Inson genomini o'rganish. DNKni o'rganish usullari. Genomlarni ketma-ketligi. Zamonaviy genomika Genom usullari

DNKNI O'RGANISH USULLARI

1. DNKni to'qima homogenatidan ajratish uchun hujayra organoidlari va membranalarining bo'laklari santrifüj bilan olinadi. Proteinlar yo'q qilindi
proteazlar (proteinaz K ko'pincha ishlatiladi), eritmadan olinadi. Keyin DNK cho'ktiriladi, masalan, etanol bilan va supero'tkazgichni olib tashlagandan so'ng
DNK suyuqliklari bufer eritmasida eritiladi.

2. O'rta kattalikdagi DNK molekulasi tarkibida 150000000 nukleotid jufti va uzunligi 4 sm.
Shuning uchun DNK molekulalari eritmada paydo bo'ladigan siljish kuchlariga sezgir bo'lib, DNKni to'qimalardan ajratib olish jarayonida u parchalanadi. Natijada paydo bo'lgan DNK molekulalari aslidan ancha kichikroq, ammo baribir juda katta - minglab yoki o'n minglab tayanch juftliklari. Bunday molekulalar tadqiqot uchun noqulaydir va ular qo'shimcha ravishda parchalanishi kerak.

Parchalanish uchun cheklash fermentlari - bakteriyalardan ajratilgan fermentlar qo'llaniladi. Bakteriyalarda bu fermentlar ularga begona bo'lgan DNKni yo'q qilishda ishtirok etadi. Restriktazalar inson DNKida uchraydigan 4-6 nukleotidlarning (cheklash joylari) o'ziga xos ketma-ketliklarini "taniydi". Ko'p turli xil cheklash endonukleazalari ma'lum va ularning har biri o'z cheklash joyini "taniydi" (3.3-rasm).

Cheklov fermentlari to'plamidan foydalanib siz DNK molekulasini kerakli uzunlikdagi bo'laklarga bo'lishingiz mumkin. Masalan, taxminan 300 bp o'lchamdagi bo'laklar birlamchi tuzilmani o'rganish uchun qulaydir. Shuning uchun 150.000.000 bp.dagi butun DNK molekulasi. siz 500000 qismni kesib, har bir qismini alohida o'rganishingiz kerak.

Polimeraza zanjiri reaktsiyasi (PCR). Ba'zi tadqiqotlar katta miqdordagi yaxshi tozalangan yuqori molekulyar og'irlikdagi DNKni talab qiladi. PCR usuli DNKning in vitro kichik qismlarini tanlab sintez qilishga va 3-4 soat ichida o'rganilayotgan fragmentning bir necha million nusxasini olishga imkon beradi. DNK olish uchun ob'ektlar qon, to'qima biopsiyasi, tupurik, siydik, amniotik suyuqlik va boshqalar bo'lishi mumkin. Ushbu usul va uning DNK diagnostikasida qo'llanilishi 3.10 mavzusida batafsil muhokama qilinadi.

Gibridizatsiya. Gibridlanish usuli nuklein kislotalarning turlarga xosligini o'rganish uchun ishlatiladi. DNKning qizdirilganda denaturatsiya qilish qobiliyatiga (80-90 ° C) va sovutilganda qayta tiklanish qobiliyatiga asoslangan. Usul DNK-DNK va DNK-RNK gibridizatsiyasi uchun ishlatilishi mumkin. Gibridlanish usuli turli xil nuklein kislota namunalarining birlamchi tuzilishidagi o'xshashlik va farqlarni o'rnatishi mumkin.

Genomlarni ketma-ketligi.

Ko'pgina hollarda, sog'lom odam genomining ketma-ketligi kelajakda undagi ba'zi kasalliklarning rivojlanishini taxmin qilishga qodir emas. Ushbu ish natijalari saraton tadqiqotlari assotsiatsiyasining yillik yig'ilishida taqdim etildi va jurnalda nashr etildi Ilmiy tarjima tibbiyoti.

To'liq genom sekvensiyasi - bu odamning ikkala ota-onadan olgan barcha genlarini "kataloglashtirish" va DNKning zararlanishini tekshirish, bu odamning saraton va boshqa kasalliklarga moyilligini oshirishi mumkin. Genomlarni sekvensiya qilish qiymati doimiy ravishda pasayib borayotganligi sababli (hozirgi kunda protsedura narxi 1-3 ming AQSh dollarini tashkil etadi), ko'plab sog'lom odamlar bunday testdan o'tish va ma'lum bir kasallikka chalinish xavfini aniqlash haqida o'ylashni boshladilar. Biroq, Jons Xopkins Kimmel saraton tadqiqotlari markazi tadqiqotchilari ularni shoshilmaslikka chaqirishmoqda.

Olimlarning topilmalari genomlar ketma-ketligi tibbiy ahamiyatga ega emas degani emas. "Birinchidan, genomlarni tartiblash saraton kasalligi kabi oilaviy kasalliklarning eng yaxshi bashoratchisi bo'lib qolmoqda", deydi onkologiya professori Bert Vogelshteyn. - Ikkinchidan, shaxsning genomini batafsil o'rganish allaqachon davom etayotgan kasallik mexanizmini yaxshiroq tushunishga va uning uchun individual terapiyani aniqroq tanlashga yordam beradi. Biroq, sog'lom odamga nisbatan, gen ishonchli bashorat qilishdan to'xtaydi. ”

Tadqiqotchilar genom sekvensiyasidan o'tgan 5 mamlakatdan kelgan 50 mingdan ortiq egizaklarda 24 kasallikning rivojlanishini kuzatdilar. Natijalar shuni ko'rsatdiki, 23 kasallikda genom tahlillari salbiy natija berdi va ularning rivojlanish xavfini "past" deb tasnifladi. Ammo, professor Vogelshteynning so'zlariga ko'ra, bu bu odamda bu kasallik rivojlanmaydi degani emas. "Bu shunchaki uning shaxsiy xavfi populyatsiyada o'rtacha xavfdan bir oz past ekanligini anglatadi, bu juda muhim bo'lishi mumkin", deydi tadqiqotchi. "Shunday qilib, hatto salbiy natija ham kelajakda kasallikning yo'qligiga kafolat bermaydi." Shu bilan birga, 24 ta kasallikdan 4tasining xavfi - erkaklarda yurak kasalligi, otoimmun tiroidit, I tip diabet va Altsgeymer kasalligi - doimiy ravishda was holatlarda aniqlandi, bu genom sekansiyasini ushbu kasalliklarga moyilligini aniqlashning ishonchli vositasi deb atashga imkon beradi.

Zamonaviy genomika.

Uzoq vaqt davomida genomni gaploid xromosomalar to'plami deb atashgan. Ekstrakromosomal DNKning axborot roli haqida ma'lumot to'planishi "genom" atamasining ta'rifini o'zgartirdi. Hozirgi vaqtda bu hujayraning DNKning to'liq tarkibini anglatadi, ya'ni. barcha genlar va intergenik mintaqalar to'plami. Genom - bu shaxsning shakllanishi va faoliyati uchun ko'rsatmalarning to'liq to'plami deb hisoblash mumkin.

Genom qurilishining umumiy tamoyillari va ularning tarkibiy va funktsional tashkil etilishi genomika tomonidan o'rganilib, ular genlar va ekstragen elementlarning ketma-ketligini, xaritasini va identifikatsiyasini olib boradi. Genomika usullari biologik tizim va jarayonlarning yangi naqshlarini ochib berishga qaratilgan. Odam genomikasi molekulyar tibbiyotning asosi bo'lib, irsiy va irsiy bo'lmagan kasalliklarni tashxislash, davolash va oldini olish usullarini ishlab chiqish uchun juda muhimdir. Tibbiyot uchun patogen mikroorganizmlarning genomikasi sohasidagi tadqiqotlar juda muhimdir, chunki ular yuqumli jarayonning mohiyati va bakteriyalarning aniq maqsadlariga qaratilgan dori vositalarini yaratishga yordam beradi.

Genomika, "yosh" bo'lishiga qaramay, deyarli bir nechta mustaqil sohalarga bo'linadi: strukturaviy, funktsional, qiyosiy, evolyutsion, tibbiy genomika.

Strukturaviy genomika genomlardagi nukleotidlarning ketma-ketligini o'rganadi, genlarning chegaralarini va tuzilishini, intergenik mintaqalarni va boshqa strukturaviy genetik elementlarni (promotorlar, kuchaytiruvchilar va boshqalar) aniqlaydi, ya'ni. tananing genetik, fizik va transkript xaritalarini tuzadi.

Funktsional genomika. Funktsional genomika sohasidagi tadqiqotlar har bir gen va genom mintaqasining funktsiyalarini, ularning hujayra tizimidagi o'zaro ta'sirini aniqlashga qaratilgan. Shubhasiz, bu turli hujayralardagi oqsil birikmalarini o'rganish orqali amalga oshiriladi. Ushbu tadqiqot sohasi proteomika deb ataladi.

Qiyosiy genomika turli xil organizmlar genomlari tuzilishidagi o'xshashlik va farqlarni ularning tuzilishi va ishlashining umumiy qonuniyatlarini aniqlashtirish maqsadida o'rganadi.

Evolyutsion genomika genomlarning evolyutsion yo'llarini, genetik polimorfizm va bioxilma-xillikning kelib chiqishini va gorizontal gen almashinuvining rolini tushuntiradi. Inson genomini o'rganishga evolyutsion yondashuv gen komplekslari, individual xromosomalarning shakllanish davomiyligi, uning qismlari barqarorligi, yaqinda kashf etilgan genomning "nomuvofiqligi" elementlari, irqning shakllanishi jarayoni va irsiy patologiya evolyutsiyasini aniqlashga imkon beradi.

Tibbiy genomika klinik va profilaktika tibbiyotining amaliy muammolarini inson genomlari va patogen organizmlar (masalan, irsiy kasalliklarning diagnostikasi, genoterapiya, patogenlar virulentligi sabablari va boshqalar) to'g'risidagi bilimlarga asoslangan holda hal qiladi.

