Studiefiche Vanaf academiejaar 2014-2015 Gentechnologie en moleculaire diagnostiek (I000367) Cursusomvang (nominale waarden; effectieve waarden kunnen verschillen per opleiding) Studiepunten 5.0 Studietijd 135.0 u Contacturen 60.0 u Aanbodsessies en werkvormen in academiejaar 2014-2015 A (semester 1) werkcollege: PC-klasoefeningen excursie hoorcollege practicum begeleide zelfstudie Lesgevers in academiejaar 2014-2015 Gheysen, Godelieve Kyndt, Tina Van Damme, Els LA14 LA14 LA14 Aangeboden in onderstaande opleidingen in 2014-2015 Bachelor of Science in de bio-ingenieurswetenschappen (afstudeerrichting cel- en genbiotechnologie) 3.75 u 6.25 u 23.75 u 20.0 u 6.25 u Verantwoordelijk lesgever Medelesgever Medelesgever stptn 5 aanbodsessie A Onderwijstalen Nederlands Trefwoorden Kloneringstechnieken, expressievectoren, cDNA- en genomische banken, DNA-, RNAen proteine-analyse technieken, PCR toepassingen, moleculaire merkers, genisolatie, gen- en genoomanalyse Situering Moleculaire biotechnologie wordt enerzijds gebruikt om organismen gericht te veranderen en daartoe moet in eerste instantie het gewenste DNA gekloneerd worden. Anderzijds wordt een waaier van moleculaire technieken gebruikt om levende organismen te bestuderen en om individuen of eigenschappen te kunnen identificeren. Daartoe zijn een hele reeks methoden op punt gesteld, en nieuwe technieken worden continu ontwikkeld. In dit opleidingsonderdeel komen een veelheid aan moleculaire technieken en hun toepassingen aan bod, waarbij naast de basisconcepten ook ingegaan wordt op meer recente trends. Inhoud I. INLEIDING I.1. Genoom I.2. Genexpressie I.3. Basistechnieken DNA-analyse I.4. Basisprincipes recombinant DNA II. DNA-HYBRIDISATIE II.1. Algemene principes van hybridisatie II.2. Southern of DNA-gel blotting II.3. Probetechnologie, detectie-mogelijkheden II.4. In situ DNA-hybridisatie II.5. Koloniehybridisatie II.6. Hybridisatie-array (chip) technologie (Goedgekeurd) 1 III. PCR & Q-PCR III.1. Basisprincipes PCR III.2. Problemen inzake specificiteit, accuraatheid en contaminaties III.3. Technische varianten van PCR III.4. Niet-PCR-amplificatiemethoden III.5. Semi-quantitatieve PCR, Q-PCR en droplet digital PCR (ddPCR) III.6. Een PCR-gebaseerde DNA-fingerprinttechniek in meer detail: AFLP III.7. Nog enkele voorbeelden van PCR-toepassingen IV. TECHNIEKEN VOOR DE ANALYSE VAN GENEXPRESSIE IV.1. RNA-extractie en run on IV.2. Analyse van transcripten via hybridisatie IV.3. Transcriptoomanalyse via sequentie-analyse IV.4. Q-RT-PCR IV.5. RNA-“fingerprints” IV.6. Samenvatting transcript- & transcriptoomanalyse IV.7. Reportergenen IV.8. Eiwitanalyse V. IDENTIFICATIE EN ANALYSE VAN GENEN V.1. Inleiding V.2. Identificatie van gen op basis van DNA-gelijkenis V.3. Identificatie van genen op basis van expressiepatroon V.4. Identificatie van gen op basis van het gecodeerde eiwit (via antilichaam of functie). V.5. Identificatie op basis van mutant of polymorfisme. V.6. Moleculaire/biochemische analyse van een gen V.7. Functionele analyse van een gen door uitschakeling of overexpressie VI. ANALYSE GENETISCHE VARIATIE VIA DNA-POLYMORFISMEN VI.1. Moleculaire merkers inleiding VI.2. De eerste moleculaire merkeranalyse: RFLP VI.3. Tegenwoordig gebruikte technieken (toepasbaar over gans genoom) VI.4. Specifieke DNA-regio’s voor specifieke doeleinden VI.5. Toepassing van moleculaire merkers bij plantenveredeling of fokprogramma’s van dieren VI.6. Vergelijkend overzicht moleculaire merkers voor