứng của từng cá thể trong chữa trò bệnh.
• Một lónh vực mới được hình thành là Y học cá thể
hóa (Individualized medecine).
• Sự phân tích SNP sẽ giúp tìm ra cơ sở di truyền
học trong sự khác nhau của từng người về khả
năng toán học, trí nhớ, thể thao,… .
•
f
) Thời
đ
a
ï
i sau bo
ä
g
en
Thời đại sau bộ gen (Post−Genomics Era) đã bắt
đầu với các dấu hiệu :
– Sử dụng các công cụ và công nghệ để khai thác
bộ gen người.
– Sinh học phát triển ở mức cao hơn như Sinh học
các hệ thống (the Systems Biology).
– Sự phát triển hàng loạt các công nghệ then chốt
(key tehnologies) mới như Tin
−

sinh học
(Bioinformatics), Biochip và microarrays, Công
nghệ sinh học nano (Nanobiotechnology),…
II. CÔNG NGHỆ RNA
– Thập niên 1980 : phát hiện ribozyme (1981) là
các RNA có khả năng xúc tác và quá trình splicing
trong phiên mã ở Eukaryotae cho thấy sự biến
động và vai trò tích cực của chúng.
• – Những năm 1990 : Các chức năng đa dạng
ngày càng rõ hơn, nhất là kiểm soát sau phiên mã
(posttranscriptional regulation). Phát hiện các
RNA mới như RNA interfering hay RNAi và
microRNA.
• – Từ 2000 : xác đònh mạng lưới RNA trong tế
bào và hình thành công nghệ RNA.
2. Antisense RNA (Phản RNA)
• Những RNA được sao chép từ mạch
bổ sung với mạch mã gốc tạo ra
mRNA có trình tự nucleotide ngược
chiều (do đó gọi là antisense).
3. RNA can thiệp (Interfering RNA –
RNAi) và microRNA
• Khi thêm RNA mạch kép (double strand RNA –
dsRNA) vào tế bào động vật thì gây hậu quả giảm
sự biểu hiện gen. Việc “làm gen im lặng” (“gene
silencing”) này, mà đặc biệt làm giảm nồng độ
mRNA mục tiêu đến 90%, là thuận nghòch vì
không biến đổi DNA tế bào. Hiện tượng này được

gọi là sự can thiệp RNA và chúng xảy ra một cách
tự nhiên ở ruồi, giun đất, thuỷ tức, cá vàng và
chuột.
• RNAi cung cấp cho các nhà nghiên cứu một
phương tiện có hiệu quả để đóng hay “làm im
lặng” sự biểu hiện của một gen và như vậy nó trở
thành công cụ đơn giản và thuận tiện cho xác đònh
chức năng gen và các tương tác sinh học giữa các
gen. Phương pháp đơn giản sản xuất siRNA, được
gọi là DNA đònh hướng RNAi (DNA directed RNA
interfering – ddRNAi)
4. Các ribozyme
• Ribozyme là các phân tử RNA có khả năng xúc
tác tự nhiên. Chúng có các vùng xúc tác và vùng
gắn cơ chất tách rời nhau.
• Phần xúc tác cắt RNA mục tiêu ở điểm đặc hiệu.
Bằng cách thay đổi vùng gắn cơ chất có thể cải
biến di truyền tạo ra ribozyme cắt một cách đặc
hiệu bất kì mRNA nào. Các ribozyme này có
nhiều triển vọng trong chữa trò ung thư và các
bệnh do virus mà chưa có vaccin hay thuốc hoá
chất cho điều trò. Ngoài ra, khi vi khuẩn đề
kháng thuốc gia tăng nhanh thì liệu pháp dùng
ribozyme đáng được quan tâm.