Функционалды геномика

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 15 бет
Таңдаулыға:

КеАҚ Медициналық Университет Астана

СӨЖ
Реферат
Тақырыбы: Адам геномы

Орындаған: Төлеухан Әдемі.
Факультет: Жалпы медицина
Топ: 126
Қабылдаған: Кымбат Абдикаликовна.

Нұр-Сұлтан - 2019ж

Жоспары:
Кіріспе
Негізгі бөлім:
Адам геномы және осы бағыттағы зерттеу тарихы
Адам геномының реттілігі (сиквенс)
Адам геномындағы жаңа стратегиялық бағыттар
Функционалды геномика.
Адамның генетикалық әртүрлілігі.
Адам геномы және молекулалық медицина.
Ақпараттық бос орын функциялары
Генетикалық глобус.
Адам геномының этикалық, құқықтық және әлеуметтік аспектілері
Генотерапия.
Клондау
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

Кіріспе
Адам геномының молекулалық негізі - ДНҚ молекуласы - әйгілі өмірлік жіп, қос спиральды құрылымды моделі, ол 1953 жылың - өзінде Нобель сыйлығының лауреаттары Джеймс Уотсон мен Фрэнсис Криктің жұмысында болжанып негізделген болатын. Спираль 4 базалық жұптан тұрады (нуклеотидтер); дезоксирибоза және фосфор қышқылы қалдықтары арқылы ұзын жіпке біріктірілген екі пурин (аденин, гуанин) және екі пиримидиндер (тимин және цитозин). Аденин әрдайым тиминмен, гуанин цитозинмен байланысатын етіп, екі нуклеотидтердің сутегі байланыстары арқылы өзара байланысады. Ал кейін белгілі болды бұл 20 аминқышқылдарының әрқайсысының генетикалық кодын құрған ДНҚ-да базалық жұптардың ауысуы және бұл код үш әріптен тұрады, яғни әр амин қышқылының өзінің үш нуклеотидтері, өз триплеті болады. Сондай-ақ, адамның әрбір жасушасында ДНҚ молекуласының ұзындығы шамамен 1,5-2 м болатыны, ал осы бірегей өмір жібін құрайтын нуклеотидтердің саны 3,3 миллиардқа жететіні анықталды. Бұл жіптің бөліктері ген деп аталады, яғни дененің барлық ақуыздарының құрылымын анықтайтын геномның аймақтарын кодтайды. Демек адам геномының құрылымы туралы нақты мәліметтер, яғни. оның нуклеотидтерінің бастапқы тізбегі туралы, сонымен қатар барлық гендік гендер туралы мәліметтер ұзақ уақыт бойы биологтардың назарын аударып келді.
1988 жылы АҚШ-та геномды зерттеуге Энергетика министрлігі үлкен қаражат бөлді. 1990 жылы әйгілі Джеймс Уотсон Адам геномы бағдарламасының белсенді бастаушысы және насихаттаушысы болды, ал АҚШ Ұлттық денсаулық сақтау институты Френсис Коллинз басқаратын Адам геномының Ұлттық институты пайда болған басты қаржы менеджері болды. Сол жылы ол адам геномы халықаралық бағдарламасының жетекшісі болды, оған Ұлыбритания, Франция, Германия, Жапония және Ресейдің жетекші молекулалық зертханалары қосылды. Ал Ресейлік кіші бағдарламаның қалыптасуы мен дамуындағы шешуші рөл көрнекті академик А. А. Баевқа тиесілі.
Адам геномының реттілігі (сиквенс)
Адам геномының ДНҚ молекуласының бастапқы құрылымы секвенирлеумен талданады, яғни ДНҚ спиралындағы нуклеотид жұптарының дәл салыстырмалы орнын анықтау әдісі болып табылады. Адам геномын ретке келтіру бойынша жұмыс қарқыны таңқаларлық құбылыс болды. 