Tirik tabiat evolyutsiyasining barcha bosqichlari, shubhasiz, DNKning axborot tizimida (va ba'zi jonzotlar uchun - RNKda), shuningdek, naslni saqlab qolish konservativ funktsiyasini bajarish uchun hujayrada tashkil etilishi va teskari funktsiya - o'zgaruvchanlikni saqlab turishi kerak edi. Har bir turning genomini shakllantirishning ushbu g'oyasi eng maqbuldir. Inson genomiga kelsak, inson evolyutsiyasi genomning evolyutsiyasi deb aytishimiz mumkin. Ushbu fikr hozirgi kunda ko'plab molekulyar genetik tadqiqotlar bilan tasdiqlangan, chunki turli xil sutemizuvchilar turlarining genomlarini, shu jumladan buyuk maymunlarni, shuningdek, turli irq, etnik guruhlar, odam populyatsiyalari va Homo sapiens turidagi individual shaxslar genomlarini taqqoslash mumkin bo'ldi.

Har bir eukaryotik tur genomining tashkil etilishi elementlarning ketma-ket ierarxiyasidir: nukleotidlar, kodonlar, domenlar, intergenik mintaqalarga ega genlar, murakkab genlar, xromosoma qo'llari, xromosomalar, ekstrakromosomal va yadrodan tashqari DNK bilan bir qatorda gaploid. Genomning evolyutsion o'zgarishida ushbu ierarxik darajalarning har biri o'zlarini to'liq diskret tutishi mumkin (o'zgaruvchan, boshqalar bilan birlashadigan va hk).

Bizning inson genomi haqidagi tushunchamiz inson genetikasining ulkan sohasi bo'lib, hech bo'lmaganda genlarni "inventarizatsiya qilish", bog'lanish guruhlari, genlarni xaritalash (lokalizatsiya), barcha DNKlarning ketma-ketligi (genlar, ularning mutatsiyalari va umuman xromosomalari), meiotik transformatsiyalar, individual genlarning faoliyati tushunchalarini o'z ichiga oladi. va ularning o'zaro ta'siri, umuman genomning tuzilishi va funktsiyasining birlashishi. "Inson genomi" (1990 yildan 2000 yilgacha) keng ko'lamli xalqaro dasturi ushbu muammolarning barchasini hal qilishga qaratilgan edi. Asarning asosiy yo'nalishi genom mintaqalarining ketma-ket ketma-ketligi va ularning "qo'shilishi" edi. Ushbu sohadagi muvaffaqiyatli o'zgarishlar dasturga klinik va genetik jihatdan yordam berdi.

Inson genomlari haqidagi ma'lumotlarning klinik qo'llanilishi

Odam genomini tizimli ravishda o'rganish aslida odamning irsiy xususiyatlarini Mendelian tahlilini qo'llashdan boshlandi (XX asr boshlari). Keyinchalik genealogik usul keng tarqalgan amaliyotga kirib bordi va bosqichma-bosqich insonning diskret irsiy xususiyatlarini "inventarizatsiya qilish" bo'yicha materiallar to'plana boshladi, ammo bu jarayon asta-sekin sekinlashdi (50 yil ichida 400 dan ortiq mendellik xususiyatlari va 4 ta bog'lanish guruhlari aniqlandi), klinik va genealogik imkoniyat ularning sof shaklidagi usullari tugadi.

60-yillarda inson sitogenetikasi, biokimyoviy genetikasi va ayniqsa somatik hujayralar genetikasining jadal rivojlanishi genealogik yondoshuv bilan birgalikda inson genomini o'rganishni yangi nazariy asosda va yuqori uslubiy darajaga qo'ydi. Odamlarda yangi mendel xususiyatlarini kashf etish, ayniqsa biokimyoviy va immunologik darajada tez sur'atlar bilan rivojlana boshladi va genlarning bog'lanishini va lokalizatsiyasini o'rganish imkoniyatlari paydo bo'ldi.

Inson genomini o'rganishga molekulyar genetik usullar yoki gen muhandisligi texnologiyasi (70-yillar) bo'yicha maxsus turtki berildi. Genomni bilish jarayoni genni sof shaklida ajratib olish va uning ketma-ketligini chuqurlashtirdi.

Klassik genetikadan farqli o'laroq, genlarni tahlil qilishga yondashuv o'zgardi. Klassik genetikada ketma-ketlik quyidagicha edi: mendel xususiyatini aniqlash -\u003e genni xromosomada (yoki bog'lanish guruhida) lokalizatsiyasi -\u003e asosiy gen mahsuloti -\u003e gen. Zamonaviy genetikada teskari yondashuv ham mumkin bo'ldi: genlarni ajratish -\u003e sekvensiya -\u003e asosiy mahsulot, shu bilan izlanishning bunday yo'nalishini aniqlash uchun yangi atama: "teskari genetika" yoki "teskari genetika".

Molekulyar genetik usullarni takomillashtirish va hech bo'lmaganda ularni avtomatlashtirish davom etmoqda. AQSh va Buyuk Britaniyada genomlarni tartiblash uchun avtomatik qurilmalar ishlab chiqildi va joriy etildi. Ularni genomotronlar deb atashgan. Ular soatiga 100000 tagacha polimeraza reaktsiyalarini o'tkazadilar. Bu shuni anglatadiki, uzunligi bir necha million tayanch jufti bo'lgan mintaqani (yoki mintaqalarni) bir hafta ichida ketma-ketlik qilish mumkin.

Hisoblash texnologiyasi va axborot tizimlari inson genomini dekodlashda muhim rol o'ynaydi. Ularning yordami bilan turli xil manbalardan ma'lumotlarni (ma'lumotlar bazalarini) to'plash, ularni saqlash va turli mamlakatlar tadqiqotchilari tomonidan tezkor foydalanish masalalari hal qilindi.

Inson genomini ochish insoniyat tarixida elektr energiyasini kashf etish, radio ixtiro qilish yoki kompyuterlarni yaratish kabi muhim voqea.

Bir oz tarix. IN 1988 yil AQSh Milliy sog'liqni saqlash institutlari loyihani boshladi "Inson genomi"Nobel mukofoti sovrindori boshchiligida Jeyms Uotson... Loyihaning asosiy maqsadi insonning barcha DNK molekulalarida nukleotid asoslarining ketma-ketligini aniqlash va lokalizatsiyani o'rnatishdir, ya'ni. barcha inson genlarini xaritada to'liq ko'rsatish.

Insonning DNKning nukleotidlar ketma-ketligini aniqlash bo'yicha ish olib borish rejalashtirilgan edi ( dNKning ketma-ketligi) kerak 2005 yilda tugaydi... Biroq, ishning birinchi yilidan so'ng, DNKning sekvensiya darajasi juda past ekanligi va ishni shunday tezlikda yakunlashi aniq bo'ldi. bu taxminan 100 yil davom etadi.

Buning zarurligi aniq bo'ldi yangi texnologiyalarni izlash ketma-ketlik, yangi kompyuterlar va original kompyuter dasturlarini yaratish. Bu bo'lgandi bitta davlat ichida amalga oshirilmaydiva boshqa mamlakatlar dasturga qo'shilishdi.

Xalqaro tashkilot homiyligida keng ko'lamli muvofiqlashtirilgan tadqiqotlar olib borila boshlandi ^ Human Genom Organization (HUGO). 1989 yildan boshlab Rossiya ham ushbu loyihaga qo'shildi. Barcha inson xromosomalari ishtirokchi mamlakatlar o'rtasida taqsimlandi va Rossiya oldi 3, 13 va 19 xromosomalar... Loyiha ishtirok etdi 20 mamlakatdan bir necha ming olimlar.

1996 yilda butun dunyo bo'ylab insonning DNK ma'lumotlar bazalari yaratildi. 1000 tagacha kattalikdagi har qanday yangi aniqlangan nukleotidlar ketma-ketligi uni parolini ochgandan so'ng 24 soat ichida Internet orqali ommaga e'lon qilishi kerak edi, aks holda ushbu ma'lumotlarga ega maqolalar ilmiy jurnallarda qabul qilinmadi. Dunyodagi har qanday mutaxassis ushbu ma'lumotdan foydalanishi mumkin.

1998 yil boshida, taxminan ^ 3% genom... Ayni paytda Merilenddan Amerikaning xususiy kompaniyasi kutilmaganda ishga qo'shildi. Celera Genomics rahbarligida Craga Venter, o'z ishini xalqaro konsortsiumdan 4 yil oldin yakunlashini e'lon qildi.

Ilmda misli ko'rilmagan poyga boshlandi. Ikki jamoa marraga birinchi bo'lib kelish uchun kuchlarini ayamay, mustaqil ishlashdi. Inson genomi loyihasini amalga oshirish jarayonida ko'plab yangi tadqiqot usullari ishlab chiqildi, ularning aksariyati DNK dekodlash xarajatlarini sezilarli darajada tezlashtiradi va kamaytiradi. Ushbu tahlil usullari hozirda tibbiyotda, sud ekspertizasida va boshqalarda qo'llaniladi.

2000 yil iyun yillar davomida ikkita raqobatchi guruh o'z ishlarini yakunlashlarini rasman e'lon qilib, o'zlarining ma'lumotlarini birlashtirdilar. Va ichida 2001 yil fevralinson genomining tuzilishi loyihasi versiyasining ilmiy nashrlari paydo bo'ldi. Tartiblash sifati ancha yuqori va faqat o'z ichiga oladi 50 kb / s uchun 1 xato.

Inson genomi tarixga eng ko'p mehnat talab qiladigan va eng qimmat loyihalardan biri sifatida kirdi. Jami ko'proq ^ 6 milliard dollar.

Tabiiy savol tug'iladi: ushbu titanik harakatlar natijasida qaysi odamning genomi aniqlandi, aynan u kim? Mavjud ma'lumotlarga ko'ra, Celera birinchi navbatda faqat o'rta yoshli oq erkak ekanligi ma'lum bo'lgan bitta odamning genomiga e'tibor qaratdi. Ehtimol, bu korporatsiya rahbari Kreyg Venterning o'zi edi. Xalqaro konsortsium o'z ishlarida kamida etti xil odamning materiallaridan foydalangan.

