3-мавзу. Genom loyihalari. Fundamental muammolar va amaliy yechimlar Odam genomi

Inson genomi Homo sapiensning 23 xromosom jufti DNKidagi genetik koddir , shuningdek inson mitoxondriyalarida topilgan DNK. Tuxum va sperma hujayralari tarkibida uch milliarddan ortiq DNKli tayanch juftlaridan iborat 23 xromosomalar (haploid genom) mavjud.
Somatik hujayralar (masalan, miya, jigar, yurak) 23 xromosom juftligiga (diploid genomiga) va olti milliard tagacha tayanch juftligiga ega. Asosiy juftlarning taxminan 0.1 foizi bir kishidan boshqasiga farq qiladi. Inson genomi taxminan 96 foizni tashkil etadi, bu esa eng yaqin genetik nisbiy bo'lgan turdagi shimpanziyaga o'xshashdir.
Xalqaro ilmiy tadqiqot jamiyati inson DNKini tashkil etuvchi nukleotid tayanch juftlarining ketma-ketlik xaritasini yaratishga harakat qildi. Qo'shma Shtatlar hukumati 1984 yilda Human Genome Project yoki HGP ni haploid genomning uch milliard nukleotidini tartibga solish maqsadida rejalashtirishni boshladi. DNKni loyiha uchun kam sonli anonim ko'ngillilar etkazib berdi, shuning uchun tugallangan inson genomi hech bir insonning genetik ketma-ketligini emas, balki inson DNKining mozaikasi edi.

