TThe course consists of six independent lectures giving the students idea about the recent trends in genetics. The main subjects of the lectures are:
1. Gene dosage compensation in sex chromosomes and regulation of X chromosome inactivation in mammals
2. Gene therapy
3. Gene interactions and mechanisms of regulation of the tumor suppressor gene TP53
4. Immunogenetics: the principle of genome reorganization in B lymphocytes, extreme polymorphism of MHC antigens
5. Association studies in humans: identification of genes affecting quantitative traits
6. Oogenesis - recombination, aneuploidy, DNA repair, maternal age effect - influence on embryogenesis.
In 2025-26, lectures will be held on Friday, from 9:00 to 10:40, in the lecture room B312, at Viničná 7, 3rd floor.. Attendance at the lectures is recommended - 60% attendance is a condition for the exam in variant A.
The Moodle page is available at:
Moodle page: https://dl2.cuni.cz/course/view.php?id=6271
Password: Genetics2026
Last update: Schierová Michaela, RNDr., Ph.D. (08.03.2026)
urz se skládá ze šesti samostatných přednášek, které studentům přiblíží aktuální trendy v genetice. Hlavními tématy přednášek jsou:
Kompenzace genové dávky u pohlavních chromozomů a regulace inaktivace chromozomu X u savců.
Genová terapie.
Genové interakce a mechanismy regulace nádorového supresoru TP53.
Imunogenetika: princip reorganizace genomu v B-lymfocytech, extrémní polymorfismus MHC antigenu.
Asociační studie u člověka: identifikace genů ovlivňujících kvantitativní znaky.
Oogeneze – rekombinace, aneuploidie, oprava DNA, efekt věku matky – vliv na embryogenezi.
V akademickém roce 2025–26 se přednášky konají v pátek od 9:00 do 10:40 v posluchárně B312 (Viničná 7, 3. patro). Účast na přednáškách je doporučena – 60% docházka je podmínkou pro připuštění ke zkoušce ve variantě A.
Last update: Schierová Michaela, RNDr., Ph.D. (09.03.2026)
Requirements to the exam
Exam, option1: oral or written(according to your preference).
You will choose 1 topic from these 6 ones, you get 2-3 questions to this(0-45 points)
Option 1 is available only for students who are present at least at 4 lectures (the student presentation date is not included)! and who prepare a presentation.
Exam , option 2:in case you do not prepare your presentation:
You will choose 1 topic from these 6 ones, you get 2-3 questions to this+
1 topic will be selected by random (0-45 points each topic)
You can get extra- points for assignments ( max. 25 points in total) and for presentation over recent genetic topic (max. 30 points)
GRADING:
70-100 excellent
50-69 very good
35-49 good
Last update: Schierová Michaela, RNDr., Ph.D. (09.03.2026)
Syllabus -
X inactivation: X inactivation and embryology,The Inactivation center XIC,basic functional elements – mainly Xist, Escape genes, Skewing in X inactivation
Gene therapy: Principles, main features, CRISPR Cas9 applications,iPSC and gene therapy, Vectors, SElected examples of gene therapy protocols
Immunogenetics: MHC (Major histocompatibility complex) antigens - hyper-polymorphic genes, haplotypes, population genetics, Antibody coding genes: B lymphocytes: specific gene structure and gene arrangement, Hypermutation, Allelic exclusion, T cell receptor genes, CAR-T antigens
GWAS: Definition, SNP genotype and phenotypic effect, The usage for quantitative traits, Main parametres of GWAS, Result analysis, Examples of GWAS
Meiosis: Age-Related ChromosomeSegregation Errors: cytoskeleton or chromosome defects: Time effect - cohesins, Spindle, absence of centrosomes, Cross over efficiency,, Oplasma volume and SAC inefficiency (Spindle AssemblyCheckpoint ), Oocyte maturation and its regulation, Main results of preimplantation analyses
Last update: Schierová Michaela, RNDr., Ph.D. (09.03.2026)
Inaktivace chromozomu X: Inaktivace X a embryologie, centrum inaktivace X (XIC), základní funkční elementy – zejména Xist, geny unikající inaktivaci (escape genes), nerovnoměrná (skewed) inaktivace X.