Inson genomi quyidagilardan iborat 24 xromosoma va 3.2 milliard bp Inson xromosomalari edi o'lchamiga qarab raqamlangan: eng kattasi - 1-xromosomada, eng kichigi - 22-xromosomada. Vaqt o'tishi bilan 22-xromosomada 21-xromosomaga qaraganda ko'proq DNK borligi aniqlandi, ammo tartibsizlik yuzaga kelmasligi uchun raqamlash tartibi o'zgartirilmadi. Alohida-alohida ikkita jinsiy xromosomalar mavjud: X va Y (shartli ravishda ularni Inson Genomi Entsiklopediyasining 23 va 24 jildlari deb atash mumkin).

^ Ayollar genomida o'z ichiga oladi 24 tadan atigi 23 xromosoma, va ularning barchasi somatik hujayralarda ikkita namuna bilan ifodalanadi. Erkaklarda hujayralar to'liq Inson ensiklopediyasini o'z ichiga oladi, ularning barchasi 24 xromosomani o'z ichiga oladi, ammo ularning ikkitasi (X va Y xromosomalari) bitta nusxada mavjud.

Turli xil xromosomalar bir-biridan juda farq qiladi genlarning soni va xususiyatlari bo'yicha (birinchi, eng katta xromosomada 263 million bp, 2237 genni tashkil etadi va 21 xromosomada 50 million bp va 82 gen mavjud). www. ansambl. org

Xromosomalar ulardagi qayd etilgan ma'lumotlarning ahamiyati bilan ham farq qiladi. Turli xil kasalliklar bilan bog'liq bo'lgan genlar soni asosan X xromosomasida - 208; 1 soat ichida - 157; va 11 hmsda - 135. Bunday genlarning eng kam miqdori Y xmsda - atigi 3. Biroq, faqat barcha xromosomalarning jami hujayralarni odamga normal rivojlanishiga va yashashiga imkon beradigan to'liq ma'lumot beradi. Xromosomalarning birortasi yo'q bo'lganda, ma'lum bir kishining hayoti imkonsiz bo'lib qoladi.

Agar biron sababga ko'ra yo'qolgan bo'lsa juftlikdan faqat bittasi xromosomalar, odamning holati me'yordan juda farq qiladi. Masalan, qisman monosomiya 5-xromosoma olib keladi qichqiriq sindromi... Ushbu anomaliyaga chalingan bolalarda gırtlak, shuningdek bosh suyagi va yuzidagi o'zgarishlar tufayli g'ayrioddiy yig'lash mavjud.

Inson hujayralarida shuningdek, DNKga egaxromosomalarda emas, balki mitoxondriyalarda joylashgan. Bu, shuningdek, inson genomining bir qismidir M-xromosoma... Yadro genomidan farqli o'laroq, mitoxondriyal genlar, bakteriyalar genomidagi kabi ixcham joylashgan va o'ziga xos genetik kodga ega ("genetik jargon" ning bir turi). MitDNA hujayradagi bir nechta oqsillarni sintezi uchun javobgardir. Ammo bu oqsillar hujayra uchun juda muhimdir, chunki ular hujayrani energiya bilan ta'minlashda ishtirok etadi.

Eukaryotik hujayralarda mitoxondriya yuqori organizmlarning aerob bakteriyalar bilan simbiozi natijasida paydo bo'lgan deb taxmin qilinadi.

MitDNA avloddan avlodga o'tib boradi faqat ayollar chizig'ida... Urug'lantirish paytida otaning xromosomalari to'plamiga ega bo'lgan, ammo otaning mitoxondriyasi bo'lmagan sperma tuxumga kiradi. Faqatgina tuxum embrionni mitDNA bilan ta'minlaydi. Shuning uchun mitDNA dan foydalanish qulay munosabatlar darajasini aniqlash uchun ham tur ichida, ham turli taksonlar orasida.

Inson genomini o'rganish maqsadlaridan biri qurilish edi barcha xromosomalarning aniq va batafsil xaritasi. Genetik xaritaxromosomada genlar va boshqa genetik elementlarning joylashish tartibini tavsiflovchi diagramma. ( snips-takroriy-genlar).

IN kodlash endi oqsillar ishtirok etmaydi 1,5 % inson xromosomali DNK ( o'sha. insonning shakllanishi uchun genetik ko'rsatmalar insonning ikki metrli DNK molekulasida atigi 3 sm).

Inson genomini tahlil qilish aniqlashga imkon berdi ^ 40 ming... genlar (bugungi kun uchun). Eng qisqa genlarda hamma narsa bor 20 bp (endorfin genlarilazzatlanish hissini keltirib chiqaradi). Eng uzun gen mushak oqsillaridan biri uchun kodlash (myodistrofin), o'z ichiga oladi 2,5 million bp

^ Joylashuv zichligi xromosomalardagi genlar juda katta farq qiladi. O'rtacha zichlik taxminan 1 million boshiga 10 ta gen Biroq, xromosomada 19 zichligi 20 genva Y xromosomasida - faqat Millionga 1,5 gen Agar biz gen zichligini aholi zichligi bilan taqqoslasak, u holda Y xromosoma bizning Sibirga, 19 xromosoma esa Rossiyaning Evropa qismiga o'xshaydi. Organizmlarning evolyutsion murakkabligi bilan genlarning zichligi pasayadi. Taqqoslash uchun: bakteriyalar genomida ortiqcha mavjud 1000 1,0 million i ga gen. n., xamirturush haqida 450 1,0 million bpga genlar, C. elegans qurtida esa 200 .

Odamlarning oilalari bo'lgani kabi, genlar ham birlashtiriladi oilalar o'xshashligi bilan. Odam genomida 1500 ga yaqin shunday oilalar mavjud. Va faqat haqida yuzlab ulardan aniq odamlar va umurtqali hayvonlar uchun. Genlar oilasining asosiy qismi odamlarda ham, tuproq qurtlarida ham mavjud.

Dan evolyutsiya jarayonida bir oilaning turli xil genlari paydo bo'lgan bitta prekursor geni mutatsiyalar natijasida. "O'xshash" genlar ko'pincha shunga o'xshash funktsiyani bajaradilar. Masalan, odam genomida hid retseptorlari uchun 1000 ga yaqin gen mavjud.

Ba'zida genlar oilalarida psevdogenlar... Bular ifoda etish qobiliyatini yo'qotgan genlar. Ularning nomidan oldin yunoncha letter harfi qo'yilgan. Genom nima uchun bunday genlarga muhtojligi, nega ularni evolyutsiyada ushlab turishi va ulardan qutulmaganligi umuman aniq emas. Inson genomida taxminan mavjud Ushbu psevdogenlarning 20000 tasi... Xususan, olfaktor genlarining ulkan oilasining taxminan 60% psevdogenlardir. So'nggi 10 million yil ichida odamlarda hidning rolini boshqa sutemizuvchilarga nisbatan pasayishi tufayli funktsional genlarning katta yo'qotilishi sodir bo'lgan deb ishoniladi.

Inson genlarining taxminan 20% inson hujayralarining barcha turlarida ishlaydi. Qolgan genlar faqat ma'lum to'qima va organlarda ishlaydi. Masalan, globin genlar faqat qon hujayralarida ifodalanadi, chunki ularning asosiy vazifasi kislorod transportini ta'minlashdir.

Genlarning eng yuqori ixtisoslashuviga misol hid hidlari... Odamning hidlash organining har bir hujayrasida - hidlash lampochkasida - mumkin bo'lgan 1000 ta ishdan atigi 1 gen. Olimlarning eng katta sarosimaga tushishiga, bu genlarning ba'zilari, hidlash lampochkasidan tashqari, boshqa turdagi hujayralarda faollashishi sabab bo'lgan. sperma... Bu hidni his qilish bilan qanday bog'liqligi hali to'liq aniq emas.

Xromosomalarni xaritalash, shuningdek, odamlarning ayrim kasalliklari uchun javobgar bo'lgan hududlarning lokalizatsiyasini aniqlashga imkon berdi.

Masalan, birinchisida xromosoma genlari ko'krak bezi saratoni bilan bog'liq. Yilda ikkinchi -semirish bilan. IN uchinchi - shizofreniya bilan. IN to'rtinchi xromosomada gen topildi, uning mutatsiyalari alkogolizm rivojlanishiga olib keladi. Terminal mutatsiyalar X-xromosomalar moyil gomoseksualizm.

Mutaxassislarning e'tiborini, shuningdek, bog'liq bo'lgan genlar jalb qildi inson xulq-atvorining ba'zi o'ziga xos xususiyatlari bilan... Ushbu genlar asab hujayralari orasidagi signalizatsiya bilan shug'ullanadigan oqsillarni kodlaydi (masalan, serotonin oqsillari). Serotonin retseptorlarini kodlovchi gen "o'z joniga qasd qilish geni" deb nomlangan. Ushbu gendagi mutatsiyalar odamlarda salbiy hissiyotlar va o'z joniga qasd qilish tendentsiyalarini keltirib chiqaradi.

Asab tizimidagi signallarning yana bir uzatuvchisi - dopamin - miyaning zavqlanish markazlari ishida asosiy rol o'ynaydigan modda. Dopaminning ko'pligi hayvonlarda kashfiyotchi giperaktivlikni keltirib chiqaradi.Dopamin retseptorlari oqsillarini kodlovchi genlardan biri turli xil allelik shakllarda (uzoq va qisqa) mavjud bo'lishi mumkinligi aniqlandi. Uzoq alleli bo'lgan odamlar yangi tajribalarni izlashga moyilroq, shuning uchun kashf etilgan gen shunday nomlangan "Yangilikni qidirish genomi". Amerikaliklarning dopamin retseptorlari genining uzoq alleli, aytaylik, Janubiy va Sharqiy Osiyodagi odamlarga qaraganda 25 baravar ko'p. Biz evropaliklarning Amerikada qanday joylashishini tarixdan bilamiz. Avvalo, bular avanturizmga moyil, qiziquvchan va g'ayratli baquvvat odamlar edi. Shunday qilib, ular zamonaviy Amerika aholisiga "yangilik qidirish geni" ning uzoq allelini kiritdilar.

Yaqinda onalik instinktlari uchun mas'ul bo'lgan ikkita gen topildi (bu genlar shunday nomlangan) "onalik instinkti" genlari). Shu bilan birga, barchani ajablantiradigan narsa, ikkala qizning genlari otalaridan olinganligi ma'lum bo'ldi. Onalik instinkti genlariga ega bo'lmagan hayvonlar yangi tug'ilgan chaqaloqlarga g'amxo'rlik qilmaydilar.