1995 жылы бір саты (ДНҚ тізбегіндегі бір базалық жұптың орнын анықтау) құны 1 долларға бағаланды және сәйкесінше барлық бағдарлама $ 3 трлн болды, содан кейін 1998 жылы техникалық жетілдірудің арқасында сатының бағасы 50 цент болды, 2000 жылдың басында кең автоматтандыру мен микрокапиллярлық технологияның арқасында ол 25 центке дейін төмендеді. Америка Құрама Штаттарында және Ұлыбританияда аптасына бірнеше миллион нуклеотид жылдамдығымен жүретін геномды автоматтандыратын алпауыт зауыттар құрылды. Қазіргі уақытта, кейбір мәліметтер бойынша, әлемде күніне 10 миллионға дейін секвенирленеді екен. 1999 жылдың соңында адам геномының жобалық құрылымы (черновой вариант) 2000 ж пайда болады деп болжанған. Шынында да, секвенирлеу қарқыны 1998 жылдан кейін басталып Адам геномы Дүниежүзілік Қоғамдастық жобасының 1100 ғалымдары мен Celera Genomics жеке акционерлік қоғамы (АҚШ) арасында бұрын-соңды болмаған жарыс басталған кезде басталды, ол 2000 жылдың көктемінде адам геномының нұсқасын ресми түрде алумен аяқталды.
Адамдармен қатар қазіргі уақытта организмдердің тағы 600 түрінің геномдары толық жүйеленген, оның ішінде бактериялар, ашытқы, дөңгелек құрттар және Дрозофила. Лабораторлы тышқан геномының сиксенсін анықтау жобасы дайындалып жатыр.
Әрине, мұндай жедел прогрестің нақты нәтижелері де әсерлі. Мәселен, егер 1999 жылдың мамырына дейін шамамен 300 x 10 6 реттелген болса, яғни бұл геномның тек 10% құрайды, содан кейін 1999 жылы 17 қарашада президент Билл Клинтон, АҚШ үкіметі және ғылыми қоғамдастық алғашқы миллиард нуклеотидтердің толық тізбегін атап өтті, яғни Бүкіл адамзат геномының 13 бөлігі деген сөз. Содан кейін 22 хромосоманың толық реттелуі туралы хабарлама пайда болды - алғашқы адам хромосомасы, оның ұзындығы 33,4 Мб болатын ДНҚ тізбегі анықталды. Сонымен, келесі мыңжылдықтың Бас кітабының бірінші тарауы жазылып, әлемдік қауымдастыққа ұсынылды! Бұл жерде Сэнгер орталығының (Кембридж, Ұлыбритания) ғалымдары, сонымен қатар АҚШ, Канада, Швеция, Жаңа Зеландия, Австралия және басқа елдердің ғалымдары еңбек етеді. Жалпы, 22-ші хромосома бойынша (айтпақшы, адамның кариотипіндегі ең кішкентай хромосомалардың бірі) 33,4 млн п.н. секвенирленіп, 545 ген анықталды өлшемдері 1000 ден 583000 п.о-ға дейін.
2000 жылдың сәуірінде 21-ші хромосома құрылым шифрланды ұзындығы 33,5 МБ болды. 22 хромосомадан айырмашылығы, трисомиямен туылғаннан кейінгі өмірмен үйлеспейтін болса, 21-ші хромосоманың трисомиясы ең көп таралған хромосома ауруы - Даун ауруы болып табылады. Осы айырмашылықтардың бір бөлігі, 21-хромосомадағы гендердің саны 225-ке, яғни 22 хромосомасындағы гендердің жартысынан көбіне байланысты.
ДНҚ геномының 2% -ын құрайтын екі түрлі хромосомадағы ген саны туралы деректердің болуы адамның кариотипіндегі гендердің жалпы санын 40,000-ға тең есептеуге мүмкіндік берді.
Мамыр айының басында адам геномының жоба нұсқасы мен Адам геномына арналған халықаралық бағдарламаның аяқталғаны туралы ресми түрде хабарланды. Хронологиялық тұрғыдан, бұл сенсацияда бірінші болып Celera Genomics жеке компаниясы, ол мұндай мәлімдемені 2000 жылдың сәуірінде HUGO (Human Genome Organisation) конференциясында жасады.
Сонымен қатар, адам геномын ретке келтірудің нақты көрінісі соншалықты бұлыңғыр көрінбейді. 2000 жылдың маусымына қарай адам геномының тек 20% -ы 10 реттен артық ретке келтірілді, яғни қателіктің ықтималдығы 1 x 10 6 бит с кем ; Адам геномының 70% -ы 10 реттен аз рет ретке келтірілген, ал геномның 10% -ы (әртүрлі себептермен, негізінен бактерияларда клондау қиындықтарына байланысты) мүлде реттелмеген.
Адам геномындағы жаңа стратегиялық бағыттар
Адам геномын зерттеу осындай жаңа ғылыми бағыттардың пайда болуына әкелді, соған сәйкес Функционалды геномика (I); Адамның генетикалық әртүрлілігі (Адамның геномдық әртүрлілігі) (II); Адам геномын зерттеудің этикалық, құқықтық және әлеуметтік аспектілері (Этикалық, құқықтық және әлеуметтік салдарлар - ELSI) (III) (Коллинз және басқалар, 1998; Коллмс, 1999). Бұл бағыттар, әсіресе II және III, адам өмірінің барлық салаларына енеді, және қазір адамзаттың тез өсіп келе жатқан генетизациясы туралы айтуға болады.
