Məlumat

17.5A: Genomika və Proteomika - Biologiya

17.5A: Genomika və Proteomika - Biologiya


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Proteomika, quruluşunu və funksiyasını anlamaq üçün bir hüceyrə növü tərəfindən istehsal olunan bütün zülal dəstini öyrənən bir elmdir.

Öyrənmə Məqsədləri

  • Genomika sahəsinin proteomikanın inkişafına necə səbəb olduğunu izah edin

Açar nöqtələr

  • Proteomika, zülalların hüceyrə proseslərinə və ya xarici mühitə necə təsir etdiyini və təsir etdiyini araşdırır.
  • Fərdi orqanizmdə genom sabitdir, lakin proteom dəyişir və dinamikdir.
  • Fərdi bir orqanizmin hər bir hüceyrəsi eyni gen dəstinə malikdir, lakin müxtəlif toxumalarda istehsal olunan zülallar dəsti bir-birindən fərqlənir və gen ifadəsindən asılıdır.

Əsas Şərtlər

  • proteomika: orqanizmin genomu ilə ifadə olunan zülallar toplusunu öyrənən molekulyar biologiyanın bölməsi
  • proteom: müəyyən bir genom tərəfindən kodlanmış zülalların tam dəsti
  • genomika: bir orqanizmin tam genomunun öyrənilməsi

Proteomika nisbətən yeni bir sahədir; Bu termin 1994 -cü ildə icad edilmişdir, elmin özü 1970-80 -ci illərin elektroforez üsullarından qaynaqlanır. Zülalların öyrənilməsi isə daha uzun müddətdir ki, elmi diqqət mərkəzində olmuşdur. Zülalları öyrənmək, hüceyrə proseslərinə necə təsir etdiyini anlayır. Əksinə, bu tədqiqat zülalların özlərinin hüceyrə proseslərindən və ya xarici mühitdən necə təsirləndiyini də araşdırır. Zülallar hüceyrə mexanizmlərinin mürəkkəb nəzarətini təmin edir; bir çox hallarda eyni mexanizmin komponentləridir. Hüceyrə daxilində müxtəlif funksiyaları yerinə yetirirlər; demək olar ki, hər orqanizmdə minlərlə fərqli zülal və peptid var. Proteomikanın məqsədi, bir orqanizmin fərqli zamanlarda dəyişən proteomlarını təhlil etmək, aralarındakı fərqləri vurğulamaqdır. Daha sadə desək, proteomika bioloji sistemlərin quruluşunu və funksiyasını təhlil edir. Məsələn, xərçəng hüceyrəsinin zülal tərkibi çox vaxt sağlam hüceyrədən fərqlidir. Xərçəng hüceyrəsindəki müəyyən zülallar sağlam hüceyrədə olmaya bilər və bu unikal zülalları xərçəng əleyhinə dərmanlar üçün yaxşı hədəf halına gətirir. Bu məqsədin həyata keçirilməsi çətindir; hər hansı bir orqanizmdə zülalların həm təmizlənməsinə, həm də identifikasiyasına bir çox bioloji və ekoloji amillər mane ola bilər.

Proteomların funksiyasını öyrənməyə proteomika deyilir. Bir proteom, bir hüceyrə növü tərəfindən istehsal olunan zülalların bütün dəstidir. Genomika məntiqi bir addım olaraq proteomikaya (transkriptomika vasitəsilə) gətirib çıxardı. Proteomlar genomların biliklərindən istifadə etməklə öyrənilə bilər, çünki genlər mRNA-ları, mRNA-lar isə zülalları kodlayır. MRNA analizi düzgün bir addım olsa da, bütün mRNAlar zülallara çevrilmir. Proteomika genomikanı tamamlayır və elm adamları genlərə əsaslanan hipotezlərini sınamaq istədikdə faydalıdır. Çoxhüceyrəli orqanizmin bütün hüceyrələrinin eyni gen dəstinə malik olmasına baxmayaraq, müxtəlif toxumalarda istehsal olunan zülallar dəsti fərqlidir və gen ifadəsindən asılıdır. Beləliklə, genom sabitdir, lakin proteom bir orqanizm daxilində dəyişir və dinamikdir. Əlavə olaraq, RNT -lər alternativ olaraq birləşdirilə bilər (yeni birləşmələr və yeni zülallar yaratmaq üçün kəsilərək yapışdırılır) və bir çox zülal proteolitik parçalanma, fosforilasiya, qlikosilasiya və ubikuitinasiya kimi proseslərlə çevrildikdən sonra dəyişdirilir. Proteomların öyrənilməsini çətinləşdirən zülal-zülal qarşılıqlı təsirləri də mövcuddur. Genom bir plan təqdim etsə də, son memarlıq proteomu yaradan hadisələrin gedişatını dəyişə biləcək bir neçə faktordan asılıdır.


Genomika və məlumat elmi: bir çətir içərisində bir tətbiq

Məlumat elmi geniş miqyaslı məlumatlardan praktiki fikirlər çıxarmağa imkan verir. Burada biz onu bir neçə fərqli subdomeni əhatə edən çətir termini kimi kontekstləşdiririk. Biz genomikanın tanınmış 3 V məlumat və 4 M proses çərçivələri (müvafiq olaraq, həcm-sürət-müxtəliflik və ölçmə-mədən-modelləşdirmə-manipulyasiya) baxımından xüsusi tətbiq alt domeninə necə uyğun olduğuna diqqət yetiririk. Genomika ilə digər məlumat elmi alt sahələri (məsələn, astronomiya) arasındakı texniki və mədəni "ixrac" və "idxal" ı daha da təhlil edirik. Nəhayət, məlumat dəyərinin, məxfiliyin və mülkiyyətin DNT -nin davamlı təbiəti səbəbindən ümumiyyətlə məlumat elmi tətbiqləri üçün aktual problemləri olduğunu və xüsusilə genomikaya aid olduğunu müzakirə edirik.