verschillende toepassingen VI.7. Merker-geassisteerde veredeling of biotechnologie? VII. RECOMBINANT DNA VII.1. Restrictie-enzymen VII.2. Andere enzymes: ligasen, kinasen en fosfatasen, nucleasen, polymerasen,... VII.3. Ligatie en transformatie VII.4. cDNA en cDNA banken VII.5. Genomische banken VII.6. Klone-analyse VIII. KLONINGSVECTOREN EN HUN TOEPASSINGEN VIII.1. Basisvectoren en vectoren voor speciale toepassingen VIII.2. Expressievectoren voor de productie van eiwitten VIII.3. Expressievectoren voor de productie van eiwitten in prokaryoten VIII.4. Expressievectoren voor de productie van eiwitten in gist VIII.5. Yeast-two-hybrid VIII.6. Expressievectoren voor de productie van eiwitten in insectencellen VIII.7. Expressievectoren voor de productie van eiwitten in dierlijke cellen VIII.8. Expressievectoren voor de productie van eiwitten in planten VIII.9. Voorbeelden van recombinante eiwitten: enzymen, vaccins, therapeutica,... IX. ANALYSE VAN EIWITTEN IX.1. Extractie en opzuivering van eiwitten IX.2. Elektroforese van eiwitten IX.3. Detectie en kwantitatieve bepaling van eiwitten met behulp van antilichamen IX.4. Tandem-affiniteitszuivering (Tandem affinity purification, TAP) IX.5. In vitro transcriptie- en translatiesystemen X. HIGH THROUGHPUT (Goedgekeurd) 2 SEQUENCING X.1. NGS of 2nd generation sequencing: gebaseerd op amplified single molecule sequencing X.2. Next Next generation Sequencing of Third generation sequencing: single molecule sequencing X.3. Vergelijking tussen de verschillende methoden: X.4. Toepassingen van high throughput sequencing Oefeningen: PC-practicum, PCR, RT-PCR en Q-PCR, reportergenen, excursies naar bedrijf/instituut,… Begincompetenties Met succes gevolgd hebben van het opleidingsonderdeel I001838 - Biochemie en moleculaire biologie of de erin beoogde competenties op een andere manier hebben verworven Eindcompetenties De student - is in staat de meest geschikte moleculaire techniek te kiezen voor een bepaald doel - kan verschillende analysetechnieken vergelijken met hun specifieke eigenschappen, voor- en nadelen Creditcontractvoorwaarde Toelating tot dit opleidingsonderdeel via creditcontract is mogelijk mits gunstige beoordeling van de competenties Examencontractvoorwaarde Dit opleidingsonderdeel kan niet via examencontract gevolgd worden Didactische werkvormen Begeleide zelfstudie, excursie, hoorcollege, practicum, werkcollege: PC-klasoefeningen Leermateriaal Er is een syllabus beschikbaar. Powerpoint via minerva. Referenties Vakinhoudelijke studiebegeleiding Bijkomende uitleg kan bekomen worden via email of Minerva of persoonlijk contact tijdens de oefeningen. Evaluatiemomenten periodegebonden en niet-periodegebonden evaluatie Evaluatievormen bij periodegebonden evaluatie in de eerste examenperiode Schriftelijk examen met open vragen, mondeling examen Evaluatievormen bij periodegebonden evaluatie in de tweede examenperiode Schriftelijk examen met open vragen, mondeling examen Evaluatievormen bij niet-periodegebonden evaluatie Participatie, verslag Tweede examenkans in geval van niet-periodegebonden evaluatie Examen in de tweede examenperiode is enkel mogelijk in gewijzigde vorm Eindscoreberekening Hoorcollege: periodegebonden evaluatie 80% Practicum en werkcollege: niet-periodegebonden 20% De examinator kan de student die zich onttrekt aan de practica, de excursie, de periodegebonden en/of niet-periodegebonden evaluaties voor dit opleidingsonderdeel niet-geslaagd verklaren. (Goedgekeurd) 3