Shuni ta'kidlash kerakki, jismoniy parametrlar uchun javobgar bo'lgan genlardan farqli o'laroq, psixika va xulq-atvorni shakllantiradigan "kasal" genlarning mavjudligi odamning 100% ma'lum salbiy namoyonlarga mahkum bo'lishini anglatmaydi. Birinchidan, qoida tariqasida, bir emas, balki genlar to'plami aqliy xususiyatlar uchun javobgardir. Ularning o'rtasida juda murakkab va ba'zan juda noaniq o'zaro ta'sir mavjud, ularning ta'siri turli xil omillarga bog'liq. Ikkinchidan, aksariyat olimlarning fikriga ko'ra, insonning psixikasi va o'zini tutishi atigi foizni tashkil qiladi 50 genlar tomonidan aniqlanadi.

Atrof-muhitning genotip namoyon bo'lishiga ta'sirini o'rganish usullaridan biri bir xil egizaklarni kuzatishdir. Genetika bo'yicha ushbu yondashuv deyiladi "Qo'shaloq usul».

Xuddi shu egizaklar bir xil zigotani ajratish natijasida hosil bo'ladi va bir xil genomlarni o'z ichiga oladi. Egizaklarning paydo bo'lishi juda kam uchraydigan hodisa bo'lsa-da (odamda 80-85 ta tug'ilish uchun bitta egizak bor deb ishoniladi), shunga qaramay, mavjud tadqiqotlar o'tkazish uchun mavjud holatlar etarli.

Shaxsni aniqlashning aniq usullaridan biri bu barmoq izlari... Xarakterli "naqshlar" rivojlanishning uchinchi oyida allaqachon embrionga yotqizilgan va hayot davomida o'zgarishsiz qolmoqda. Egizaklardagi terining "naqshlarini" taqqoslaganda, ular juda o'xshash, ammo ajablanarlisi shundaki, har doim ham bir xil emasligi aniqlandi.

Boshqa bir qator belgilarni o'rganishda ular shuningdek egizaklardagi kichik o'zgarishlarni kuzatdilar: ko'z va sochlarning rangi, quloq shakli.

Bir xil egizaklarni bir-biri bilan keng miqyosda taqqoslash shuni ko'rsatdiki yuqumli kasalliklar, qizamiq, ko'k yo'tal, suvchechak kabi deyarli butunlay kasallikning qo'zg'atuvchisiga bog'liq, ammo poliomiyelit va sil kasalligi insonning irsiy xususiyatlari bilan ham belgilanadi. Xususan, ikkala bir xil egizaklarda sil kasalligi ikki qardosh egizakka qaraganda 3 baravar ko'p.

Stokgolmdagi Karolinska institutida egizaklarni o'rganish natijasida atrof-muhit omillari (chekish, ifloslanish, ovqatlanish, turmush tarzi) xavfli kasalliklarning ayrim turlarini rivojlanishiga sezilarli ta'sir ko'rsatdi. Shu bilan birga, genetik omillarning ta'siri qayd etildi saraton paydo bo'lishi to'g'risida prostata, to'g'ri ichak saratoni va ko'krak bezi saratoni.

Egizaklarni tahlil qilishda buni aniqlash mumkin edi aqliy rivojlanish genetik jihatdan ham tushuntirilishi mumkin. Agar bir xil egizak juftlikdan biri zaif fikrli bo'lsa, unda ikkinchisi deyarli har doim bir xil bo'ladi.

Rossiyalik olimlar 7 yoshdan 12 oygacha bo'lgan egizak bolalarda genetika va atrof-muhit qanday ta'sir ko'rsatishi to'g'risida tadqiqot o'tkazdilar. tajovuzkorlik, asabiylashish, faollik va ochiqlik... Ma'lum bo'lishicha, temperamentning dastlabki uchta xususiyati qat'iy genetik nazorat ostida: go'dakning xulq-atvorining tajovuzkorligi: 94 foizini uning genotipi, faolligini 89 foizini, asabiyligini 85 foizini aniqlaydi. Ijtimoiylik deyarli 90% ota-onalar yaratadigan muhit ta'sirida shakllanadi.

Egizak tahlil usuli tufayli keng muhokama qilindi gomoseksualizm muammosi... Bir xil egizaklarning taxminan 57%, gomoseksual erkaklarning birodarlari ham gomoseksuallar ekanligi to'g'risida allaqachon ishonchli ma'lumotlar mavjud. Lezbiyen ayollar uchun bu ko'rsatkich taxminan 50% ni tashkil qiladi.

Gomoseksualizmni irsiy kasallik deb bilish, qanday qaror qabul qilishga yordam beradi gomofobiya muammosi (kasal odamlardan nafratlanish yomon), va agressiv gomoseksualizm muammosi (bu odamlar sog'lom va to'liq deb tan olinishini talab qiladilar, ba'zida ular hatto o'ziga xosligi bilan faxrlanishadi). Ammo, agar biz gomoseksualizmni kasallik, patologiya deb hisoblasak, vaziyat keskin o'zgaradi. Afsus bilan mag'rur turgan odamni tasavvur qilish qiyin: "Men shizofreniya kasalligidan aziyat chekaman, shuning uchun men o'zimni jamiyatning to'laqonli a'zosi sifatida hurmat qilishni talab qilaman!"

Zamonaviy hisob-kitoblarga ko'ra, hayot davomiyligi inson, shuningdek, irsiy omillar bilan bog'liq bo'lib, ularning roli 65-70% gacha baholanadi.

Ko'p sonli va xilma-xil ma'lumotlar bizni genom bizda ko'p narsani belgilaydi, ammo atrof-muhit bizning mohiyatimizga juda to'sqinlik qiladi, deb ta'kidlashimizga imkon beradi. Ba'zida genlar va atrof-muhit o'rtasidagi munosabatni olimlar yuklangan avtomat va qo'zg'atuvchi bilan taqqoslashadi. Qurolni tortib olguncha to'pponcha yonmaydi. Hujayradagi holat ham xuddi shunday, bu erda gen yuklangan avtomat bo'lib xizmat qiladi va atrof muhitning barcha omillari tetik vazifasini bajaradi. Karta o'yini bilan yana bir taqqoslash mavjud: yaxshi o'yinchi yomon kartalar bilan g'alaba qozonishi mumkin.

Genlarning individual variantlarining namoyon bo'lishi va bu jarayonga turli xil atrof-muhit omillarining ta'siri o'rtasidagi ko'plab munosabatlarni tushunish uchun maxsus xalqaro loyiha yaratildi - Atrof-muhit genomining loyihasi. Ushbu loyihaning ko'plab vazifalari orasida asosiysi, albatta, atrof-muhitning umr ko'rish davomiyligiga, shuningdek insonning turli kasalliklari paydo bo'lishi va rivojlanishiga ta'sirini o'rganishdir. Oxir oqibat, ushbu loyiha inson genomini sekvensiyalash bo'yicha taniqli va juda qimmat loyihadan kam bo'lmagan muhim va murakkab bo'lib chiqishi mumkin. Va bu genomik loyihadan ancha uzoqroq bo'lishiga shubha yo'q.

Tibbiy genetika - bu irsiyat, irsiy patologiya va sog'liqqa, genetik kasalliklarni davolash va oldini olishga, shuningdek kasalliklarga moyillikni irsiy yo'l bilan yuqtirish muammolariga bag'ishlangan yo'nalish.

Genetika nima?

Tibbiy genetikaning muhim qismi klinik genetika bo'lib, uning vazifasi irsiy patologiyani aniqlash va oldini olishdir.

Zamonaviy tibbiyotda genetikaning rolini yuqori baholash qiyin. Ma'lum bo'lishicha, bu juda katta va hatto ushbu sohada shu kungacha to'plangan ko'plab bilimlar, olimlarning fikriga ko'ra, aysbergning faqat uchi.

Shunday qilib, shifokorlar, saratonning ko'plab turlari irsiy ekanligi aniqlandi, xususan:

• leykemiya;
• bolalikdagi saraton kasalliklarining aksariyati;
• va boshq.

Yangi texnologiyalar, ilmiy-texnik taraqqiyot sovg'alari genetika uchun yangi imkoniyatlar ochdi va asosan nazariy intizomdan foydalanildi. Inson genomini aniqlash ba'zi genlarni hisobga olmaganda va boshqalarini faollashtirganda genomga aralashish imkoniyatini ochdi - bu tibbiy genetika rivojlanayotgan yo'nalish.

Genetika bilan bog'liq bo'lgan muhim sohalardan biri bu ko'payishdir. Tibbiyot amaliyotida mustahkam o'rnashgan IVF kabi bepushtlik davolashning juda mashhur usuli ham tibbiy genetika rivojlanishi tufayli amalga oshirildi. Bundan tashqari, agar bemorda ko'rsatmalar mavjud bo'lsa, har doim genetik tashxis qo'yilganda.

Chet el genetikasi usullari

Inson genetikasining quyidagi usullari mavjud:

• Nasabiy. Usul nasabnomalarni kuzatib borish va o'rganishdan iborat bo'lib, ba'zi belgilar, shu jumladan irsiy kasalliklar uchun mas'ul bo'lgan belgilar meros bo'lib o'tadigan naqshlarni aniqlashga imkon beradi.
• Egizak. Usul atrof-muhitning inson genotipiga ta'sirini har xil sharoitda yashovchi bir xil egizaklarni taqqoslab o'rganadi.
• Sitogenetik. Xromosomalarning mikroskopik tekshiruvidan iborat usul. Uning yordami bilan xromosoma kasalliklari aniqlanadi (masalan, Daun sindromining variantlaridan biri).
• Sekvestratsiya. Molekulyar darajada inson DNKini o'rganishdan iborat usul.
• Dermatoglif. Usul barmoqlar, kaft va oyoq terisi relyefini o'rganishga asoslangan. Uning yordami bilan bir qator irsiy patologiyalar aniqlanadi.
• Biokimyoviy. U fermentativ kasalliklarga asoslangan irsiy metabolik kasalliklarni o'rganish uchun ishlatiladi.
• Aholining statistik usuli - aholining katta guruhlaridagi irsiy belgilar naqshlarini o'rganish.