Inson genomining loyiha tarixi va xronologiyasi

Rejalashtirilgan bosqich 1984 yilda boshlangan bo'lsa-da, HGP 1990 yilgacha rasman ishga tushirilmagan.
O'sha paytda olimlar xaritani to'ldirish uchun 15 yil vaqt kerakligini taxmin qildilar, lekin texnologiyadagi o'zgarishlar 2005 yilga qaraganda 2003 yil aprel oyida yakunlandi. AQSh Energetika vazirligi (DOE) va AQSh Milliy Sog'liqni Saqlash Institutlari (NIH) 3 milliard dollarlik davlat moliyalashtirilishining katta qismi (umumiy qiymati 2,7 milliard AQSh dollarini tashkil etganligi sababli).
Loyihada ishtirok etish uchun butun dunyodagi genetikchilar taklif etildi. Qo'shma Shtatlardan tashqari, xalqaro konsorsiumga Buyuk Britaniya, Frantsiya, Avstraliya, Xitoy va Germaniyadan kelgan institutlar va universitetlar kiradi. Ko'pgina mamlakatlarning olimlari ham ishtirok etishdi.
Jinslarni tartibga solish qanday ishlaydi?
Inson genomining xaritasini yaratish uchun olimlar 23 ta xromosomalarning DNKlarida asosiy juftlik tartibini aniqlashlari kerak edi (agar siz X va Y jinslarining xromosomalarini hisoblasangiz, albatta, 24). Har bir xromosoma 50 milliondan 300 milliongacha tayanch juftligiga ega bo'lgan, ammo DNKning ikki juftlikdagi tayanch juftlari bir-birini to'ldiruvchi (ya'ni, timin va guanin juftlari bilan adenin juftlari tsitozin bilan), chunki DNK spiralining bir ipi tarkibini avtomatik ravishda ta'minlaydi qo'shimcha ustunlar haqida ma'lumot. Boshqacha qilib aytganda, molekulaning tabiati vazifani soddalashtirdi.
Kodni aniqlash uchun bir nechta usul ishlatilgan bo'lsa-da, asosiy usul BAC ishlatilgan. BAC "bakterial sun'iy xromosomalar" ni anglatadi. BACdan foydalanish uchun inson DNK uzunligi 150,000 dan 200,000 tagacha tayanch juftligiga bo'linadi. Fragmanlar bakterial DNKga kiritildi, shuning uchun bakteriyalar ko'paytirilganda inson DNK ham takrorlandi.
Ushbu klonlash jarayoni ketma-ketlik uchun namuna yaratish uchun etarli DNKni taqdim etdi. Inson genomining 3 milliardli tayanch juftligini qoplash uchun taxminan 20 000 turli xil BAC klonlari ishlab chiqildi.
BAC klonlari inson uchun barcha genetik ma'lumotlarni o'z ichiga olgan "BAC kutubxonasi" deb nomlangan narsalarni yaratdi, ammo bu "kitoblar" ning buyrug'ini aytishning usuli yo'q edi. Buni bartaraf etish uchun har bir BAC klonini boshqa klonlarga nisbatan o'z pozitsiyasini topish uchun inson DNKiga qayta bog'langan.
Keyinchalik, BAC klonlari sekanslama uchun uzunligi 20,000 tagacha juft juftlarga bo'linadi. Ushbu "subklonlar" sequencer deb nomlangan mashinaga o'rnatildi. Sekanser 500 dan 800 tagacha juft juft juft juftlarni tayyorladi, bu kompyuter BAC kloniga mos kelish uchun to'g'ri tartibda to'plandi.
Asosiy juftliklar aniqlangani sababli, ular internetga ochiq va erkin kirish imkoniyatiga ega bo'ldi.
Keyinchalik jumboqning barcha qismlari to'liq bo'lib, to'liq genomni tashkil qilish uchun ajratildi.
Inson genomu loyihasining maqsadlari
Inson genomu loyihasining asosiy maqsadi inson DNKini tashkil etadigan 3 milliardlik tayanch juftligini tartiblashtirish edi. O'z navbatida, 20 dan 25 ming gacha bo'lgan inson genlari aniqlanishi mumkin edi. Ammo, boshqa ilmiy ahamiyatga ega bo'lgan turlarning genomlari, shuningdek, loyihaning bir qismi sifatida, shuningdek, meva pushti, sichqonchani, xamirturush va yumaloq qurtlarning genomlari bilan tartiblangan. Loyiha, genetik manipulyatsiya va tartiblash uchun yangi uskunalar va texnologiyalarni ishlab chiqdi. Genomga jamoatchilik kirish butun sayyoramiz yangi kashfiyotlarni targ'ib qilish uchun ma'lumotlarga kirishiga ishonch hosil qildi.
Nima uchun inson genomasi loyihasi muhim edi
Inson genomu loyihasi inson uchun birinchi rejani yaratdi va insoniyat tugatilgan eng katta hamkorlik biologik loyihasi bo'lib qoladi. Chunki loyiha ko'p organizmlarning genomlarini tartibga keltirgan, olimlar ularni genlarning funktsiyalarini aniqlash va hayot uchun zarur bo'lgan genlarni aniqlash uchun taqqoslashlari mumkin edi.
Olimlar loyihadan axborot va texnikani olib, ularni kasallik genlarini aniqlash uchun, genetik kasalliklarni tekshirishni ishlab chiqish va zararlanishning oldini olish uchun zararlangan genlarni ta'mirlash uchun ishlatishdi. Ma'lumotlar, bemorning genetik profilga asoslangan davolashga qanday javob berishini oldindan aniqlash uchun ishlatiladi. Birinchi xarita bir necha yil davom etgan bo'lsa-da, avanslar tezroq tartiblashga olib keldi, bu esa olimlar uchun populyatsiyada genetik o'zgarishlarni o'rganishga va ma'lum genlarni aniqroq aniqlashga imkon beradi.
Loyiha, shuningdek, axloqiy, huquqiy va ijtimoiy ta'sirlar (ELSI) dasturini ishlab chiqishni ham o'z ichiga oladi. ELSI dunyodagi eng yirik bioetika dasturi bo'lib, yangi texnologiyalar bilan shug'ullanadigan dasturlar uchun namuna bo'lib xizmat qiladi.

Transkripsiya manbasini yaratish

Yozuvni transkripsiya qilishdan oldin transkripsiya manbasini yaratishingiz kerak.

Boshlashdan oldin

Transkripsiya manbasini yaratishni boshlashdan oldin quyidagi ma'lumotlarni ko'rib chiqing.

Transkripsiya manbai karnayning ovozi - sizniki yoki boshqa birovning ovozi va uni yozib olish uchun ishlatiladigan yozib olish qurilmasi haqidagi ma'lumotlardan tuzilgan.

To'g'ri profilni tanlang

Agar siz o'z ovozingiz bilan yozilgan diktantni transkripsiya qilmoqchi bo'lsangiz, transkripsiya manbasini shaxsiy foydalanuvchi profilingizda yarating.