Genomların Xəritəçəkilməsi

Genom Xəritəçəkmə, hər bir xromosomda genlərin yerini tapmaq prosesidir. Yaradılan xəritələr, küçələrdə gəzmək üçün istifadə etdiyimiz xəritələrlə müqayisə olunur. Genetik xəritə, genləri və bir xromosomdakı yerini göstərən bir təsvirdir. Genetik xəritələr böyük şəkil verir (dövlətlərarası magistral yolların xəritəsinə bənzəyir) və genetik işarələrdən istifadə edir (işarələrə bənzər). Bir genetik marker, xromosomdakı bir maraq və ya xüsusiyyət ilə genetik əlaqəni göstərən bir gen və ya ardıcıllıqdır. Genetik marker maraq doğuran gen ilə miras qalmağa meyllidir və aralarındakı məsafənin bir ölçüsü meioz zamanı rekombinasiya tezliyidir. Erkən genetiklər bu əlaqə analizi adlandırdılar.

Fiziki xəritələr xromosomların daha kiçik bölgələrinin intim detallarına daxil olur (ətraflı yol xəritəsinə bənzər) ([Şəkil 1]). Fiziki xəritə, fiziki məsafənin nukleotidlərdə, genlər və ya genetik markerlər arasında təsviridir. Genomun tam mənzərəsini yaratmaq üçün həm genetik əlaqə xəritələri, həm də fiziki xəritələr tələb olunur. Genomun tam xəritəsinin olması tədqiqatçıların fərdi genləri öyrənməsini asanlaşdırır. İnsan genomu xəritələri, tədqiqatçılara xərçəng, ürək xəstəliyi və kistik fibroz kimi xəstəliklərlə əlaqəli insan xəstəlikləri törədən genləri müəyyən etmək səylərində kömək edir. Bundan əlavə, genom xəritələşdirmə, çirkləndiriciləri təmizləmək və ya hətta çirklənmənin qarşısını almaq qabiliyyətinə malik mikroblar kimi faydalı xüsusiyyətlərə malik orqanizmləri müəyyən etməyə kömək etmək üçün istifadə edilə bilər. Bitki genomunun xəritələndirilməsi ilə bağlı tədqiqatlar daha yüksək məhsul vermə üsullarına və ya iqlim dəyişikliyinə daha yaxşı uyğunlaşan bitkilərin inkişafına səbəb ola bilər.

Şəkil 1: Bu, insan X xromosomunun fiziki xəritəsidir. (kredit: NCBI, NIH tərəfindən işin dəyişdirilməsi)

Genetik xəritələr kontur, fiziki xəritələr isə detallar verir. Böyük mənzərəni göstərmək üçün hər iki növ genom xəritəçəkmə texnikasının niyə vacib olduğunu başa düşmək asandır. Hər bir texnikadan əldə edilən məlumat genomu öyrənmək üçün kombinasiyada istifadə olunur. Genomik Xəritəçəkmə tədqiqat üçün istifadə olunan müxtəlif model orqanizmlərlə birlikdə istifadə olunur. Genom xəritələşdirilməsi hələ də davam edən bir prosesdir və daha təkmil texnikalar inkişaf etdikcə daha çox irəliləyiş gözlənilir. Genom Xəritəçəkmə, hər bir mövcud məlumatı istifadə edərək mürəkkəb bir tapmacanı tamamlamağa bənzəyir. Dünyanın hər yerindəki laboratoriyalarda yaranan məlumatlar, Milli Biotexnologiya Məlumatları Mərkəzi (NCBI) kimi mərkəzi məlumat bazalarına daxil edilir. Məlumatı tədqiqatçılar və geniş ictimaiyyət üçün daha asan əldə etmək üçün səylər göstərilir. Yollarda hərəkət etmək üçün kağız xəritələri əvəzinə qlobal mövqeləşdirmə sistemlərindən istifadə etdiyimiz kimi, NCBI, məlumatların çıxarılması prosesini asanlaşdırmaq üçün bir genom görüntü alətindən istifadə etməyimizə imkan verir.

İnsanda Online Mendelian Mirası (OMIM), insan genləri və genetik xəstəliklərin axtarıla bilən bir onlayn kataloqudur. Bu veb-sayt genom xəritəsini göstərir, həmçinin hər bir əlamət və pozğunluğun tarixini və tədqiqatını təfərrüatlandırır. Xüsusiyyətləri (əl qabiliyyəti kimi) və genetik xəstəlikləri (şəkərli diabet kimi) axtarmaq üçün linki vurun.


Genomika və Proteomika

Proteinlər, genin kodladığı funksiyanı yerinə yetirməyə kömək edən genlərin son məhsuludur. Proteinlər amin turşularından ibarətdir və hüceyrədə mühüm rol oynayır. Bütün fermentlər (ribozimlərdən başqa) reaksiyaların sürətinə təsir edən katalizator rolunu oynayan zülallardır. Proteinlər də tənzimləyici molekullardır və bəziləri hormondur. Hemoglobin kimi nəqliyyat zülalları oksigenin müxtəlif orqanlara daşınmasına kömək edir. Xarici hissəciklərə qarşı müdafiə edən antikorlar da zülallardır. Xəstə vəziyyətdə, zülal funksiyası genetik səviyyədəki dəyişikliklər və ya xüsusi bir proteinə birbaşa təsir səbəbiylə pozula bilər.

A proteom bir hüceyrə növü tərəfindən istehsal olunan zülalların bütün dəstidir. Genlər mRNA -ları kodlaşdırır və mRNA -lar zülalları kodlaşdırdığından, proteinomlar genom biliklərindən istifadə etməklə öyrənilə bilər. MRNA analizi düzgün bir addım olsa da, bütün mRNAlar zülallara çevrilmir. Proteomların funksiyasını öyrənmək adlanır proteomika. Proteomika genomikanı tamamlayır və elm adamları genlərə əsaslanan hipotezlərini sınamaq istədikdə faydalıdır. Çoxhüceyrəli orqanizmin bütün hüceyrələrinin eyni gen dəstinə malik olmasına baxmayaraq, müxtəlif toxumalarda istehsal olunan zülallar dəsti fərqlidir və gen ifadəsindən asılıdır. Beləliklə, genom sabitdir, lakin proteom bir orqanizm daxilində dəyişir və dinamikdir. Əlavə olaraq, RNT -lər alternativ olaraq birləşdirilə bilər (yeni birləşmələr və yeni zülallar yaratmaq üçün kəsilərək yapışdırılır) və bir çox zülal proteolitik parçalanma, fosforilasiya, qlikosilasiya və ubikuitinasiya kimi proseslərlə çevrildikdən sonra dəyişdirilir. Proteomların öyrənilməsini çətinləşdirən zülal-zülal qarşılıqlı təsirləri də mövcuddur. Genom bir plan təqdim etsə də, son memarlıq proteomu yaradan hadisələrin gedişatını dəyişə biləcək bir neçə faktordan asılıdır.

