2-kurs 321-guruh talabasi Raxmatova Fayoza Mavzu: CrG orolchalari, «Epigenetik soatlar»

Bisulfit [1] sekvensiyasi (bisulfit sekvensiyasi deb ham ataladi) metillanish naqshlarini aniqlash uchun muntazam ketma-ketlikdan oldin DNKni bisulfit bilan qayta ishlashdan foydalanishdir.
DNK metilatsiyasi kashf etilgan birinchi epigenetik belgi bo'lib, eng ko'p o'rganilgan bo'lib qolmoqda. Hayvonlarda u asosan CpG dinukleotidining sitozin qoldiqlarining uglerod-5 pozitsiyasiga metil guruhini qo'shishni o'z ichiga oladi va transkripsiya faolligini bostirishda ishtirok etadi.
DNKni bisulfit bilan tasiri sitozin qoldiqlarini urasilga aylantiradi, lekin 5-metilsitozin qoldiqlariga ta'sir qilmaydi. Shuning uchun bisulfit bilan ishlov berilgan DNK faqat metillangan sitozinlarni saqlaydi. Shunday qilib, bisulfit bilan davolash DNK ketma-ketligida alohida sitozin qoldiqlarining metillanish holatiga bog'liq bo'lgan o'ziga xos o'zgarishlarga olib keladi, bu esa DNK segmentining metillanish holati haqida yagona nukleotidni hal qiluvchi ma'lumot beradi. Ushbu ma'lumotni olish uchun turli xil o'zgartirilgan ketma-ketlik tahlillari amalga oshirilishi mumkin. Shunday qilib, ushbu tahlilning maqsadi bisulfit konversiyasidan kelib chiqadigan yagona nukleotid polimorfizmlarini (sitozinlar va timidin) ajratishdir.
Metilga xos PCR (MSP).Metilatsiyani tahlil qilishning ushbu muqobil usuli, shuningdek, bisulfit bilan ishlangan DNKdan foydalanadi, lekin qiziqish mintaqasini ketma-ketlashtirish zaruratini yo'q qiladi. Buning o'rniga, primer juftlari faqat konvertatsiya qilinmagan 5-metilsitozinlarga komplementar bo'lgan ketma-ketliklarni yoki aksincha, metillanmagan sitozinlardan aylantirilgan "metillanmagan o'ziga xos", komplementar timinlarni o'z ichiga olgan holda "metillangan o'ziga xos" bo'lish uchun mo'ljallangan. Metillanish ma'lum bir primerning kuchaytirishga erishish qobiliyati bilan belgilanadi. Bu usul, ayniqsa, yuqori metillanish zichligiga ega bo'lgan CpG orolchalarini o'rganish uchun foydalidir, chunki primerda CpG juftlarining ko'payishi tahlilning o'ziga xosligini oshiradi. CpG juftini primerning 3' uchiga qo'yish ham sezgirlikni yaxshilaydi. MSP dan foydalangan dastlabki hisobotda 0,1% allel metilatsiyasini aniqlash uchun etarli sezuvchanlik tasvirlangan. Umuman olganda, MSP va unga bog'liq protokollar ma'lum bir lokalizatsiyada metilatsiya holatini so'roq qilishda eng sezgir hisoblanadi.
Xromatinni qayta qurish giston "dumlari" ning aminokislota qoldiqlariga (globulyar oqsil yuzasida joylashgan qisqa terminal peptid hududlari) turli xil modifikatsiyalarni kiritishdan iborat. Gistonlar post-translatsiyadan o'tishi mumkin, bu esa ma'lum oqsillarni (yoki oqsil komplekslarini) tanib olish joylarini ta'minlash yoki elektrostatik potentsialning o'zgarishi tufayli nukleosomalarning tuzilishini o'zgartirish orqali xromatin dinamikasini o'zgartirishi mumkin.
Giston modifikatsiyasi asetillanish, metillanish, fosforlanish, ubiquinatsiya, ribosillanish va prolin izomerizatsiyasini o'z ichiga oladi.
Epigenomika - bu epigenom deb nomlanuvchi hujayraning genetik materialidagi to„liq epigenetik o„zgarishlar majmuasi haqidagi fandir. Ushbu soha genomika va proteomikaga o„xshash bo„lib, hujayraning genom va proteomini o„rganadi. Epigenetik o„zgarishlar DNK ketma-ketlilarida o„zgarishlarsiz gen