Chet elda genetik diagnostika

Genetika bo'yicha konsultatsiya genetik diagnostikani o'z ichiga oladi. Genetik tahlil nafaqat irsiy kasalliklar ehtimolini, balki bir qator keng tarqalgan kasalliklarga moyilligini aniqlashga imkon beradi.

Genetik tahlil uchun qon olinadi (5 ml), bundan tashqari, bemorning tarixini to'liq tekshirish o'tkaziladi - bu olingan natijalarni to'g'ri talqin qilish uchun zarur.

Ko'pincha, odamlar genetik markazga yoki boshqa mamlakatga murojaat qilishlari mumkin, agar ular mumkin bo'lgan irsiy patologiyada shubha tug'dirsa, oila a'zolaridan birida (shu jumladan tug'ilgan bolada) bunday patologiya bo'lsa va homiladorlik paytida, agar ba'zi ko'rsatmalar mavjud bo'lsa.

Homilador ayollarda genetik diagnostika, irsiy patologiya ehtimoli haqida shubha bilan, shu jumladan invaziv usullar bilan amalga oshiriladi:

Chet elda genetik kasalliklarni davolash

Chet elda genetika, zamonaviy uskunalar va o'qitilgan mutaxassislar mavjudligi tufayli barcha turdagi irsiy patologiyalarni aniqlashda katta imkoniyatlarga ega. Bemorlar ba'zi ko'rsatmalar mavjud bo'lganda (masalan, bolani rejalashtirayotgan oilalarda, allaqachon tug'ilgan bolalarda tasdiqlangan genetik patologiya mavjud bo'lganda) yoki o'z xohishlariga ko'ra, shifokor ko'rsatmasi bilan Genetika bo'limiga murojaat qilishadi.

Bu katta genetika instituti, genetika markazi yoki genetika bo'limi bo'lishidan qat'i nazar, bemor to'liq malakali yordam oladi.

IVF bilan shug'ullanadigan har bir tibbiy-diagnostika markazida ham zamonaviy standartlarga muvofiq genetik diagnostika qilish imkoniyati mavjud - shuning uchun sun'iy urug'lantirish yordamida tug'iladigan irsiy kasalliklarga chalingan bolalar deyarli yo'q.

Chet eldagi genetika markazlarida davolanish narxi

Agar sizga genetika bo'yicha maslahat kerak bo'lsa, UNIMED veb-sayti sizni aloqa formasini to'ldirishga va biz bilan bog'lanishga taklif qiladi. Sizga keng qamrovli ma'lumotlarni, shu jumladan genetik diagnostika va davolashning mumkin bo'lgan xarajatlari to'g'risida ma'lumot beramiz. Shuningdek, ushbu portalda siz rasmiy va boshqa mamlakatlarni bilib olishingiz mumkin.

25 aprelda, hozirda juda uzoq bo'lgan 1953 yilda Nature jurnali yosh va noma'lum F. Krik va J. Uotsonning jurnal muharririga yozgan kichik maktubini e'lon qildi, u quyidagi so'zlar bilan boshlandi: «Biz DNK tuzining tuzilishi to'g'risida o'z qarashlarimizni taklif qilmoqchimiz. Ushbu tuzilish katta biologik qiziqish uyg'otadigan yangi xususiyatlarga ega. " Maqolada 900 ga yaqin so'z bor edi, ammo - va bu mubolag'a emas - ularning har biri o'z vazniga oltinga teng edi.

"Qo'pol yoshlar" taniqli oqsillar alfa-spirali muallifi, Nobel mukofoti sovrindori Linus Polinga qarshi chiqishga jur'at etdi. Poling bir kun oldin bir maqola chop etdi, unga ko'ra DNK uch ipli spiral tuzilish, xuddi qizning barmog'i singari. Poling shunchaki yetarli darajada tozalangan materialga ega ekanligini hech kim bilmas edi. Ammo Poling qisman haq edi - endi bizning genlarimizning ba'zi qismlarining uch yo'nalishi yaxshi ma'lum. Bir paytlar ular DNKning ushbu xususiyatidan saraton kasalligiga qarshi kurashda foydalanishga harakat qilib, oligonukleotidlar yordamida ba'zi saraton genlarini (onkogenlarni) o'chirib qo'yishdi.

Nuklein kislotalarning biologiyasi uzoq vaqt omadsiz edi. Nukleotidlarning tuzilishini kashf etganligi uchun nemis A.Kossel birinchi Nobel mukofotini 1910 yilda olganligini aytish kifoya. Va DNKni bo'yash uchun mashhur Felgen reaktsiyasi Birinchi Jahon urushi arafasida taklif qilingan va 1920-yillarda takomillashgan. Keyin biologiyaning yangi davri boshlanishi mumkin edi, ammo ...

Biroq, biologlar to'rt xil asosga ega bo'lgan "monotonik" DNK oddiygina millionlab eng xilma-xil oqsillar haqida genetik ma'lumotni ko'tarolmasligiga amin edilar. Uchta kodlash elementi bo'lgan Morze kodi allaqachon ishlatilgan bo'lsa-da, tadqiqotchilarning mentaliteti hali biron bir ma'lumotni yozishning ikkilik tizimi ("0" va "1") bilan axborot asri darajasiga yetmagan.

Faqat 1950-yillarning boshlarida. ba'zi olimlar DNKga e'tibor berishni boshladilar, uning mikroorganizmlarda irsiy xususiyatlarning tarqalishidagi roli 1943 yilda Osvald Avery tomonidan tashkil etilgan. Averyning natijalariga Salvador Luriya ishongan, u Maks Delbruk bilan birgalikda Nyu-York yaqinida Kold Spring Harbor shahridagi biologik stantsiyada laboratoriya tashkil qilgan.

Qavslar ichidagi fizik M. Delbruk N.V.ning shogirdi bo'lganligiga e'tibor bering. Timofeev-Ressovskiy biologiyada va ularning K. Zimmer bilan qo'shma muallifi gen hajmini aniqlashga bag'ishlangan mashhur maqola. Lyuriya va Delbruk bakteriofaglarning - mikroorganizmlarning viruslarining hayot tsiklini o'rganishdi, natijada ular DNKning biologik roli to'g'risida taxminlarga kelishdi. Luriya magistr talabasi Jeyms Uotsonni Kembrijdagi Kavendis laboratoriyasiga yubordi, u erda Moris Uilkins va Rozalind Franklinlar DNKning tuzilishini rentgen nurlari yordamida o'rganishdi (inglizlar biomolekulalarning rentgenologik strukturaviy tahlilida etakchi edilar).

Juda yosh fizik Frensis Krik ham tor laboratoriya doiralarida ilmiy skeptikligi bilan tanilgan Uilkins laboratoriyasida ishlagan: u uchun shunchaki hokimiyat yo'q edi, bu unga janjal chiqaruvchi sifatida tanildi. Polingning maqolasini laboratoriyaga uning o'g'li olib keldi, u aytmoqchi, Uotson va Krikka azotli asoslarning juftlik bilan to'ldiruvchi birikmasining rolini tushunishda yordam berdi. Maqola yosh olimlarning kashfiyotida shakllangan ilhom yoki tushunishdan oldingi so'nggi somonga aylandi.

Ilmiy jamoat, ammo ularning kashfiyotini darhol anglamadi. Dastlab DNK sohasidagi ishlari uchun Nobel mukofotini 1959 yilda Stokgolmdan kelgan "sudyalar" ga amerikalik taniqli biokimyogarlar Severo Ochoa va Artur Kornberglar topshirganligini aytish kifoya. Ochoa birinchi bo'lib ribonuklein kislotasini (RNK) sintez qildi (1955). Kornberg sinov naychasida DNK sintezi uchun mukofot oldi (1956).

1962 yilda navbat Krik, Uotson va Uilkinsga keldi. O'sha vaqtga qadar R. Franklin 37 yoshida saraton kasalligidan vafot etgan edi, aks holda bu Nobel mukofotlari tarixidagi to'rtta mukofotga sazovor bo'lgan yagona hodisa bo'lar edi, garchi bu nizomda bunga yo'l qo'yilmagan bo'lsa ham. Franklinning DNKning rentgenologik strukturaviy tahlilini yaratishda qo'shgan hissasi shunchaki bebaho edi.

Watson va Crick kashf etilgandan so'ng, eng muhim muammo DNK va oqsillarning birlamchi tuzilmalari o'rtasidagi yozishmalarni aniqlash edi. Oqsillar tarkibida 20 ta aminokislota bor va ularda atigi 4 ta nuklein asos bor, shuning uchun polinukleotidlardagi aminokislotalar ketma-ketligi haqidagi ma'lumotlarni yozib olish uchun kamida uchta asos kerak. Ana shunday umumiy fikrlar asosida fizik G.Gamov va biolog A.Neyfax "uch harfli" genetik kodlarning variantlarini taklif qildilar. Biroq, ularning gipotezalari sof spekulyativ edi va olimlar orasida katta reaktsiyaga sabab bo'lmadi.

Uch harfli genetik kodni 1964 yilgacha F.Krik ochib berdi. Keyinchalik yaqin kelajakda inson genomini dekodlash mumkin bo'ladi deb o'ylaganligi ehtimoldan yiroq emas. Bu vazifa uzoq vaqt davomida echib bo'lmaydigan bo'lib tuyuldi. Biroq, ikkita kashfiyot muammoni ko'chirishga imkon berdi.

1970 yilda umumiy ilmiy jamoatchilikka ma'lum bo'lmagan G. Temin va D. Baltimorlar tabiatda RNK o'z ichiga olgan viruslarning fermenti bo'lgan teskari transkriptaz (RT), shu jumladan RNK shablonida DNKni sintez qiladigan saraton viruslari to'g'risida maqolalar chop etishdi, ya'ni. ... hujayralarda shu vaqtgacha kuzatilgan reaktsiyaga qarama-qarshi reaktsiyani amalga oshiring.