Metabolomika genomika və proteomika ilə bağlıdır. Metabolomika orqanizmdə olan kiçik molekul metabolitlərinin öyrənilməsini əhatə edir. The metabolom bir orqanizmin genetik quruluşu ilə əlaqəli olan metabolitlərin tam dəstidir. Metabolomika genetik quruluş və fiziki xüsusiyyətləri, həmçinin genetik quruluş və ətraf mühit faktorlarını müqayisə etmək imkanı verir. Metabolom tədqiqatının məqsədi canlı orqanizmlərin toxumalarında və mayelərində olan bütün metabolitləri müəyyən etmək, kəmiyyətini müəyyənləşdirmək və kataloqlaşdırmaqdır.

Protein Analizində Əsas Texnikalar

Proteomikanın son məqsədi, müəyyən bir şəraitdə müəyyən bir genomdan ifadə olunan zülalları müəyyən etmək və ya müqayisə etmək, zülallar arasındakı qarşılıqlı əlaqəni öyrənmək və hüceyrə davranışını proqnozlaşdırmaq və ya dərman hədəflərini inkişaf etdirmək üçün istifadə etməkdir. Genomun DNT sıralamasının əsas texnikası ilə təhlil edildiyi kimi, proteomikada da protein analizi üçün üsullar lazımdır. DNT sıralamasına bənzər protein analizinin əsas texnikası kütlə spektrometriyasıdır. Kütlə spektrometriyası bir molekulun xüsusiyyətlərini müəyyən etmək və təyin etmək üçün istifadə olunur. Spektrometriyada irəliləyişlər tədqiqatçılara çox kiçik zülal nümunələrini təhlil etməyə imkan verdi. Məsələn, rentgen kristalloqrafiyası elm adamlarına bir atom kristalının üçölçülü quruluşunu atom həllində təyin etməyə imkan verir. Nüvə maqnit rezonansı (NMR) adlı başqa bir zülal görüntüləmə texnikası, sulu məhlulda zülalların üçölçülü quruluşunu təyin etmək üçün atomların maqnit xüsusiyyətlərindən istifadə edir. Zülallar arasındakı qarşılıqlı əlaqəni öyrənmək üçün zülal mikroarrayları da istifadə edilmişdir. Əsas iki hibrid ekranın ([bağlantı]) geniş miqyaslı uyğunlaşmaları zülal mikroarraylarının əsasını təmin etmişdir. Kompüter proqramı proteomik analiz üçün yaradılan çoxlu məlumatları təhlil etmək üçün istifadə olunur.

Genomik və proteomik miqyaslı analizlər sistem biologiyasının bir hissəsidir. Sistem biologiyası sistem daxilində qarşılıqlı təsirlərə əsaslanan bütöv bioloji sistemlərin (genomlar və proteomlar) öyrənilməsidir. Avropa Bioinformatik İnstitutu və İnsan Proteom Təşkilatı (HUPO), sistem bioloji məlumatlarının böyük bir yığınını sıralamaq üçün təsirli vasitələr hazırlayır və qurur. Zülallar genlərin birbaşa məhsulları olduğundan və genomik səviyyədə aktivliyi əks etdirdiyindən, xəstəlik proseslərində iştirak edən zülalları və genləri müəyyən etmək üçün müxtəlif hüceyrələrin zülal profillərini müqayisə etmək üçün proteomlardan istifadə etmək təbiidir. Əczaçılıq dərman sınaqları zülalları hədəf alır. Proteomikadan əldə edilən məlumatlar yeni dərmanları təyin etmək və onların təsir mexanizmlərini anlamaq üçün istifadə olunur.

Proteomik analiz üçün istifadə olunan texnikaların çətinliyi, az miqdarda zülalın aşkarlanmasının çətinliyidir. Kütlə spektrometriyası az miqdarda zülal aşkar etmək üçün yaxşı olsa da, xəstə vəziyyətlərdə zülal ifadəsindəki dəyişiklikləri ayırd etmək çətin ola bilər. Zülallar təbii olaraq qeyri-sabit molekullardır, bu da proteomik analizi genomik analizdən qat-qat çətinləşdirir.

Xərçəng Proteomikası

Xəstəliyin genetik əsasını anlamaq üçün xüsusi xəstəliklərdən əziyyət çəkən xəstələrin genomları və proteomları öyrənilir. Proteomik yanaşmalarla öyrənilən ən önəmli xəstəlik xərçəngdir. Xərçəngin müayinəsini və erkən aşkarlanmasını yaxşılaşdırmaq üçün proteomik yanaşmalardan istifadə olunur ki, bu da xəstəliyin gedişatından təsirlənən zülalların müəyyən edilməsi ilə əldə edilir. Fərdi zülala a deyilir biomarker, ifadə səviyyəsi dəyişmiş bir zülal dəsti a adlanır protein imzası. Bir biomarker və ya zülal imzasının xərçəngin erkən skrininqinə və aşkarlanmasına namizəd kimi faydalı olması üçün o, tər, qan və ya sidik kimi bədən mayelərində ifraz edilməlidir ki, geniş miqyaslı müayinələr qeyri -invaziv moda. Xərçəngin erkən aşkarlanması üçün biomarkerlərdən istifadə ilə bağlı mövcud problem yalan-mənfi nəticələrin yüksək olmasıdır. A yalan mənfi pozitiv olmalı olan səhv bir test nəticəsidir. Başqa sözlə, bir çox xərçəng halları aşkar edilmir, bu da biomarkerləri etibarsız edir. Xərçəng aşkarlanmasında istifadə edilən protein biomarkerlərindən bəzi nümunələr yumurtalıq xərçəngi üçün CA-125 və prostat xərçəngi üçün PSAdır. Protein imzaları xərçəng hüceyrələrini aşkar etmək üçün biomarkerlərdən daha etibarlı ola bilər. Proteomika, fərdin xüsusi dərmanlara və ya fərdin yaşaya biləcəyi yan təsirlərə cavab verib verməyəcəyini ehtiva edən fərdi müalicə planları hazırlamaq üçün də istifadə olunur. Xəstəliyin təkrarlanma ehtimalını proqnozlaşdırmaq üçün də proteomikadan istifadə olunur.