ekspressiyasiga ta‟sir qiluvchi DNK va gistonidagi o„z xoliga qayta oladigan o„zgarishlardir. Eng ko„p harakterlangan epigenetik o„zgarishlar bu DNK metillanishi va giston modifikatsiyasidir. Epigenetik o„zgarishlar gen ekspressiyasi va regulatsiyasida muhim rol o„ynaydi va hujayra differensiallashuvi va tumorogenez kabi ko„plab hujayraviy jarayonlarni o„z ichiga oladi. Epigenetik tadqiqotlarni global darajaga olib chiqish imkoniyati faqatgina yaqinda genomik yuqori texnologiyalarning moslashishi orqali vujudga keldi.

Epigenetika - bu genetikaning tarmog„i bo„lib, DNK ketma-ketliklarida o„zgarishlar bo„lmay turib tashqi yoki atrof-muhit omillari sabab bo„ladigan hujayraviy va fiziologik fenotipik belgilar xilma-xillikligiga sabab bo„luvchi genlarning o„chishi va yonishini o„rganuvchi fandir. Shu sababli, epigenetik tadqiqotlar hujayraning transkripsional potensialidagi dinamik o„zgarishlarni tasvirlashni qidiradi. Bu o„zgarishlar avloddan-avlodga o„tishi yoki o„tmasligi mumkin. DNK ketma-ketliklaridagi o„zgarishlarga, gen ekspressiyasi yoki hujayraviy fenotipdagi o„zgarishlarga asoslangan genetikadan farqli o„laroq epigenetikaning boshqa sabablari bor, shunday qilib epi- old qo„shimchasi Grekcha: επί – ustida (uzra, tashqarida, atrofida) ma‟nosini anglatadi.
Epigenetika atamasi 1990-yillarda paydo bo„lib qo„llanila boshlandi, lekin bir necha yillar mobaynida bir qancha o„zgaruvchan ma‟nolarda ishlatilib kelindi. Epigenetika tushunchasining ta‟rifi 2008-yilda ColdSpringHarbor (Salqin Bahor Qarorgohi) yig„ilishida “Xromosomadagi o„zgarishlar (DNK ketma-ketliklaridan tashqari) natijasida nasldan-naslga o„tuvchi barqaror fenotip” sifatida kelishib olindi.
Ingliz tilida 17 asrdan buyon qo„llanilib kelinayotgan epigenezis - ἐπιγέννησις atamasi Koin Grik (KoineGreek) tomonidan bevosita tanlangan “Qo„shimcha o„sish” (Extragrowth) degan umumiy ma‟noga ega. Epigenezis va epigenetik sifat birikmasidan 1942-yilda C.H.Waddington tomonidan epigenetika atamasi Valentin Heikerning (ValentinHaecker) epigenezisga aloqador fenogenetikasi bilan parellel ravishda tuzildi. Biologiya muhitida epigenezis
embrional rivojlanishda hujayralar dastlabki totipotent holatidan ularning diffensiallashuvini anglatadi.
Atama “o„zlarini o„zgartirish” ma‟nosida ham qo„llaniladi: nukleotid ketme- ketliklaridagi o„zgarishni o„z ichiga olmay, genomga tegishli funksional o„zgarishlarni yuzaga chiqaradi. DNK metillanishi va giston modifikatsiyasi kabi o„zgarishlar shunday mexanizmlar mahsulotiga misoldir, har bir o„zgarishning qanday genlar tomonidan DNK ketma-ketliklari negizini o„zgartirmasdan ekspressiya bo„lishi. Gen ekspressiyasi repressor oqsillarning harakati orqali DNKning silencer (sukunat) regionlariga hujum qilishi bilan boshqariladi. Ushbu epigenetik o„zgarishlar hujayraning butun hayoti davomida, shuningdek bo„linish orqali hujayraning bir necha avlodlari davomida, garchi ularda organizmning DNK ketma-ketliklari asosidagi o„zgarishlarda qatnashmasada davom etishi mumkin, natijada genetik bo„lmagan faktorlar sababli organizm genlari turli xil ishlashiga sabab bo„ladi