Teskari transkriptazaning topilishi birinchi genlarni ajratib olishga imkon berdi. Ammo bu jarayon nihoyatda mashaqqatli va juda qimmat bo'lgan. Va 15 yil o'tgach, Kaliforniyadan ma'lum bir kimyogar hamkasblari fikri uchun noyob polimeraza zanjir reaktsiyasini (PCR) taklif qildi va bu darhol mashhur bo'ldi. Ushbu reaktsiyada ferment, polimeraza, DNK bo'lagi bo'ylab "moki kabi yuradi", shuning uchun PCR tahlil qilish uchun zarur bo'lgan ushbu fragmentning istalgan miqdorini ishlab chiqarish imkonini beradi *.

PCR, shuningdek, eng yangi elektron texnologiyalar va kompyuterlarning paydo bo'lishi butun inson genomini dekodlash vazifasini juda aniq qildi. Uzoq munozaralar 1988 yil sentyabr oyining oxirida J. Uotson HUGO loyihasi - Inson genomini dekodlash tashkilotiga mas'ul bo'lganida tugadi.

Time jurnali bu borada Vatsonni "gen ovchisi" deb atagan. Olimning o'zi quyidagilarni aytdi: “Bu hayajonli istiqbol. 30 yil oldin biz hatto eng kichik virus genomining tuzilishini bilishni orzu qilolmasdik ham. Va bugun biz OITS virusi genomini aniqladik va gen kodining 4,5 million harfli E. coli genomini deyarli to'liq o'qidik. Inson genomining batafsil tuzilishi to'g'risida aniq bilim ajoyib! "

Va endi genom o'qildi
Olimlar konsortsiumi tomonidan inson genomini dekodlash bo'yicha ishni yakunlash 2003 yilga - DNK tuzilishi kashf etilganining 50 yilligiga rejalashtirilgan edi. Biroq, bu sohada ham raqobat o'z so'zini aytdi.

Kreyg Venter katta miqdordagi pullarga genlar ketma-ketligini sotadigan Selera xususiy kompaniyasini asos solgan. Genomni aniqlash uchun musobaqaga qo'shilib, u bir yilda turli mamlakatlar olimlarining xalqaro konsortsiumi o'n yil davomida bajargan ishini amalga oshirdi. Bu genetik ketma-ketlikni o'qishning yangi usuli va o'qish jarayonini avtomatlashtirish yordamida amalga oshirildi.

Shunday qilib, genom o'qildi. Biz xursand bo'lishimiz kerak edi, ammo olimlar hayron bo'lishdi: odamlarda juda kam genlar bor edi - kutilganidan uch baravar kam. Ilgari bizda 100 mingga yaqin gen bor deb o'ylar edik, aslida ularning soni 35 mingga yaqin edi, ammo bu ham eng muhimi emas.

Olimlarning sarosimasini tushunarli: drozofilada 13 601 gen, yumaloq tuproq qurtida 19 ming, xantalda 25 ming gen bor. Odamdagi bunday oz miqdordagi genlar uni hayvonot dunyosidan ajratishga va uni yaratilish "toji" deb hisoblashga imkon bermaydi.

Ammo genlar joylashgan joyda, uning nusxalarini xabarchi RNK molekulalari shaklida sintez qiladigan DNK va fermentlarning faolligi 200-800 marta ortadi! Bu genomning "issiq joylari".

Inson genomida olimlar E. coli genlariga o'xshash 223 genni hisoblashgan. E. coli taxminan 3 milliard yil oldin paydo bo'lgan. Bizga bunday "qadimiy" genlar nega kerak? Ko'rinishidan, zamonaviy organizmlar ota-bobolaridan hujayralarning ba'zi bir fundamental strukturaviy xususiyatlarini va tegishli oqsillarni talab qiladigan biokimyoviy reaktsiyalarni meros qilib olgan.

Shu sababli, sutemizuvchilar oqsillarining yarmi aminokislotalar ketma-ketligi Drosophila pashshasining oqsillari bilan o'xshashligiga ega bo'lishida ajablanarli narsa yo'q. Axir biz bir xil havodan nafas olamiz va bir xil aminokislotalardan tashkil topgan hayvon va o'simlik oqsillarini iste'mol qilamiz.

Bizda genlarning 90% sichqoncha bilan, 99% shimpanze bilan umumiy ekanligi ajablanarli!

Genomimizda retroviruslardan meros bo'lib o'tgan ko'plab ketma-ketliklar mavjud. Saraton va OITS viruslarini o'z ichiga olgan ushbu viruslar DNK o'rniga irsiy material sifatida RNKni o'z ichiga oladi. Retroviruslarning xususiyati, yuqorida aytib o'tilganidek, teskari transkriptazning mavjudligi. Virus RNKsidan DNK sintezidan so'ng virus genomi hujayra xromosomalarining DNKsiga kiritiladi.

Bizda bunday retrovirus ketma-ketliklar juda ko'p. Vaqti-vaqti bilan ular "bo'shashadilar", natijada saraton kasalligi paydo bo'ladi (ammo saraton Mendel qonuniga to'liq mos ravishda faqat retsessiv gomozigotlarda, ya'ni 25% dan ko'p bo'lmagan hollarda namoyon bo'ladi). Yaqinda kashfiyot amalga oshirildi, bu nafaqat viruslarni joylashtirish mexanizmini, balki DNKning ketma-ketligini belgilashni ham tushunishga imkon beradi. Virusni kiritish uchun genetik kodning 14 ta harfidan iborat aniq bir ketma-ketlik kerak ekan. Shunday qilib, umid qilish mumkinki, yaqinda olimlar nafaqat tajovuzkor retroviruslarni to'sibgina qolmay, balki zarur genlarni maqsadga muvofiq ravishda "tanishtirishni" o'rganadilar va gen terapiyasi tushdan haqiqatga aylanadi.

Sutemizuvchi organizmda retroviruslar yana bir muhim rol o'ynaydi. Xomila onaning tanasida rivojlanadigan sutemizuvchilarga kelsak, savol qonuniydir: nega onaning immuniteti unga genetik jihatdan yarim yot bo'lgan organizmni rivojlanishiga imkon beradi, chunki homila genomining yarmi otalikdir?

Hammasi retroviruslar haqida, ular tarkibida begona oqsillarni o'z ichiga olgan organlar va to'qimalarni rad etish uchun mas'ul bo'lgan immunitetli T-limfotsitlar faoliyati, masalan, organ transplantatsiyasidan keyin. Ushbu retroviruslar platsentadagi hujayralar genomida faollashadi, u homila to'qimalari tomonidan ishlab chiqariladi.

Yaqinda retrovirusning rivojlanishini (ekspressionini) to'sib qo'yadigan virus topildi. Agar homilador sichqonchani ushbu virus-bloker bilan yuqtirsangiz, u holda sichqonlar normal va o'z vaqtida tug'ilishadi. Ammo u platsenta hujayralariga kiritilsa, homilaning tushishi sodir bo'ladi, chunki onaning T-limfotsitlari faollashadi.

Retrovirus sekanslari to'g'ridan-to'g'ri xromosomalar - telomeralarning uchida paydo bo'lishini unutmang. Ma'lumki, telomerlar bir zanjirli DNKdan iborat bo'lib, u RNK shablon bo'ylab telomeraza fermenti tomonidan sintezlanadi. Telomerlar bizning molekulyar soatimiz deb o'ylashadi, chunki ular har bir hujayraning bo'linishi bilan qisqaradi. Ilgari telomerlarda genlar yo'q deb hisoblar edilar, ammo genomni ochish shuni ko'rsatadiki, ular juda kam genlar va ular bolalik va yoshlik davrida faol bo'lib, tana yoshi o'tgan sayin asta-sekin "yo'q bo'lib ketmoqda".

Tandemni takrorlash ham unchalik faol emas. Odatda, ular ma'lum miqdordagi takrorlanadigan uchlik, beshta va hatto etti harfga ega. Ammo ba'zi hollarda mutatsiyalar natijasida takrorlanish soni ko'paya boshlaydi, bu esa genom beqarorligiga olib keladi. Hatto xromosomalarning uchlari "sinishi" haqida ham gap boradi. Xromosomaning terminal mintaqalarining parchalanishi DNK mintaqalarining boshqa xromosomaga siljishiga (translokatsiyasiga), shuningdek, nasldan naslga o'tadigan Xantington xoreyasida kuzatilganidek, asab hujayralarining o'limiga sabab bo'ladigan oqsil shakllarining sinteziga olib kelishi mumkin.

K. Venterning aytishicha, genomni anglash yuzlab yillarni oladi. Axir biz hali ham 25 mingdan ortiq genlarning funktsiyalari va rollarini bilmaymiz. Va biz ushbu muammoning echimiga qanday murojaat qilishni bilmaymiz, chunki ko'pchilik genlar o'zlarini hech qanday tarzda ko'rsatmasdan, oddiygina "jim".

Shuni yodda tutish kerakki, genomda juda ko'p psevdogenlar va genlar to'plangan, ular ham harakatsiz. Aftidan, kodlamaydigan ketma-ketliklar, go'yo faol genlarning izolyatori. Shu bilan birga, bizda juda ko'p gen bo'lmasa-da, ular 1 milliongacha (!) Turli oqsillarning sintezini ta'minlaydi. Bunday cheklangan genlar to'plami bilan bunga qanday erishish mumkin.

Ma'lum bo'lishicha, bizning genomimizda maxsus mexanizm - muqobil qo'shilish mavjud. U quyidagilardan iborat. Xuddi shu DNK shablonida turli xil alternativ i-RNKlar sintezlanadi. Splitsing, turli xil RNK molekulalari paydo bo'lganda, "bo'linish" degan ma'noni anglatadi, ular genni turli xil variantlarga "ajratish" kabi. Bu cheklangan genlar to'plami bilan tasavvur qilinmaydigan turli xil oqsillarga olib keladi.

Inson genomining ishlashi, barcha sutemizuvchilar singari, turli xil transkripsiya omillari - maxsus oqsillar bilan tartibga solinadi. Ushbu oqsillar genning regulyatori (promotor) bilan bog'lanadi va shu bilan uning faoliyatini tartibga soladi. Xuddi shu omillar turli xil to'qimalarda o'zlarini turli yo'llar bilan namoyon qilishi mumkin. Inson o'ziga xos, faqat o'ziga xos transkripsiya omillariga ega. Olimlar genomning ushbu sof insoniy xususiyatlarini hali aniqlay olmadilar.