Milli Xərçəng İnstitutu xərçəngin aşkarlanması və müalicəsini yaxşılaşdırmaq üçün proqramlar hazırlamışdır. Xərçəng üçün Klinik Proteomik Texnologiyalar və Erkən Aşkarlama Tədqiqat Şəbəkəsi müxtəlif xərçəng növlərinə xas olan zülal imzalarını müəyyən etmək səyləridir. Biomedikal Proteomika Proqramı, protein imzalarını müəyyən etmək və xərçəng xəstələri üçün təsirli müalicələr hazırlamaq üçün hazırlanmışdır.

Bölmə Xülasəsi

Proteomika müəyyən ətraf mühit şəraitində müəyyən bir hüceyrə növü tərəfindən ifadə edilən bütün zülal dəstinin öyrənilməsidir. Çox hüceyrəli bir orqanizmdə fərqli hüceyrə növlərində fərqli proteomlar olacaq və bunlar ətraf mühitdəki dəyişikliklərə görə dəyişəcək. Bir genomdan fərqli olaraq, bir proteom dinamikdir və daimi axındadır ki, bu da onu yalnız genom bilgisindən daha mürəkkəb və daha faydalı edir.

Proteomik yanaşmalar protein analizinə əsaslanır, bu üsullar daim təkmilləşdirilir. Proteomika müxtəlif xərçəng növlərini öyrənmək üçün istifadə edilmişdir. Hər bir xərçəng növünü analiz etmək üçün fərqli biomarkerlər və protein imzaları istifadə olunur. Gələcək məqsəd hər bir fərd üçün fərdi müalicə planına sahib olmaqdır.


Fəsil 20 - Dərman Dizaynında və Kəşfində Genomika və Proteomika

Bu fəsildə, dərman təsir mexanizmlərini, dərman müqavimətinin proqnozunu və klinik təsirləri təyin etmək üçün biomarkerlərin kəşfini göstərən dərmanların kəşfinə təsir edən genomik və proteomik tədqiqat strategiyalarında son irəliləyişlərin ümumi görünüşü təqdim olunur. Genom bütün genlərə, o cümlədən xromosom DNT-sinə, RNT-nin bütün formalarına və müəyyən bioloji vahiddəki transkripsiya variantlarına aiddir. Hesablama proteomikası 3D zülal struktur məlumatlarının geniş miqyaslı istehsalına və təhlilinə aiddir. Protein təmas xəritələrinin dəqiq proqnozlaşdırılması hesablama proteomikası üçün başlanğıc və əsas addımdır. Kimyəvi proteomika sintetik üzvi kimya, hüceyrə biologiyası, biokimya və kütləvi spektrometriyadan (MS) istifadə edərək müəyyən bir proteom daxilində fərqli zülalların funksional tədqiqatları üçün istifadə edilə bilən xüsusi zülal dəyişdirici reagentləri tərtib edir. Matrisin köməyi ilə lazer desorbsiyası/uçuşun ionlaşma vaxtı (MALDI-TOF) və elektrik spreyi/ionlaşması (ESI) üsulları 1989-cu ildən bəri bioloji MS-də inqilab etdi. narkotik kəşf boru kəmərində ilk addımdır. Sisplatin, deoksixolat, inkristin və vinblastin də daxil olmaqla kemoterapevtik agentlərin səbəb olduğu müqavimətin əsas mexanizmlərini müəyyən etmək üçün genomik və proteomik yanaşmalardan istifadə edilmişdir.


Proteomikanın gələcək nəsil ardıcıllığına qoşulması: proteogenomika və onun biologiyada cari tətbiqləri

Genotiplər və fenotiplər arasındakı əlaqəni başa düşmək bioloji mexanizmləri ayırmaq və xəstəliklərin molekulyar əsaslarını açmaq üçün vacibdir. Genlər və zülallar bioloji sistemlərdə sıx bağlıdır. Bununla birlikdə, genomika və proteomika ayrı -ayrılıqda iki fərqli fənni meydana gətirdi, bu səbəbdən iki alandakı elm adamları arasında qarşılıqlı əlaqənin məhdud olması və bu, hər iki sahənin faydalı məlumatların vahid məlumat üsuluna inteqrasiyasını məhdudlaşdırır. Yeni yaranan proteogenomik sahə iki fən arasında körpülər qurmaqla bunu həll etməyə çalışır. Bu araşdırmada, fərqli formatlardakı genomik və transkriptomik məlumatların proteogenomikaya kömək etmək üçün necə istifadə oluna biləcəyi qısaca müzakirə edilmişdir. Sonradan, bu araşdırmanın daha böyük bir hissəsi son beş ildə nəşr olunan və iki vacib suala cavab verən proteogenomika tədqiqat məqalələrinə diqqət yetirir. Birincisi, proteogenomikanın bioloji problemlərin həlli üçün necə tətbiq oluna biləcəyi müzakirə edilir, genom annotasiyası və dəqiq tibb əhatə olunur. İkincisi, məlumat əldə etmək üçün analitik texnologiyalardakı ən son inkişaflar və proteogenomik məlumatları şərh etmək və görselleştirmek üçün bioinformatik vasitələr.

Açar sözlər: genomika yeni nəsil ardıcıllığı proteogenomics proteomics transcriptomics.


Proteomika və genomika

Av tüfəngi sıralaması, bu gün istifadə edilən ən təsirli genom sıralama protokoludur. Bu protokol necə işləyir?

Üst-üstə düşən xromosom fraqmentləri arxada heç bir boşluq qalmadan davamlı olaraq ardıcıllıqla ardıcıllıqla aparılır.

Təsadüfi xromosom fraqmentlərinin hər iki ucu ardıcıllaşdırılır və sonra fraqmentlər kompüter proqramlarından istifadə edərək yığılır.

İskeleler sıralanır və kontiglər iskelelərdən tikilir.

Xromosomlar FISH ləkələnmiş yerlər arasında sıralanır və bu məlum sitoloji markerlərə görə yığılır.