Функционалды геномика
Қарастырылған гендер санының тез өсуімен олардың функциялары туралы, ең алдымен, олар протеиндердің функционалдық маңызы туралы мәліметтердің болмауы айқындала түседі. Адам геномының физикалық картасында анықталған 30 мыңнан астам геннің бүгінгі күнге дейін 5-6 мыңнан астамы функционалды түрде зерттелмеген Қалған 25 мың геннің қандай функциялары бар және толығымен белгісіз болып қалатын және негізгі стратегиялық мақсатты құрайтын енгізілмеген гендердің саны қандай? Функционалды геномика бағдарламасындағы зерттеулер. Бұл қазіргі кезде көбінесе протеономика деп аталатын функционалды геномиканың негізіне айналатын ақуыздардың құрылымын, функциясын және өзара әрекеттесуін зерттеу болып табылады (Киселев, 2000). Зертханалық жануарларды (тышқандарды) алу үшін эмбриональды бағаналы жасушалардың мутагенез әдістері - тұқым қуалайтын аурулардың биологиялық модельдері (Горбунова, Баранов, 1997), онтогенездің әртүрлі кезеңдерінде әртүрлі ұлпалар мен органдардың ДНҚ банктерін құру; ақуыздарды кодтамайтын ДНҚ бөлімдерінің қызметін зерттеу әдістерін жасау; мыңдаған гендердің экспрессиясын салыстырмалы талдауға арналған жаңа технологиялардың дамуы - бұл функционалды геномика - протеомика мәселелерін шешудің бұрыннан бар тәсілдері.
Адам геномының гендік портреті жасалған кезде 200-300000 ақуызды сәйкестендіру мүмкін болады деп болжанады. Олардың онтогенезде пайда болуын анықтау, қалыпты жағдайда және әр түрлі аурулардағы жасушалар мен тіндердің экспрессиялық күйін бақылау үшін микроплеттердегі жүздеген және мыңдаған гендердің экспрессиялық профилін зерттеу - Функционалды геномиканың негізгі міндеті деп аталатын постгеномиялық дәуірде (Киселев, 2000 ж.). Оның шешімі молекулалық медицинаның мәселелерімен тікелей байланысты.
Адамның генетикалық әртүрлілігі.
Бірдей егіздерді қоспағанда, барлық адамдардың геномдары әртүрлі. Белгіленген популяция, этникалық және ең бастысы геномдардың жеке айырмашылықтары олардың семантикалық бөлігінде (құрылымдық гендердің экзондары) және кодталмаған тізбектерінде де (интергендік кеңістіктер, интрондар және т.б.) генетикалық полиморфизмге әкелетін әртүрлі мутациялардан болады. Соңғысы - адамның генетикалық әртүрлілік бағдарламасының тез өсіп келе жатқанын анықтауда көп мән бпріліп отырған сала. Этногенездің, геногеографияның, адамның шығу тегі, филогенездегі және этногенездегі геномдық эволюцияның көптеген мәселелерінің шешімі - бұл тез дамып келе жатқан өріс алдында тұрған іргелі мәселелердің жиынтығы. Оған салыстырмалы геномика бойынша зерттеулер өте жақын. Басқа сүтқоректілердің (тышқан, егеуқұйрық, қоян) геномдарының тізбектелуі адамдармен бір уақытта жүзеге асырылады. 600-ден астам бактериялардың, ашытқы (1996), Дрозофила (1999) және құрттар (Caenorhabditis elegans) - 1998 микроорганизмдердің геномдарының тізбектелуі аяқталды. 2003 ж Сүйікті эксперименттік объектінің, зертханалық тышқанның геномы толықтай шешілді. Әр түрлі жануарлардың геномдарын компьютерлік талдау геномдардың периодтық жүйесін құруға мүмкіндік береді деп айтуға негіз бар (Баранов, 1996). Д.Менделеевтің белгілі химиялық элементтердің мерзімді периодтық жүйесімен ұқсастық екі өлшемді бола ма, әлде болашақ көп өлшемді бола ма. Осындай тірі әлемнің биологиялық периодтық жүйесін құру идеясы бүгінде таңғажайып болып көрінбейтінін ескерген жөн (Ландер, 1999).