SNP
Faqatgina genomni o'qish jarayonida aniqlangan genetik xilma-xillikning yana bir mexanizmi mavjud. Bu singular nukleotid polimorfizmi yoki SNP omillari.

Genetika bo'yicha polimorfizm - bir xil xususiyatga ega genlar turli xil versiyalarda mavjud bo'lgan holat. A, B yoki O genlarining variantlari bitta xromosoma joyida (joyda) joylashishi mumkin bo'lgan polimorfizmga yoki boshqacha aytganda ko'p allellarga qon guruhlari misol bo'ladi.

Lotin tilida singularlik yolg'izlikni anglatadi, o'ziga xos narsa. SNP - bu "sog'liq uchun oqibatlarsiz" genetik kodning "harfi" ning o'zgarishi. Odamlarda SNP 0,1% chastota bilan sodir bo'ladi, ya'ni. har bir odam boshqalardan har bir ming nukleotid uchun bitta nukleotid bilan farq qiladi. Qadimgi turga mansub shimpanzeda, shuningdek, ancha xilma-xil bo'lib, ikki xil shaxsni taqqoslaganda SNP soni 0,4% ga etadi.

Ammo agar SNPdagi farqlar odamlarning sog'lig'iga ta'sir qilmasa, unda nega ular qiziqarli va muhim? Birinchidan, SNPni o'rganish katta nazariy ahamiyatga ega. Aynan ular populyatsiyalarning yoshini taqqoslash va ularning ko'chish yo'llarini aniqlashga imkon beradi. Masalan, erkak jinsiy xromosomasida (Y) 22 ta SNP omili aniqlandi, ularning tahlili 1007 yevropaliklarda evropalik erkaklarning 80% i o'xshash "SNP-naqsh" ga ega ekanligini aniqlashga imkon berdi, ya'ni. "rasm". Bu shuni ko'rsatadiki, minglab avlodlar oldin Evropalik erkaklarning 4/5 qismi umumiy ajdodga ega edi!

Ammo SORning amaliy ahamiyati ham katta. Ehtimol, bugungi kunda eng keng tarqalgan dorilar aholining to'rtdan biridan ko'prog'i uchun samarali ekanligini hamma ham bilmaydi. SNP tufayli yuzaga keladigan minimal genetik farqlar dorilarning samaradorligini va har holda ularning tolerantligini aniqlaydi. Shunday qilib, diabetik bemorlarda 16 o'ziga xos AE aniqlandi. Hammasi bo'lib, 22-xromosomani tahlil qilishda 2730 SNP joylashuvi aniqlandi. Adrenalin retseptorlari sintezini kodlovchi genlardan birida 1319 SNP aniqlandi, ular bir-biri bilan birlashishi mumkin va 8192 xil variant (haplotip) beradi.

Qabul qilingan ma'lumotlarning qanchalik tez va to'liq ishlatilishi hali aniq emas. Ayni paytda, yana bir aniq misol.

Astmatiklar orasida albuterol preparati juda mashhur bo'lib, u ko'rsatilgan adrenalin retseptorlari bilan ta'sir o'tkazadi va astma xurujini bostiradi. Biroq, odamlarning haplotiplari xilma-xilligi sababli, dori hamma uchun ishlamaydi va ba'zi bemorlar uchun odatda kontrendikedir. Bu SNP bilan bog'liq: TCTCT genlaridan birida (T-timin, C-sitozin) harflar ketma-ketligi bo'lgan odamlar albuterolga ta'sir qilmaydi, ammo agar sitozin terminali guanin (TCTCG) bilan almashtirilsa, u holda reaktsiya bo'ladi, ammo qisman. Ushbu mintaqadagi terminal sitozin o'rniga timinli odamlar uchun - TCTCT - preparat zaharli hisoblanadi!

Proteomika
Oqsillarning tuzilishi va funktsiyalari va ular o'rtasidagi munosabatlarni o'rganadigan biologiyaning bu mutlaqo yangi bo'limi inson genomi bilan shug'ullanadigan genomika nomi bilan atalgan. Proteomikaning tug'ilishi allaqachon "Genom" dasturi nima uchun kerakligini tushuntiradi. Keling, yangi yo'nalish perspektivasi misolida tushuntiraylik.

1962 yilda Uotson va Krik bilan birga Jon Kendryu va Maks Peruts Kembrijdan Stokgolmga taklif qilingan. Ular birinchi marta kimyo bo'yicha Nobel mukofotiga sazovor bo'lishdi, ular mos ravishda mushaklar va eritrotsitlarda kislorod tashish uchun mas'ul bo'lgan miyoglobin va gemoglobin oqsillarining uch o'lchovli tuzilishini aniqladilar.

Eslatib o'tamiz, hatto 1990-yillarning boshlarida. har bir yangi oqsilning tuzilishini aniqlash muhim qiyinchiliklarni keltirib chiqardi. Har bir tahlil o'n yilgacha davom etdi. Va hozirgi vaqtda rentgen nurlari o'rniga yadro magnit-rezonansi (NMR) ishlatilayotgan bo'lsa-da, har bir oqsilning fazoviy tuzilishini aniqlash uchun ko'p vaqt va mablag 'sarflanadi.

Proteomika sizga ushbu ishlarni tezlashtirish va narxini pasaytirish imkonini beradi. K. Venter 10 yil davomida odam adrenalin retseptorlari genini ajratish va sekvensiyasini o'tkazganligini ta'kidlagan, ammo hozirda uning laboratoriyasi bunga 15 soniya sarflaydi. Orqaga 90-yillarning o'rtalarida. xromosomalardagi genning "manzilini" topish 5 yil, 90-yillarning oxirlarida - olti oy, 2001 yilda esa bir hafta davom etdi! Aytgancha, millionlab odamlar bo'lgan SNPlar haqidagi ma'lumotlar genning pozitsiyasini aniqlashni tezlashtirishga yordam beradi.

Proteomikaga qaytamiz. Aminokislotalar ketma-ketligi va ba'zi oqsillarning uch o'lchovli tuzilishi haqidagi bilimlar genetik ketma-ketlikni aminokislotalar bilan moslashtirish dasturlarini, so'ngra ularni polipeptidlarning uch o'lchovli tuzilishida taxminiy joylashish dasturlarini ishlab chiqishga imkon berdi. Uch o'lchovli tuzilishni bilish, masalan, faol markaz bloklangan molekulalarning kimyoviy variantlarini tezda topishga yoki mutant fermentda faol markazning holatini aniqlashga imkon beradi.

Ma'lumki, qon bosimining oshishiga ACE fermenti sabab bo'ladi, uning qisqartirilgan nomi inglizchadan angiotensin-konvertor fermenti sifatida tarjima qilingan. Ferment ta'sirida hosil bo'lgan angiotensin arteriya devorlariga ta'sir qiladi, bu esa gipertoniyaga olib keladi. Nisbatan uzoq vaqt davomida yuqori qon bosimi uchun dorilar sifatida sotila boshlangan ACE ferment blokerlari topildi. Biroq, ushbu dorilar samarasiz bo'lib chiqdi.

Genomni tahlil qilish fermentning yanada keng tarqalgan va samarali variantini kodlovchi ACE-2 genini ajratishga imkon berdi. Keyin protein mahsulotining virtual tuzilishi aniqlandi, shundan so'ng ACE-2 oqsiliga faol bog'langan kimyoviy moddalar tanlandi. Shunday qilib, yangi dori qon bosimiga qarshi topdi, va yarim vaqtida va faqat 200 o'rniga 500 million dollarni tashkil etdi!

Biz bu "genomikadan oldingi" davrga misol bo'lganligini tan olamiz. Endi, genomni o'qib bo'lgach, proteomika birinchi o'ringa chiqadi, uning maqsadi hujayralarimizda mavjud bo'lishi mumkin bo'lgan million oqsil bilan tezda kurashishdir. Proteomika genetik anormalliklarni aniqroq aniqlashga va mutant oqsillarning hujayraga salbiy ta'sirini blokirovka qilishga imkon beradi.

Va vaqt mobaynida, u rejalashtirish va "tuzatish" genlar mumkin bo'ladi.

4 yil oldin inson genomida kodlangan ma'lumotni maksimal darajada dekodlash maqsadida yaratilgan bo'lib, ishning birinchi bosqichi tugaganligi e'lon qilindi. Qo'shma Shtatlar va boshqa mamlakatlarning 300 dan ortiq tadqiqotchilari inson genomining yuzdan bir qismi (3 milliarddan 30 million tayanch jufti) ning tuzilishi va funktsiyasini batafsil tahlil qildilar. Inson hujayralarida kutilmagan darajada katta transkriptlar - genomik DNK shablonida sintez qilingan RNK molekulalari topildi. Genomning atigi 2% oqsillarni kodlashiga qaramay, genomning 80% asosiy o'qishdan (transkripsiyadan) o'tadi. Bu va boshqa natijalar shuni ko'rsatadiki, genomning ishlash mexanizmlari odatdagidan ko'ra murakkabroq va irsiy ma'lumotlar yozilgan "til" ni biz hali to'liq anglamayapmiz.

Inson genom e'lon qilindi da 2000-2001 yillarda yo'l orqa "qo'pol o'qish" va 2003-2004 yillarda. "deyarli to'liq o'qish" haqida suhbatlashdi, ilm-fan hali genomda kodlangan ma'lumotlarni to'liq tushunishdan uzoqdir. Ushbu global muammoni hal qilish uchun 2003 yilda Milliy Genom Tadqiqot Instituti (NHGRI) ENCODE loyihasini boshladi ( Encyclopedia of D.NA EaQSh va boshqa mamlakatlarning yuzlab olimlari va o'nlab tadqiqot guruhlarini birlashtirgan lements).

Loyiha ishtirokchilari oldida turgan eng katta vazifa - bu nima uchun kerakligini va nimani kodlashini bilishdir har biri inson genomining 3 milliard nukleotididan. Va nafaqat nazariy, balki silikonda (DNK ketma-ketliklarini kompyuter tahlili bilan), shuningdek natijalarni eksperimental ravishda tasdiqlash. Albatta, bu muammoni hal qilish hali juda uzoq. Ayni paytda, olimlar ishning birinchi bosqichi tugaganligi haqida xabar berishdi, ularning maqsadi asosan texnikani ishlab chiqish va kuchni sinash edi.