Oraq hüceyrəli anemiya SNP -dir. SNP, oraq hüceyrəli anemiya ilə xarakterizə olunan kiçik bir genetik dəyişiklikdir. SNP, __ ilə xarakterizə olunan kiçik bir genetik dəyişiklikdir.

Tək nukleotid dəyişikliyi.

Tək bir amin turşusu dəyişikliyi.

Tandem təkrarları bir populyasiyada morfoloji dəyişikliyə səbəb ola bilər. Bəzi transkripsiya faktorlarının fəaliyyəti ilə müəyyən əlamətlər, məsələn, başın forması və pəncənin rəqəmlərinin sayı arasında korrelyasiya var. Runx-2 transkripsiya faktorunun aktivliyi açıq oxu çərçivəsindəki tandem təkrarlarından təsirlənir. Bu tandem təkrarları, Runx-2 zülalında poly-Q və poli-A amin turşusunun təkrarlanması ilə nəticələnir. Təkrarların hansı xüsusiyyətləri transkripsiya faktoru aktivliyi ilə əlaqəlidir?


Genomika nədir

Genomika, bir genomdakı bütün genlərin öyrənilməsinə aiddir. Genom, əsasən DNT -dən ibarət olan bir orqanizmin genetik məlumatlarının tam dəstidir. Genomları xəritələmək, sıralamaq və analiz etmək üçün yüksək ötürmə qabiliyyətli texnikalar istifadə olunur. Genomikada tətbiq olunan üsullar, yönləndirilmiş gen sıralaması, bütün genom ov tüfəngi sıralaması, ifadə edilmiş ardıcıllıq etiketlərinin (EST) qurulması, tək nukleotid polimorfizmlərinin (SNP) müəyyən edilməsi və fərqli proqramlardan istifadə edərək ardıcıl məlumatların təhlili və təfsiri kimi gen sıralama strategiyalarını əhatə edir. verilənlər bazası. Av tüfənginin ardıcıllığının əsas addımları burada göstərilmişdir şəkil 1.

Şəkil 1: Ətraf Mühit Tüfəngi Sıralaması (ESS)
Nümunə götürmə, (B) Hissəciklərin süzülməsi, (C) DNT-nin çıxarılması və lizisi, (D) Klonlaşdırma və Kitabxana, (D) Ardıcıllıq, (E) Ardıcıllıq Montajı

Genomikanın iki əsas sahəsi struktur genomika və funksional genomikadır. In struktur genomikası, genlərin quruluşu və nisbi mövqeləri orada olarkən öyrənilir funksional genomika, metabolik fəaliyyətləri tənzimləyən genlərin funksiyası və ya rolu öyrənilir. Genom Sıralama Layihələri, genomikada ən son inkişafdır. İnsan Genomu Layihəsi (HGP) 2003-cü ildə tamamlandı. İnsan Genomu Layihəsinin məqsədləri:

  • Üçünmüəyyən etmək insan genomunda olan bütün (təxminən 20.000-25.000) gen,
  • Müəyyən etmək üçün insan genomunu təşkil edən bütün ardıcıllıqlar (təxminən 3 milyard kimyəvi baza cütü),
  • Saxlamaq üçün verilənlər bazasında bu məlumatlar,
  • Təkmilləşdirmək məlumatların təhlili üçün vasitələr,
  • R köçürmək üçünözəl sektora şad texnologiyalar
  • Ünvan vermək üçün layihədən yarana biləcək etik, hüquqi və sosial məsələlər (ELSI).

İnsan genomuna əlavə olaraq, siçan və düyü genomları da genomik araşdırmalara məruz qalmışdır.


Genomika: mənası, növləri və təsnifatı | Genetika

Bu yazıda haqqında danışacağıq:- 1. Genomikanın mənası 2. Genomikanın növləri 3. Təsnifat 4. Bitki bitkilərində genomikanın rolu 5. Genlərin xəritələnməsi 6. Genom Xəritəçəkmə Laboratoriyaları 7. Hindistanda Genom Xəritəçəkmə 8. Bitkiçilikdə Genomikanın Rolu 9. Məhdudiyyətlər 10. Gələcək Tələblər.

  1. Genomikanın mənası
  2. Genomikanın növləri
  3. Genomikanın təsnifatı
  4. Bitki Bitkilərində Genomikanın Rolu
  5. Genlər xəritələnəcək
  6. Genom Xəritəçəkmə Laboratoriyaları
  7. Hindistanda Genom Xəritəçəkmə
  8. Bitki İnkişafında Genomikanın Rolu
  9. Genomikanın məhdudiyyətləri
  10. Genomikanın gələcək istiqamətləri

Genomika termini ilk dəfə 1986-cı ildə Tomas Roderik tərəfindən istifadə edilmişdir. O, canlı orqanizmin bütün genomunun strukturu və funksiyasının öyrənilməsinə aiddir. Genom, əsas xromosom dəstinə aiddir. Bir genomda hər bir xromosom növü yalnız bir dəfə təmsil olunur. İndi genomika, genomların xəritələndirilməsi, ardıcıllığı və funksional analizinə həsr olunmuş bir genetik alt fənni olaraq inkişaf etdirilir.

Genomika ilə əlaqəli əsas məqamlar aşağıda verilmişdir:

i. Bu, orqanizmin bütün genomunun strukturu və funksiyasının kompüter vasitəsilə öyrənilməsidir.

ii. Xromosomlardakı genlərin xəritələndirilməsi və sıralanması ilə məşğul olur.

iii. Bu, gen xəritəsinin sürətli və dəqiq üsuludur. Rekombinasiya xəritələşdirmə və silmə xəritələşdirmə üsullarından daha doğrudur.

iv. Genomik üsullar olduqca güclü, səmərəli və kompleks genetik problemlərin həllində təsirli olur.

v. İndi genomik texnikanın istifadəsi bitkiçilikdə və genetikada əvəzolunmaz hala gəldi.

2. Genomikanın növləri:

Genomika fənni iki hissədən ibarətdir, yəni. struktur genomikası və funksional genomika.