Адам геномы және молекулалық медицина.
Адам геномын зерттеудің шешуші нәтижелерінің бірі - медицина ғылымында сапалы жаңа кезеңнің - молекулалық медицинаның пайда болуы және тез дамуы. Мыңдаған құрылымдық және реттеуші гендерді анықтау, көптеген тұқым қуалайтын және мультифакторлы аурулардың генетикалық табиғатын және молекулалық механизмдерін анықтау, әртүрлі патологиялық жағдайлардың этиологиясы мен патогенезіндегі генетикалық факторлардың рөлі, көптеген инфекциялар, әр адамның генетикалық сәйкестігін дәлелдеу - бұл молекулалық медицинаның ғылыми негізін құрайтын жетістіктер. Болашақ оған тиесілі екендігінде күмән жоқ, яғни, Молекулярлық медицина, оның ішінде гендік терапия - бұл ХХІ ғасырдың медицинасы (Баранов, 2000а).
Молекулалық медицинаның көптеген танымал жетістіктері белгілі. Ең бастылары:
1. Онтогенездің кез келген сатысында тұқым қуалайтын ауруларды диагностикалаудың нақты, тиімді және әмбебап әдістері, соның ішінде және босанғанға дейін (перинаталды диагноз) (Горбунова, Баранов, 1997; Пызрев, Степанов, 1997; Бочков, 1997).
2. Адамды мүлдем дәл сәйкестендіру үшін молекулалық тәсілдер жасалды (саусақ геномын анықтау) (Янковский, 1996).
3. Тұқым қуалайтын және тұқым қуаламайтын аурулардың гендік терапиясының эксперименталды және клиникалық негіздері салынды (Свердлов, 1996; Баранов, Баранов, 2000).
4. Жеке биохимиялық (генетикалық) саусақ ізі туралы мәліметтер негізінде фармакогенетика және фармакогеномика бойынша зерттеулер басталды (Баранов, 2000, а, б).
5. Профилактикалық (болжамды) медицинаның молекулалық негізі жасалды (Баранов және басқалар, 2000).
Осылайша, әмбебап генетизация молекулалық медицинаның пайда болуына әкелді. Соңғысы өз кезегінде медициналық ғылымның жаңа бағыттарының негізін қалады, олардың бірі болжамды медицина. Бұл молекулалық медицина және оның негізгі бағыттары (болжамды медицина, гендік терапия, фармакогеномика және т.б.), оның негізін адам геномы құрайды және келесі ғасырда, мүмкін мыңжылдықта адам туралы іргелі және қолданбалы ғылымдардың барлығын анықтайды.
Ақпараттық бос орын функциялары
ДНҚ-ның сезімтал тораптары мРНҚ деп аталатын молекулалар көшіретін аймақтар болып саналады. РНҚ молекулаларымен көшірілмеген ДНҚ бөлігі ақпараттық мағынасыз болып саналады. Бұл деректердің көрнекі көрсетілімі таңқаларлық. Ақыр соңында, хромосома ұзындығының 98,5% -ы ақпараттық толтырғышсыз, ақпараттық жарамсыз заттың жансыз аумағы екендігі белгілі болды.
Миллиондаған жылдар бұрын, көп жасушалы организмдердің хромосомалары ұзындығы мен қалыңдығына бірнеше өлшемдер бойынша өсіп, адамның Жер бетінде пайда болуына дейін өзекшелік шеңберді көбейтті. Бұл хромосомалардағы ген санының көбеюімен қатар жүрмеді. Генетикалық ақпарат ағындары бұл аймаққа сирек және кездейсоқ тиді: мысалы, микрометеориттер, мысалы, вирустар ДНҚ фрагменттері жансыз ескерткішге қатып естелік болып қалды. Арнайы әдістер ДНҚ эволюциясындағы осы қашықтықтағы оқиғалардың уақытын анықтауға мүмкіндік береді.
Маңызды ДНҚ сегменттерінің басым болуы қауіпті вирустардан пассивті қорғаныс ретінде қызмет етуі мүмкін, өйткені семантикалық аймаққа вирустық ақпараттың бұзылуы ықтималдығы күрт төмендейді. ДНҚ-ның үлкен бөліктері жасушалардың бүкіл өмірінде өңделмеген тың топырақ болып қалады. Хромосомалардың бос ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.