Epigenetika
Genomik modifikatsiyalar (o„zgarishlar) asosiy DNK ketma-ketligi o„zgarishiga sabab bo„la olmaydigan, gen ekspressiyasini o„zgartiruvchi va nasldan-naslga o„tadigan mitotik va meyotik (mitoz va meyozga xos) epigenetik o„zgarishlar sifatida tasniflanadi. Epigenetik jarayonlar orasida eng zo„r harakterlangani DNK metillanishi va giston modifikatsiyasi hisoblanadi (Russell 2010 p. 475).
DNK metillanishi
Chuqur harakterlangan ilk epigenetik o„zgarish bu DNK metillanishidir. Nomi anglatganidek bu DNKga metil guruhining qo„shilishi jarayonidir. Ushbu reaksiyani DNK metiltransferaza enzimlari katalizlaydi (DNMT). DNK metillanish paytida barqaror va nasldan-naslga o„tuvchan bo„ladi, u DNK di-metilaza nomi bilan ma‟lum antogonistik guruh enzimlari tomonidan bekor qilinadi. Eukariotlarda eng ko„p metillanish CpG (sitozin – fosfat – guanin) dinukleotidlarda, sitozinning guaninga tutash 5-uglerod pozitsiyasida (5mC) topilgan. Sutemizuvchilar genomida, taxminan 70-80% CpG dinukleotidlari
metillangan bo„lib, bu deyarli faqatgina CpG dinukleotidlari ichida sodir bo„ladi. Shuningdek, o„simliklarda CpG bo„lmagan metillanish ham sodir bo„ladi (birinchi navbatda CpNpG va CpHpH metillanish, bu yerda H = A,T,C) va juda kam hollarda sutemizuvchilarda.
Har bir hujayra o„zining butun tanasini bunyod etishi uchun barcha genetik ma‟lumotga ega. Garchi urug„langan birgina hujayradan boshqa bir qancha hujayra turlari hosil bo„lsada DNK srukturasi mutlaqo o„zgarmaydi va barcha hujayralarda bir xil bo„ladi. Biroq har bir hujayra faqat o„zigagina xos bo„lgan genlarni faollashtiradi. Shunday qilib jigar hujayrasi faqatgina jigar hujayrasida ishlaydigan genlarnigina faollashtiradi. Nerv hujayralari jigarga tegishli genlarni ishlataolmaydi.
Normal hujayralarda deyarlibutun genom metillangan bo„lib, shulardan kamgina CpG orollari metillanmagan bo„ladi va bu kam miqdordagi genlarning faol bo„lishini ta‟minlaydi. Agar metillanish biroz og„sa organizmda kasalliklarni vujudga keltiradi. Ko„plab rak kasalliklari metillanishning g„ayritabiiy o„zgarishidan kelib chiqadi.
Giston modifikatsiyasi
Gistonlar, xromatinda topilgan oqsillarning eng ko„p tarqalgan turidir, funksiyasi DNKni quyuqlashtirish. Xromatinning asosiy va takrorlanish birligi, nukleosomalar, giston oqsillarining oktamerlaridan (H2A, H2B, H3 va H4) tashkil topgan va uni atrofi 146 juft nukleotid asos uzunlikdagi DNK bilan o„ralgan. Nukleosoma va DNK qo„shilish shakli quyuqlashishga yordam bera oladigan 10 nm diametrli xromatin ipini tashkil etadi.