Bunlar aşağıdakı kimi müəyyən edilir:

i. Struktur Genomika:

Canlı bir orqanizmin bütün genomunun quruluşunu öyrənməklə məşğul olur. Başqa sözlə, genomun hər bir xromosomunun genetik quruluşunun öyrənilməsi ilə məşğul olur. O, meqa-bazalarda növün genomunun ölçüsünü [Mb] və həmçinin növün bütün genomunda mövcud olan genləri müəyyən edir.

ii. Funksional Genomika:

Bütün genomda mövcud olan bütün genlərin funksiyasının öyrənilməsi funksional genomika kimi tanınır. Transkriptom və proteom ilə məşğul olur. Transkriptom, bir genomdan transkripsiya edilmiş tam bir RNT -yə aiddir və proteom, bir genom tərəfindən kodlaşdırılmış zülalların tam dəstinə aiddir.

3. Genomikanın təsnifatı:

Genomikanı bitki genomikası, heyvan genomikası, eukaryotik genomika və prokaryotik genomika kimi təsnif etmək olar.

Bunlar aşağıdakı kimi müəyyən edilir:

(i) Bitki Genomikası:

Bitki növlərinin bütün genomunun quruluşunu və funksiyasını öyrənməklə məşğul olur.

(ii) Heyvan Genomikası:

Heyvan növlərinin bütün genomunun strukturu və funksiyasının öyrənilməsi ilə məşğul olur.

(iii) Ökaryotik genomika:

Ali [çoxhüceyrəli] orqanizmlərin bütün genomunun strukturu və funksiyasının öyrənilməsi ilə məşğul olur.

(iv) Prokaryotik genomika:

Birhüceyrəli orqanizmlərin bütün genomunun quruluşunu və funksiyasını öyrənməklə məşğul olur.

4. Bitki bitkilərində genomikanın rolu:

Genomika fənni son zamanlarda yaranmışdır. Genom xəritələşdirilməsi ilk dəfə 1995-ci ildə sərbəst yaşayan bakteriya Haemophillus influenza ilə tamamlandı. Daha sonra genom ardıcıllığı işi həm prokaryotlarda, həm də eukariotlarda intensivləşdi. Bitkilərdə genom sıralaması ilk olaraq Arabidopsis thaliana (xardalın alaq otu qohumu və ardınca düyü (Oriza sativa) ilə tamamlandı.

İndi 40 -dan çox bitki bitkisində genom sıralama işləri tamamlandı. Genom sıralama işlərinin tamamlandığı bəzi tarla bitkilərinin, meyvə bitkilərinin və digər bitki növlərinin siyahısı aşağıda təqdim edilmişdir.

Bitkilərdə ən kiçik genom ölçüsü Arabidopsis thaliana (120 Mb) və ən böyük qarğıdalıda (2500) bildirilmişdir. Beləliklə, bitkilərdə indiyədək araşdırılan genom ölçüsü 120 Mb ilə 2500 Mb arasında dəyişir. Gen sıralamasından sonra, funksiya müxtəlif molekulyar üsullarla fərdi genə verilir.

5. Xəritəçəkiləcək genlər:

Genom tədqiqatlarında hər iki gen növü, yəni böyük genlər (oligogenlər) və kiçik genlər (poligenlər) asanlıqla xəritələndirilə bilər. Poligenik xüsusiyyətlərin xəritələndirilməsi, genom xəritələşdirmə üsulları ilə mümkündür, rekombinasiya və silmə xəritələşdirilməsi kimi ənənəvi gen xəritələşdirmə üsulları ilə mümkün deyil.

Genom xəritələşdirilməsi morfoloji, məhsuldarlıq, müqavimət, keyfiyyət, aqronomik və aşağıda müzakirə edilən bəzi xüsusi xüsusiyyətlər üçün aparılır.

i. Morfoloji xarakterlər:

Yarpaqların forması, ölçüsü və rəngi, çiçəyi, kaliks, corolla və s. Kimi yüksək irsiyyət xüsusiyyətlərini ehtiva edir. Ayrıca yarpaq və gövdənin səthini də (tüklülük və hamarlıq) əhatə edir.

ii. Məhsuldarlıq xüsusiyyətləri:

Bu cür xarakterlər növlərdən növlərə görə fərqlənir.

iii. Müqavimət xüsusiyyətləri:

Belə simvollara xəstəliklərə, həşəratlara, quraqlığa, torpağın şoranlığına, torpağın qələviliyinə, torpağın turşuluğuna, istiyə, şaxtaya, suyun kəsilməsinə, soyuğa və s.

iv. Keyfiyyət əlamətləri:

Bu xüsusiyyətlərə qida keyfiyyəti, bazar keyfiyyəti və saxlama keyfiyyəti daxildir.

v. Aqronomik əlamətlər:

Bu kimi xüsusiyyətlərə erkənlik, bitki boyu, bitki növü və s.

vi. Xüsusi personajlar:

Bu cür simvollara kişi sonsuzluğunu idarə edən genlər, özünə uyğunsuzluq, foto və termo həssaslıq, zəhərli maddələr, apomikslər, uyğunlaşma və s.

6. Genom Xəritəçəkmə Laboratoriyaları:

Genomun xəritələşdirilməsi işi ictimai sahəyə aid müxtəlif Beynəlxalq və Milli Tədqiqat Laboratoriyalarının birgə səyləri ilə həyata keçirilir. Müxtəlif bitki növləri üzrə genom ardıcıllığı və xəritəçəkmə işlərinin aparıldığı bəzi təşkilatların siyahısı Cədvəl 35.2-də verilmişdir.

7. Hindistanda Genom Xəritəçəkmə:

Hindistanda funksional genom tədqiqat layihələrinə Biotexnologiya Departamenti [DBT] və ICAR baxır. DBT, düyü, buğda, qarğıdalı, noxud, banan, pomidor, Brassica və s. Kimi bir neçə məhsul üzrə bu cür işlərə başlamışdır. Hindistanda genomun xəritələşdirilməsi işi aşağıdakı mərkəzlərdə aparılır.

i. Bitki Biotexnologiyası üzrə Milli Tədqiqat Mərkəzi, IARI, Yeni Dehli.

ii. Beynəlxalq Genetik Mühəndislik və Biotexnologiya Mərkəzi, Yeni Dehli.

iii. Jawahar Lal Nehru Universiteti, Yeni Delhi.

iv. Milli Botanika Tədqiqat İnstitutu, Lucknow.