Genová terapie: Principy, hlavní rysy, aplikace CRISPR/Cas9, iPSC (indukované pluripotentní kmenové buňky) a genová terapie, vektory, vybrané příklady protokolů genové terapie.
Tp53: Struktura genu, mutace, funkce p53, regulace a interakce (MDM2, ARF, ATM, histonacetyltransferáza).
Imunogenetika: MHC (hlavní histokompatibilní komplex) antigeny – hyperpolymorfní geny, haplotypy, populační genetika; geny kódující protilátky: B-lymfocyty: specifická struktura a uspořádání genů, hypermutace, alelická exkluze; geny pro T-buněčný receptor, CAR-T antigeny.
GWAS (Celogenomové asociační studie): Definice, SNP genotyp a fenotypový účinek, využití pro kvantitativní znaky, hlavní parametry GWAS, analýza výsledků, příklady GWAS.
OOgeneze a aneuploidie: Chyby v segregaci chromozomů související s věkem matky: defekty cytoskeletu nebo chromozomů; vliv času – koheziny, dělící vřeténko, absence centrozomů, efektivita cross-overu, objem ooplasmy a neúčinnost SAC (kontrolní bod sestavení vřeténka), zrání oocytu a jeho regulace, hlavní výsledky preimplantačních analýz.
Last update: Schierová Michaela, RNDr., Ph.D. (09.03.2026)
Learning outcomes -
Upon successful completion of this course, the student:
1. Lyonization and X-Chromosome Regulation
Describes the differences in 3D structure, gene expression, and epigenetic chromatin modifications between the active (Xa) and inactive (Xi) X chromosomes.
Explains the X-chromosome counting mechanism involving the Rnf12 factor and the role of escape genes (genes bypassing inactivation).
Defines the term X-skewing and analyzes the causes and consequences of non-random inactivation within the organism.
Proposes an experimental genome modification (e.g., in a mouse model) designed to selectively influence the probability of inactivation for a specific parental X chromosome.
2. Gene Therapy
Distinguishes between the principles and strategic approaches in the therapy of autosomal dominant (AD) and autosomal recessive (AR) disorders.
Categorizes gene therapy methods based on the delivery route (in vivo vs. ex vivo), vector type, and mechanism of action (direct vs. suppressor therapy).
Evaluates the criteria and risks necessary for the approval and initiation of a new gene therapy approach in human medicine.
Analyzes specific cases of gene therapies from scientific literature and identifies the primary technological and biological obstacles to their implementation.
3. Oogenesis and Meiosis
Explains the molecular causes of the maternal age effect on the increased frequency of aneuploidy in offspring.
Interprets the limited functionality of the Spindle Assembly Checkpoint (SAC) in oocytes and its impact on genomic stability.
States the relationships between the frequency and distribution of recombination sites (crossing-over) and the risk of chromosomal mis-segregation.
Compares the progression and consequences of standard meiosis with the mechanism of reverse meiosis.
4. The p53 Tumor Suppressor and Cellular Regulation
Distinguishes the impact of gain-of-function and loss-of-function mutations in the TP53 gene on the process of oncogenesis.
Describes the structural organization of the TP53 gene and lists the key post-translational modifications of the p53 protein that affect its stability and activity.
Analyzes the p53 regulatory network and explains the interactions with MDM2, ARF, and ATM proteins and the effector protein p21.
Applies skills in working with bioinformatics databases (e.g., COSMIC) to determine mutation frequency and the functional impacts of changes in p53 pathways.
5. GWAS and the Genetics of Complex Traits
Explains the principle of Genome-Wide Association Studies (GWAS) and clarifies the relationship between identified polymorphisms (SNPs) and actual causative genes within the context of linkage disequilibrium.
Proposes a GWAS analysis strategy for a specific phenotype (e.g., blindness, obesity).
Classifies the architecture of complex traits and compares genetic determinism across different diseases (e.g., diabetes vs. body weight).