Turli xil giston o„zgarishlari asetillanish, metillanish, fosforillanish, yubikutinlanish, SUMOlanish (Small Ubiquitin-like Modifier – Modifikatsiyalovchi kichik Yubikutin), ADP -ribozalanish (Adenozin difosfat riboza), diaminlanish va prolin izomerlanish sifatida ma‟lum.
Giston dumchalari odatda o„zlarining lizin va argininamino kislotalarida mavjud amin guruhlari tufayli musbat zaryadlangan bo„ladi. Ushbu musbat zaryadlar giston dumchalari bilan DNK asosidagi manfiy zaryadlangan fosfat
guruhlariga ta‟sir o„tkazadi va bog„lashga yordam beradi. Normal hujayrada sodir bo„luvchi asetillanish, gistondagi musbat zaryadlarni aminlarni amidlarga o„zgartirish yo„li bilan neytrallaydi va gistonlarning DNKga bog„lanish qobiliyatini pasaytiradi. Bu bog„lanishning susayishi xromatin kengayishiga imkon beradi va genetik transkripsiyaga joy ochiladi. Giston diasetilazalar o„sha asetil guruhlarini olib tashlaydi, giston dumchalari musbat zaryadlarini kuchaytiradi va gistonlar va DNK asosi o„rtasidagi yuqori-munosabatlarni (high-affinity) ruhlantiradi. Mustahkamlangan DNK bog„lanishi DNK strukturasini zichlashtiradi va transkripsiyaga xalaqit beradi.
Epigenomika o„zining metadologiya va maqsadlari bo„yicha boshqa genomika sohalari bilan o„xshash jihatlari ko„p. Epigenomika epigenetik o„zgarishlarni global darajada identifikatsiya qilish va harakterlashni qidiradi, genomikadagi to„liq DNK to„plamini yoki proteomikadagi to„liq hujayra oqsillari to„plamini o„rganadi. (Russell 2010 p. 217 & 230). Epigenetik tahlillarning global darajada amalga oshirilishi ortidagi mantiq spesifik lokuslarni tahlil qilish orqali erishishning iloji bo„lmagan epigenetik o„zgarishlar haqidagi natijalarni qo„lga kiritish mumkinligidir. (Barski et al. 2007; Russell 2010 p. 217). Boshqa genomika sohalaridagi kabi epigenomika ham biologiya, matematika va kompyuter fanlari uyg„unlashgan bioinformatikaga qattiq tayanadi. (Russell 2010 p. 218). Shunday bo„lsa ham, epigenetik o„zgarishlar o„n yilliklarda ma‟lum bo„lgan va o„rganilgan, bu esa global miqyosda tahlillar o„tkazish imkoniyatini bergan bioinformatika texnologiyalarida muvaffaqiyatlarga erishish tufayli bo„ldi. Ko„plab hozirgi uslublar hamon eski usullar ustida, ko„pincha ularni keyingi bo„limda tasvirlanganidek genomik sinovlarga moslashitirib chizilmoqda.
Epigenomning epigenetik taxlili deganda. har bir tirik organizmni uning paydo bo`lishidan boshlab toki nobud bo`lishigacha bo`lgan uzoq yoki qisqa vaqt oralig`idagi bo`ladigan epigenomik faktorlarning genomga tasirini taxlil etish tushuniladi.
Epigenetik taxlil 2 bosqichda amalgam oshiriladi