Olimlar zamonaviy genetika, genomika va molekulyar biologiya vositalari va usullarining barcha ulkan arsenalidan foydalanganlar. Xususan, inson genomini boshqa sutemizuvchilarning genomlari bilan taqqoslash keng qo'llanilgan (qarang: rezus maymun genomi odam evolyutsiyasi haqida gapirib beradi, "Elements", 19.04.2007; Opossum genomini o'qish transpozonlarning sutemizuvchilar evolyutsiyasidagi asosiy rolini isbotladi, "Elementlar", 05/13/2007 ). Bunday taqqoslash "konservativ" ni, ya'ni genomning turli xil turlari, mintaqalarida o'xshashligini aniqlashga imkon beradi. Konservatizm odatda ushbu saytning funktsional ahamiyatini ko'rsatadi (qarang: odam va sichqon genomlarini taqqoslash genlar ishini tartibga solishning yangi usulini topishga yordam berdi, "Elements", 21.04.2007).

Ammo ENCODE loyihasining asosiy tizmasi - bu umumiy tahlil transkriptom, ya'ni transkripsiya paytida genomik DNK matritsasida hujayra tomonidan sintez qilinadigan RNK molekulalari - genetik ma'lumotni "o'qish". Eslatib o'tamiz, klassik oqsillarni kodlovchi genlarda kodlangan ma'lumotlar ikki bosqichda amalga oshiriladi: avval RNK DNK shablonida (transkripsiya), so'ngra RNK shablonida (tarjima) oqsil sintez qilinadi.

Ilgari odam genomining atigi 2% oqsillarni kodlashi ma'lum bo'lgan. Faqatgina ushbu ikki foiz genetik "matn" nafaqat transkripsiyadan, balki tarjimadan ham o'tadi. Bundan tashqari, genomning ko'plab tarjima qilinmagan mintaqalari ham transkripsiyadan o'tganligi ma'lum bo'lgan. Bular, birinchidan, funktsional RNK genlari (transport, ribosomal va har xil regulyativ), ikkinchidan, aksariyat oqsillarni kodlovchi genlarda mavjud bo'lgan intronlar, kodlamaydigan "qo'shimchalar". Intronlar RNK molekulalaridan tarjima qilinishdan oldin kesiladi (bu biriktirish deyiladi). ENCODE loyihasining asosiy yutuqlaridan biri shundaki, nihoyat genomik DNKning inson hujayralarida qaysi qismi transkripsiyalanganligini aniqlash mumkin bo'ldi. Bu chiqdi - kutilganidan ancha ko'p - 80%. Loyiha boshlanishidan oldin, o'rganilishi kerak bo'lgan genomning 100-qismida 8 ta tarjima qilinmagan RNK genlari borligi ma'lum bo'lgan. Aslida ularning soni minglab ekanligi aniqlandi.

Tadqiqotchilar ushbu transkriptlarning barchasi qanday vazifani bajarishini hozircha aniq ayta olmaydilar. Ehtimol, ularning ba'zilari hech qanday maxsus funktsiyani bajarmaydilar va faqat RNK polimeraza fermentlari faolligining yon mahsulotidir - bu qisman xaotik bo'lgan faoliyat (ba'zi oqsillar ishining xaotik jihatlari uchun qarang: tartibga soluvchi oqsilning ishi birinchi marta mikroskop ostida kuzatilgan) , "Elements", 31.05.2007; "yurgan sincap" ning harakat mexanizmi hal qilindi, "Elements", 29.05.2007). Ammo topilgan transkriptlarning aksariyati ba'zi sabablarga ko'ra hali ham zarur. Bu ularning tarkibida odam va sichqonlarda deyarli bir xil bo'lgan konservativ mintaqalarni o'z ichiga olganligi bilan tasdiqlanadi.

Umumiy oqsillarni kodlovchi genlardan o'qilgan transkriptlarni o'rganish ham kutilmagan bo'ldi. Umuman olganda, o'rganilayotgan genom mintaqasida 400 ta shunday gen mavjud. Ularning 80% dan ko'prog'ida transkriptlarni tahlil qilishda ilgari noma'lum bo'lgan funktsional qismlar - ekzonlar mavjudligi aniqlandi (ekzonlar, intronlardan farqli o'laroq, oqsilni kodlaydigan genning qismlari). Ushbu ekzonlarning ba'zilari, ma'lum bo'lishicha, genomik DNKda bir xil genning boshqa barcha ekzonlaridan minglab asosiy juftliklarda joylashgan bo'lib, ba'zida ular boshqa gen tarkibiga kiradi. Yuqori darajadagi organizmlarning genlari kodlashsiz qo'shimchalar-intronlar bilan ajratilgan kodlash bo'laklari-ekzonlardan iborat ekanligi uzoq vaqtdan beri ma'lum bo'lgan, ammo ko'pgina inson genlarining ekzonlari bir-biridan juda uzoq va shunchalik xayolparast tarzda tarqalganligini hech kim bilmagan. Bundan tashqari: ikki xil genning eksonlari bo'lgan transkriptlar topildi.

Bularning barchasi bizni hali ham gen nima ekanligini va uning qanday ishlashini yaxshi bilmasligimizni tan olishga majbur qiladi. Loyiha ishtirokchilarining ba'zilari, hattoki, gen bir muncha eskirgan tushuncha, degan ma'noda matbuotda gapirishlariga imkon berishdi, lekin aslida genomning asosiy birliklari transkriptlar (nazariyotchilardan biri aytganidek, "biz hali ham dunyoda yashayapmiz RNK "). Boshqalar bunga qo'shilmaydi: ularning fikriga ko'ra, gen molekulyar biologiyaning markaziy ob'ekti bo'lib qoladi, faqat ushbu tushunchaning ta'rifini tuzatish kerak.

Loyiha davomida tadqiqotchilar kelajakda o'zlari uchun foydali bo'ladigan bir qator yangi texnikalarni ishlab chiqdilar - masalan, ular tartibga solinadigan DNK mintaqalarini qidirishni, shu jumladan transkripsiyani boshlash joylarini (promotorlarni) - RNK polimerazalarini signal beruvchi nukleotidlar ketma-ketligini o'rganishdi. joy transkripsiyani boshlashi kerak. ENCODE loyihasi boshlanishidan oldin, inson genomining ushbu qismida 532 promouterlar tanilgan edi; hozirda ularning soni 775 tani tashkil etadi, shuningdek eksperimental tasdiqlashni kutayotgan ko'plab gipotetiklar mavjud.

Olingan natijalarning yana bir nechtasi:

Gistonlar - hujayra yadrosida genomik DNK "o'ralgan" maxsus oqsillar - transkripsiyaning boshlanish joylari va boshqa tartibga soluvchi elementlar yaqinida ma'lum bir tarzda o'zgartiriladi; ushbu modifikatsiyaning tabiati, hatto ma'lum bir DNK mintaqasida ba'zi tartibga soluvchi elementlarning mavjudligini taxmin qilishi mumkin.

Sutemizuvchilar genomidagi nukleotidlarning taxminan 5%, shubhasiz, stabillashadigan (tozalaydigan) selektsiya ta'siri ostida, boshqacha qilib aytganda, ular konservativdir - ularning evolyutsion o'zgarish tezligi juda sekinlashadi.

Ushbu konservativ asoslarning 60% uchun funktsiya mavjudligini eksperimental tasdiqlash mavjud - ya'ni, ular haqiqatan ham biron sababga ko'ra kerak, ular nimanidir kodlashadi.

Eksperimental tarzda tasdiqlangan funktsional rollarga ega bo'lgan ko'plab DNK qismlari, ammo evolyutsion jihatdan konservativ emas - ulardagi nukleotidlar ketma-ketligi sutemizuvchilar evolyutsiyasi jarayonida tez o'zgarib turadi. Ko'rinishidan, ushbu saytlarning aksariyati hayotiy ahamiyatga ega bo'lmagan funktsiyalarni kodlashadi. Bunday uchastkalar yaxshi "tanlov materiallari" sifatida xizmat qilishi mumkin. Aytgancha, tadqiqotchilar o'zlari bu natijani eng kutilmagan deb hisoblashadi: ular ilgari genomda ishlaydigan deyarli hamma narsa konservativ bo'lishi kerak deb o'ylashardi.

Funktsional DNK fragmentlari inson populyatsiyasida har xil o'zgaruvchanlik darajasiga ega: ularning ba'zilari hamma odamlarda deyarli bir xil, boshqalari juda boshqacha bo'lishi mumkin.

Tadqiqotning birinchi bosqichi qiymati 42 million dollarni tashkil etdi.NHGRI ishni davom ettirish uchun har yili 23 million dollar ajratmoqchi. 4 yil ichida butun inson genomi shu kungacha o'rganilgan yuzinchi qismi kabi chuqur tahlilga uchraydi deb taxmin qilinadi. Jarayonning tezlashishi va narxining pasayishi loyiha ishtirokchilari tomonidan ishlab chiqilgan yangi usullar bilan ta'minlanadi.

Manbalar:
1) ENCODE loyihasi konsortsiumi. ENCODE pilot loyihasi bo'yicha inson genomidagi 1% funktsional elementlarni aniqlash va tahlil qilish (to'liq matn - Pdf, 4,5 Mb) // Tabiat... 2007. V. 447. P. 799-816.
2) Elizabeth Pennisi. DNKni o'rganish Gen bo'lish nimani qayta ko'rib chiqishga majbur qiladi // Ilm-fan... 2007. V. 316. P. 1556-1557.

Inson genomini tadqiq qilish uchun quyidagilarga qarang:
1) "Inson genomi" loyihasi.
2) Inson evolyutsiyasi boshqaruvchi genlar faoliyatining o'zgarishi bilan birga kechdi, "Elements", 13.03.2006 y.
3) Odamlar shimpanzelardan istaganlari bilan farq qilmaydilar, "Elements", 30.11.2006 y.
4) Aqlning genetik asoslari ochib beriladimi? , "Elements", 09.10.2006 yil.
5) Nima uchun Şempanzelerde Do Saraton, elementlar, 02/08/2006 qiling emas.