Considers the advantages and disadvantages of performing GWAS in humans compared to model organisms.
6. Immunogenetics
Identifies the main features of genes encoding antibodies and explains the mechanisms (e.g., V(D)J recombination) through which the extreme diversity of the immune response is achieved.
Compares the structure and function of MHC Class I and MHC Class II gene products.
Last update: Schierová Michaela, RNDr., Ph.D. (09.03.2026)
Po úspěšném absolvování přednášky Novinky v genetice (MB140P19E) student
1. Lyonizace a regulace inaktivace chromozomu X
Popisuje rozdíly ve 3D struktuře, genové expresi a epigenetických modifikacích chromatinu mezi aktivním (Xa) a inaktivním (Xi) chromozomem X.
Vysvětluje mechanismus počítání chromozomů X zahrnující faktor Rnf12 a roli „escape“ genů (genů unikajících inaktivaci).
Definuje pojem X-skewing (vychýlená inaktivace) a analyzuje příčiny a důsledky nenáhodné inaktivace v rámci organismu.
Navrhuje experimentální modifikaci genomu (např. na myším modelu) navrženou k selektivnímu ovlivnění pravděpodobnosti inaktivace konkrétního parentálního chromozomu X.
2. Genová terapie
Rozlišuje principy a strategické přístupy v terapii autosomálně dominantních (AD) a autosomálně recesivních (AR) onemocnění.
Kategorizuje metody genové terapie podle způsobu doručení (in vivo vs. ex vivo), typu vektoru a mechanismu účinku (přímá vs. supresorová terapie).
Hodnotí kritéria a rizika nezbytná pro schválení a zahájení nového přístupu genové terapie v humánní medicíně.
Analyzuje konkrétní případy genových terapií z vědecké literatury a identifikuje hlavní technologické a biologické překážky jejich implementace.
3. Oogeneze a aneuploidie
Vysvětluje molekulární příčiny vlivu věku matky na zvýšenou frekvenci aneuploidií u potomků.
Interpretuje omezenou funkčnost kontrolního bodu sestavení dělicího vřeténka (SAC) v oocytech a jeho dopad na genomovou stabilitu.
Uvádí vztahy mezi frekvencí a distribucí rekombinačních míst (crossing-over) a rizikem chybné segregace chromozomů.
Porovnává průběh a následky standardní meiózy s mechanismem reverzní meiózy.
4. Tumor supresor p53 a buněčná regulace
Rozlišuje dopad mutací typu „gain-of-function“ (získání funkce) a „loss-of-function“ (ztráta funkce) v genu TP53 na proces onkogeneze.
Popisuje strukturní organizaci genu TP53 a uvádí klíčové posttranslační modifikace proteinu p53, které ovlivňují jeho stabilitu a aktivitu.
Analyzuje regulační síť p53 a vysvětluje interakce s proteiny MDM2, ARF, ATM a efektorovým proteinem p21.
Aplikuje dovednosti při práci s bioinformatickými databázemi (např. COSMIC) k určení frekvence mutací a funkčních dopadů změn v drahách p53.
5. GWAS a genetika komplexních znaků
Vysvětluje princip celogenomových asociačních studií (GWAS) a objasňuje vztah mezi identifikovanými polymorfismy (SNP) a skutečnými kauzálními geny v kontextu vazebné nerovnováhy.
Navrhuje strategii GWAS analýzy pro konkrétní fenotyp (např. slepota, obezita).
Klasifikuje architekturu komplexních znaků a porovnává genetický determinismus u různých onemocnění (např. diabetes vs. tělesná hmotnost).
Zvažuje výhody a nevýhody provádění GWAS u lidí ve srovnání s modelovými organismy.
6. Imunogenetika
Identifikuje hlavní rysy genů kódujících protilátky a vysvětluje mechanismy (např. V(D)J rekombinace), jejichž prostřednictvím je dosahováno extrémní diverzity imunitní odpovědi.
Porovnává strukturu a funkci produktů genů MHC I. a II. třídy.
Last update: Schierová Michaela, RNDr., Ph.D. (09.03.2026)