1. umumiy epigenetik taxlil

   
   

2. bir inson(individual) epigenatik taxlili Epegenomik o`zgarishlar

   
   

adaptatsionepigenomika - tez moslanish natijasidagi va fenotipik o`zgarishlar sitoepigenomika- hujayraviy o`zgarishlar
toksikepigenomika kimyoviy dori darmon vositalari va dorivor o`similar ta`siridagi o`zgarishlar zaharli moddalar
psixoepigenomika- bu organizimdagi yomon o`y hayollar kayfiyat sog`lom turmush tarzi o`zgarishlari.
tibbiyot epigenomikasi- inson kasaliklarga qarshi kurashishidagi o`zgarishlar Birinchi epigenetic taxlil 1989 yilda Nyu york universitetida mashhur genatik olim Jon Muller tomonidan olib borilgan. Nyuorkda yashaydigan 150 ortiq har hil yoshga millatga mansub bo`lgan insonlarni 5 yil davomida kuzatdi. kuzatuvlari natijasida har bir innsoning shu 5 yil davomidagi o`zgarishlarning xranalogik xaritasini tuzdi. har yili ularda 3 takroriy DNK tahlilini o`tkazdi olingan yillar davomidagi insonlar gen bankini taqqoslab ko`rdi. Natijada o`rganilayotgan insonlarda bir qator epigenomik o`zgarishlarni aniqladi. epigenomik o`zgarishlardan biri sifatida tashqi muhit faktorlari ta`sirida qo`zg`aluvchi genlarni
aniqladi.
Tajribadagi insonlarni har xil xolat va muhitlarga tushib qolishi natijasida Dnk taxlilida kapilyar elektrofarezdan so`ng na`muna translyiminatorda o`qib ko`rilganda dnk fragmentlarida genlar ekspressiyasida nukliotidlar tushib qolganini lekin umumiy tahlilda ketma ketlik to`liq ekanligi uni qiziqtirib qo`ydi. insonlar holati normallashgandan so`ng qulay muhitga yaratilgach, qayta tekshiruvlardan so`ng ekspresiya bo`lmay tushib qolgan dnk fragmentlari yana qaytadan ekspresiya bo`lgani aniqlandi. olim bu holatni genetic nuqatai nazardan izohlab bera olmadi.
Oradan salkam 8 yil o`tgach 1997 yilda garvard universiteti professori Nik Jons “Keksa genlar” iborasini fanga kirtdi. Qaysidir vaqtda insonning kuchli ruhiy holatining qo`zg`alishi har bir insonda bor bo`lgan keksa genlarni ni qo`zg`atishi mumkin ekanligini ayttib o`tdi. Bizda bu keksa genlar qayerdan paydo bo`lib
qolgan. keksa genlar hammada bo`ladimi. bu savolga javobni mashhur evalyutsion nazryotchisi Devid Kreg shunday izohladi. bizning genlarimiz harakatchan, o`ta tasirchan tashqi muhit faktorlari va hattoki inson fikrlarini nazoratga ola oladi.biz o`z genlarimizni evalyutsiya jarayonida kuchli nazarotga olganmiz. qachonlardir yer yuzida dastlabki paydo bo`lgan insonlardan hozirgi insongacha bo`lgan davr ko`rinishimizdagi dagi uzoq yillik evalyutsiya natijasidagi o`zgarishlar. dastlabki insonlar qazilma holdagi o`rganilganlarining dnk natijalariga ko`rahozirgi insonlarning gen banki bilan o`xshashligi 56 % tashkil etadi. hozirgi insonlar tashqi muhit faktorlariga o`ta chidamsiz nozik va kasaliklarga tez chalinuvchan. lekin bizning uzoq yiilik evyultsiyamizda Hattaki bizning genlarimiz ham himoyalanish qobilyatiga ega ekan. misol uchun o`tkir kuyish bilan jarohatlangan insonlarning keksa genlari ishga tushib uzini saqlanib qolgan epigenetik bazani to`liq qaytadan genlar ekspressiya bo`lshida ishtirok etishini ta`minlaydi.
2. Epigenetik soatlar – bu biologik jihatdan hujayra, to`qima , yoki a`zoning hamda umumiy inson yoshini aniqlash ning epigenomik me`todidir. Epigenetik soatlarni o`lchashda fanda Stiv xorvart gipotezasi ilgari suriladi gipotezaga ko`ra epigenatik hamda epigenomik yosh praporsiya berishi epigenetik soatni belgilaydi. epigenetic jihatdan biz yosh bo`lishimiz mimkindir lekin epigenomik jihatdan biz doimo qari bo`lishimiz olimlarni o`ylantirib kelgan masaladir. epigenetic soatlarga bir qator salbiy faktorlar ta`sir ko`rsatadi. bunday faktorlarning eng biinchisi sog`lom turmush tarziga rioya qilmasligimizdur. Inson epigenominida olimlar oldiga qo`yiladigan eng birinchi masala hozirgi insoniyatning epigenomik yoshi nechi yoshda?
har bir insoning epigenomik yoshini aniqlashning bir qancha usullari mavjud. 1.Epigenetik DNK taxlilil

2. Pisixofiziologik taxlil ya`ni inson ruhiy holatining mahssus pisxometrik ko`rstkichlariga va fiziologik taxlillar asosidagi olingan natijalarga qarab aniqlanadik metodlar.

   
   

3. Matematik va biofizik epigenomik yosh taxlilli

   
   

hozirgi vaqtda genalogiya va epigenalogiya bilan shug`illanuvchi olimlar oddiy va ommaviy aholi uchun qo`llaydigan eng oddiy va sodda usul Stiv Xorvartning tug`ilgan yil va kun metodi.