8. Bitkiçilikdə Genomikanın Rolu:

Genomika məhsulun yaxşılaşdırılmasında bir sıra praktik tətbiqlərə malikdir. Genom xəritələşdirilməsi bir neçə cəhətdən faydalıdır. Bu faydalıdır və ya genomun ölçüsü, gen nömrəsi, gen xəritəsi, gen ardıcıllığı, məhsul bitkilərinin təkamülü, gen klonlaşdırılması, DNT markerlərinin identifikasiyası, markerlə seçim, transgen yetişdirmə, əlaqə xəritələrinin qurulması və QTL xəritələşdirilməsi haqqında məlumat verir.

Bütün bu aspektlər aşağıdakı kimi qısaca müzakirə olunur:

Genom Xəritəçəkmə, müxtəlif bitki növlərində genom ölçüsünü təyin etmək üçün çox faydalı bir üsuldur. İndiyə qədər öyrənilən bitki növlərində, ən böyük genom ölçüsü qarğıdalıda (2500 Mb) və ən kiçiyi Arabidopsis thaliana'da (120 Mb) bildirilmişdir.

Genom Xəritəçəkmə, bir növdəki gen sayı haqqında məlumat verir. İndiyə qədər öyrənilən bitki bitkilərində, maksimum gen sayı düyüdə (56.000) bildirilmişdir.

iii. Gen Xəritəçəkmə:

Genom araşdırması, bir genomun fərqli xromosomlarında genlərin xəritələndirilməsində/etiketlənməsində çox faydalıdır. Başqa sözlə, bir genomda yeni genin geniş miqyaslı kəşfinə kömək edir.

iv. Gen sıralaması:

Genom xəritəsi xromosomlardakı genlərin sırasını təyin etməyə kömək edir. Genlərin sırası bir genomun hər bir xromosomunda müəyyən edilir.

Genom xəritələməsi müxtəlif növlərin təkamülü haqqında məlumat verir. Fərqli genomlar arasındakı əlaqəni ölçür və beləliklə bitki bitkilərinin əlaqəsi və ya təkamül biologiyası haqqında məlumat verir.

vi. Gen klonlaması:

Genom araşdırması, bir genin birdən çox nüsxəsini çıxarmaq və bir genotipdən digərinə köçürməkdə çox faydalıdır. Beləliklə, xüsusi gen köçürülməsinə kömək edir.

vii. DNT markerlərinin müəyyən edilməsi:

Genom xəritələşdirmə üsulları, molekulyar yetişdirmədə, yəni marker yardımlı seçimdə istifadə oluna bilən DNT markerlərinin müəyyənləşdirilməsində faydalıdır. Xüsusi xaçlardan hazırlanan xəritələşdirmə populyasiyaları, spesifik xaçlardan əldə edilən xəritələşdirmə populyasiyalarına nisbətən DNT markerləri üçün yüksək polimorfizmə malikdir.

viii. Marker Dəstəkli Seçim:

Marker dəstəkli seçim, əlaqəli DNT markerlərinin bant modelinə əsaslanaraq istədiyiniz fenotip üçün dolayı seçimə aiddir. Məhsul bitkilərinin bu cür seçimi ilə təkmilləşdirilməsi cal molekulyar yetişdirməsidir. Bu məqsədlə istifadə olunan müxtəlif DNT markerləri arasında RFLP, AFLP & lt RASSR və s.

DNT markerinin təsiri morfoloji markerlərlə əlaqələndirilir və sonra xüsusi əlamət üçün seçim aparılır. DNT markerlərinə əsaslanan seçim daha etibarlıdır, çünki DNT markerlərinə ətraf mühit faktorları təsir etmir.

ix. Transgenik yetişdirmə:

Genom xəritələşdirilməsi gen klonlanmasında faydalıdır. Maraqlanan gen klonlaşdırıla və transgen bitkilərin (gen mühəndisliyi ilə hazırlanmış bitkilər) inkişafında istifadə edilə bilər. Transgen yetişdirmə cinsi prosesdən yan keçərək birbaşa gen transferinə imkan verir.

x. Bağlantı xəritələrinin qurulması:

Genom xəritələşdirilməsi əlaqə qruplarının qurulmasına kömək edir. Əlaqə qrupları gen xəritəsi və gen ardıcıllığı məlumatlarından qurula bilər.

Kəmiyyət əlamətlərin yerlərinin (QTL) xəritələşdirilməsi üçün genom xəritələşdirmə üsulları geniş istifadə olunur. QTL və ya poligenik xüsusiyyətlərin xəritələndirilməsi ənənəvi üsullarla, yəni rekombinasiya xəritələşdirmə və silmə xəritələşdirmə üsulları ilə mümkün deyil.

9. Genomikanın məhdudiyyətləri:

Bu günlərdə bitkilərin genom xəritələşdirilməsi getdikcə daha çox əhəmiyyət kəsb edir. Yuxarıda müzakirə edildiyi kimi bir çox faydalı tətbiqə malikdir. Bununla birlikdə, yüksək qiymət, yüksək texniki bacarıq, zəhmətli iş, məhdud genlərin mövcudluğu və müvafiq markerlər gölünün genom xəritələşdirməsində bəzi məhdudiyyətlər var.

Bunlar qısa şəkildə aşağıda təqdim olunur:

i. Bahalı Texnika:

Genom tədqiqatı üçün bahalı kimyəvi maddələr və şüşə qablar ilə təchiz olunmuş inkişaf etmiş bir laboratoriya lazımdır. Beləliklə, genomik tədqiqatlar aparmaq üçün çoxlu vəsait tələb olunur. Adekvat vəsait çatışmazlığı bəzən belə bir layihənin gedişatını məhdudlaşdıran faktora çevrilir.

ii. Yüksək Texniki Bacarıq:

Genom xəritələşdirilməsi işi yüksək texniki bacarıq tələb edir. Bu, genomikanın ixtisaslaşmış sahəsində alimlərin hazırlanmasını tələb edir. Bəzən məhdudlaşdırıcı faktor olan digər aparıcı genom tədqiqat laboratoriyaları ilə Beynəlxalq əməkdaşlıq tələb edir. Beynəlxalq əməkdaşlıq o halda mümkündür ki, genom tədqiqat işinin aparılacağı məhsul qlobal əhəmiyyət kəsb edir.

iii. Zəhmətli iş:

Genom xəritələşdirilməsi zəhmətli və vaxt aparan bir iş olan müxtəlif DNT markerlərinin (RFL, AFLP, RAPD, SSR və s.) Aşkarlanmasını tələb edir. F2, RIL, NIL və ikiqat haploidlərlə əlaqəli böyük populyasiyalar bu məqsədlə yoxlanılmalıdır. Bu, işin gedişatını məhdudlaşdırır.

iv. Məhdud Genlər mövcuddur:

Birincisi, transgenin inkişafı üçün məhdud sayda gen və promotorlar mövcuddur. İkincisi, belə genlər Əqli Mülkiyyət Hüquqları altında qorunur və buna görə də transgen bitkilərin inkişafı üçün istifadə edilə bilməz.

v. Müvafiq Markerlərin olmaması:

Faydalı aqrotexniki əlamətlərin əksəriyyəti poligenlərlə idarə olunur və mürəkkəb xarakter daşıyır. Bu cür xarakterlər üçün sıx bağlı DNT markerləri hələ müəyyən edilməmişdir.

10. Genomikanın Gələcək Dürtüləri:

İndiyə qədər müxtəlif bitki bitkiləri üzərində genom sıralaması və xəritələşdirilməsi üzərində əhəmiyyətli araşdırma işləri aparılmışdır. Gələcəkdə genom ardıcıllığı işinin sürətli inkişafı üçün bir neçə məqama diqqət yetirilməlidir. Vacib məqamlara maliyyə, təlim, material mübadiləsi, tədqiqat prioritetləri, mühüm xüsusiyyətlər, növlərin seçimi və s.

Bunlar qısa şəkildə aşağıdakı kimi müzakirə olunur:

Genom xəritələşdirmə layihələri çox bahalı olduğu üçün bu cür mötəbər layihələri dəstəkləmək üçün beynəlxalq əməkdaşlığa ehtiyac var.

Bəzi laboratoriyalar genomik tədqiqatlar üçün yaxşı təchiz olunmuşdur. Bu cür Laboratoriyalar müxtəlif ölkələrdən olan alimlərə genomik tədqiqatlarda insan resurslarının inkişafı üçün təlim verməlidir.

iii. Material Paylaşımı:

Aparıcı laboratoriyalar istifadə və gələcək tədqiqatlar üçün çərçivə iş DNT markerlərini hazırlamalı və digər tədqiqat laboratoriyalarına paylamalıdırlar.

iv. Tədqiqat prioritetləri:

Beynəlxalq əməkdaşlıq əldə etmək üçün genomik tədqiqat işi üçün ümumi maraq və ya qlobal əhəmiyyət kəsb edən sahələr müəyyən edilməlidir.

v. Mühüm xüsusiyyətlər:

Genom xəritələşdirilməsində, məhsuldarlıq, keyfiyyət və biotik və abiotik streslərə qarşı müqavimət kimi iqtisadi əhəmiyyət kəsb edən xüsusiyyətlərə böyük diqqət yetirilməlidir. Bir növün genom xəritələşdirilməsi sahəsində əldə edilən təcrübə, əlaqəli növlərin öyrənilməsində faydalı ola bilər.


Bütün genom ardıcıllığı

Son illərdə tibb elmlərində əhəmiyyətli irəliləyişlər olmasına baxmayaraq, həkimlər hələ də bir çox xəstəliklə çaşqınlıq içərisindədirlər və tədqiqatçılar problemin həllinə çatmaq üçün bütün genom sıralamasından istifadə edirlər. Bütün genom sıralaması bütöv bir genomun DNT ardıcıllığını təyin edən bir prosesdir. Bütün genom sıralaması, bir xəstəliyin özəyində genetik bir təməl olduğu zaman problemlərin həllinə kobud güc yanaşmasıdır. İndi bir neçə laboratoriya bütün genomların ardıcıllığı, təhlili və təfsiri üçün xidmətlər göstərir.

2010-cu ildə bağırsaqlarında çoxlu sirli abseslər olan gənc oğlanı xilas etmək üçün bütün genom ardıcıllığı istifadə edildi. The child had several colon operations with no relief. Finally, a whole genome sequence revealed a defect in a pathway that controls apoptosis (programmed cell death). A bone marrow transplant was used to overcome this genetic disorder, leading to a cure for the boy. He was the first person to be successfully diagnosed using whole genome sequencing.

The first genomes to be sequenced, such as those belonging to viruses, bacteria, and yeast, were smaller in terms of the number of nucleotides than the genomes of multicellular organisms. The genomes of other model organisms, such as the mouse (Musculus), the fruit fly (Drosophila melanogaster), and the nematode (Caenorhabditis elegans) are now known. A great deal of basic research is performed in model organisms because the information can be applied to other organisms. A model organism is a species that is studied as a model to understand the biological processes in other species that can be represented by the model organism. For example, fruit flies are able to metabolize alcohol like humans, so the genes affecting sensitivity to alcohol have been studied in fruit flies in an effort to understand the variation in sensitivity to alcohol in humans. Having entire genomes sequenced helps with the research efforts in these model organisms (Figure 10.12).

Figure 12: Much basic research is done with model organisms, such as the mouse, Mus musculus the fruit fly, Drosophila melanogaster the nematode Caenorhabditis elegans the yeast Saccharomyces cerevisiae and the common weed, Arabidopsis thaliana. (credit “mouse”: modification of work by Florean Fortescue credit “nematodes”: modification of work by “snickclunk”/Flickr credit “common weed”: modification of work by Peggy Greb, USDA scale-bar data from Matt Russell)

The first human genome sequence was published in 2003. The number of whole genomes that have been sequenced steadily increases and now includes hundreds of species and thousands of individual human genomes.



Şərhlər:

  1. Vudokasa

    yah gloom !!!

  2. Gojinn

    Bu bölmə burada çox faydalıdır. Ümid edirəm bu yazı burada aktualdır.

  3. Delrico

    Bu mövzuda çoxlu məqalələrin yer aldığı sayta gəlməyinizi tövsiyə edirəm.

  4. Amo

    Həqiqətən uzaq, nə var

  5. Amell

    Məncə, səhv edirsən. Bunu müzakirə edək.PM-də mənə e-poçt göndərin, danışacağıq.



Mesaj yazmaq