Unga ko`ra tug`ilgan yilinigizdan tug`ilgan kuningizni ayirib tashlaysiz. natijani hozirgi yashab turgan yilingizga bo`lasiz.
birinchi (0 dan keyingi) ikki raqam sizning epigenomik yoshingiz
1997-14=1983:2019= 98
demak 98 sizning epigenomik yoshingiz.
Bu taxlillar 100 % to`g`rimi? olimlarning bir qator izlanishlariga va aniq natijalarni olishlariga qaramay afsuski hozirgi inson epigenomik yoshi aniq son bilan ifoda etish muammoligicha qolmoqda. izlanishlar davom etmoqda
Epigenetik o`zgarishlar (qarish va yosharish)
Hayotimiz davomida har birimiz asta-sekin shaxsiy genomimiz tomonidan aniqlangan sog'lig'imizdan uzoqlashamiz. Ontogenezning keyingi bosqichlarida,, bu katta yoshdagi odamning keksayish tezligi asosan genlarga emas, balki turmush tarziga bog'liq degan ma'noni anglatadi. qarishga qarshi vositalar odamlarga biokimyoviy va funktsional etishmovchiliklarni qarish va farmakologik jihatdan to'g'ri to'ldirishga faol ta'sir etishiga imkon
Insonning xronologik yoshini aniqlash qiyin emas, chunki har doim tug'ilish haqidagi guvohnomani ko'rib chiqish mumkin, biologik yoshni bunday rekordsiz belgilash missiyasi hali ham mumkin emas. Eng muhimi, biologik yoshni ma'lum yoshdagi shaxslardagi ma'lum bir populyatsiyada kuzatilgan yoshga bog'liq yoshdagi o'zgarishlarning o'rtacha miqdori bilan keksa odamning o'xshashlik darajasi aks ettirilishi mumkin.
Ushbu ta'rifda keng tarqalgan qarish standartidan har qanday og'ish turli fiziologik tizimlarning rivojlanishi va keyingi invulsatsiyasiga ko'maklashadigan yoki kechiktiradigan ekologik va genetik omillarning kombinatsiyasiga va ularning
moslashish qobiliyatini pasayishiga bog'liq. Berilgan shaxsda kuzatilgan biologik va xronologik yosh o'rtasidagi ijobiy yoki salbiy farq qarishning tezlashishi yoki sekinlashishi deb talqin qilinishi mumkin. Ideal holda, qarishning ob'ektiv biomarkerlari yangi keksa yoshga qarshi vositalarni baholash uchun ishlatilishi mumkin.
Biologik yoshni aniqlash va qarish jarayonining sur'atini aniqlashga urinishlar tarixi juda keng.
Epigenomik tahlil (inson epigenomi)
1 iyul kuni "Epigenetics Company" deb nomlanuvchi Zymo Research MyDNAge testidan foydalanib biologik qarishni nicel baholash uchun yangi xizmatni ishga tushirdi. Inson genetikasi va biostatistika professori Stiv Xorvat ismli "Horvat soat" nomli patentlangan texnologiya 500 dan ortiq DNK lokusining methylation profilini tahlil qilish uchun ishlatiladi.
Yangi test Zymo Research kompaniyasining filiali Epimorphy tomonidan iste'mol bozorida epigenetik testlarni namoyish etish uchun yaratilgan. Iste'molchilarni sinash uchun taqdim etilgan batafsil ma'lumot tahlil hisoboti mijozning biologik yoshini uning xronologik yoshi bilan taqqoslashni o'z ichiga oladi.
Bu turmush tarzi va kasallik qarish jarayoniga ta'sir ko'rsatishi mumkin bo'lgan mexanizmlarga yoritib berishi mumkin, shuningdek, qarishga qarshi kurashning yangi yondashuvlarini ishlab chiqishga yordam beradi. Ushbu test biron-bir kasallikni tashxislash, davolash, davolash yoki oldini olish uchun mo'ljallanmagan. Bitta testning qiymati 299 AQSh dollarini tashkil etadi


Tadqiqotchilar sichqon va odamlardan to'qimalar namunalari uchun xizmatni buyurtma qilishlari mumkin. Zymo Research kompaniyasining vitse-prezidenti Graham Threadgillning so'zlariga ko'ra, epigenetika ko'plab kasalliklar va saraton, autizm, Altsgeymer kasalligi va diabet kabi patologik sharoitlarning rivojlanish mexanizmlarini, shuningdek, keksayish jarayonini tushunishingizga yordam beradigan muhim ma'lumotni berishi mumkin.