Agar siz boshqa birovning ovozi yozuvini transkripsiya qilmoqchi bo'lsangiz, u uchun foydalanuvchi profilini yarating va u erda transkripsiya manbasini yarating. Birovning diktantini transkripsiya qilish uchun o'z profilingizdan foydalanmang, chunki u nutq ma'lumotlaringizni o'zgartiradi va o'zingizning diktant natijalaringizga ta'sir qiladi.

Namuna tayyorlang

Dragon transkripsiya manbasini o‘rgatishda foydalanishi mumkin bo‘lgan ovozingiz yoki yozuvingizda gapirayotgan odamning namunali yozuvi kerak.

Agar sizda o'zingizning ovozingiz namunasi bo'lmasa, ovoz yozish qurilmangiz bilan bir nechta matn paragraflarini o'qiyotganingizni yozib oling va audio faylni kompyuteringizga saqlang.

Agar sizda boshqa odamning ovozi namunasi bo'lmasa, siz transkripsiya qilishni rejalashtirgan xuddi shu yozilgan nutqdan foydalanishingiz mumkin.

Bitta yozib olish qurilmasidan foydalaning

Foydalanuvchi profili uchun faqat bitta transkripsiya manbasini yaratishingiz mumkin. Dragon ovoz va uni yozib olish uchun ishlatiladigan qurilmaning aniqligini yaxshilaganligi sababli, bu maqsadda Dragon bilan foydalanishni rejalashtirgan bitta qurilmani tanlashingiz kerak. Agar boshqa qurilmadan foydalanish kerak boʻlsa, ushbu transkripsiya manbai uchun qoʻshimcha foydalanuvchi profilini yarating.
O'z ovozingiz uchun transkripsiya manbasini yaratish uchun:
Profilingiz ochiq ekanligiga ishonch hosil qiling.
DragonBar-da Profil > Diktant manbalarini boshqarish-ni tanlang.
Muloqot oynasida Yangi diktant manbasini qo'shish-ni bosing.
Keyingi dialog oynasining "Boshqa audio kiritish" bo'limida Transkripsiya manbasini tanlang va Keyingiga bosing.
Dragon namunaviy yozuv sifatida foydalanishini xohlagan audio faylning yoʻli va fayl nomini kiriting. Dragon transkripsiya manbasini o'rgatish uchun namuna yozuvingizdan foydalanadi.
Agar kerak bo'lsa, sarlavha ma'lumotlarini transkripsiya qilish yoki uzoq pauzalardan qochish uchun Dragon yozish boshida e'tibor bermasligi kerak bo'lgan soniyalar soni uchun qiymatni kiriting.
Keyingiga bosing.
Dragon namunani transkripsiyalashni tugatgandan so'ng, natijalar bilan dialog oynasini ko'rasiz. Har qanday xatolarni tuzating. Agar nima deyilganiga ishonchingiz komil bo'lmasa, yozuvni tinglash uchun O'ynatish tugmasini bosing.
Keyingiga bosing.
Dragon transkripsiya manbasini yaratganligi haqidagi dialog oynasini ko'rganingizda, "Finish" tugmasini bosing.
Birovning ovozi uchun transkripsiya manbasini yaratish uchun:
DragonBar-ga o'ting va Profil > Yangi foydalanuvchi profilini tanlang va dialog oynasida Yangi ni bosing.
Xush kelibsiz ekranda Keyingiga bosing.
Foydalanuvchi profili nomini kiriting va Keyingiga bosing.
Karnayning mintaqasi va aksentini tanlang, so'ng Keyingiga bosing.
Keyingi dialog oynasining "Boshqa audio kiritish" bo'limida Transkripsiya manbasini tanlang va Keyingiga bosing.
Yozuv namunasini tanlang dialog oynasida namuna yozuvining yo‘li va fayl nomini kiriting yoki harakatlanish va uni tanlash uchun Ko‘rib chiqish tugmasini bosing.
Agar kerak bo'lsa, sarlavha ma'lumotlarini transkripsiya qilish yoki uzoq pauzalardan qochish uchun Dragon yozish boshida e'tibor bermasligi kerak bo'lgan soniyalar soni uchun qiymatni kiriting.
Keyingiga bosing.
Dragon namunani transkripsiyalashni tugatgandan so'ng, natijalar bilan dialog oynasini ko'rasiz.
Har qanday xatolarni tuzating. Agar nima deyilganiga ishonchingiz komil bo'lmasa, yozuvni tinglash uchun O'ynatish tugmasini bosing.
Natijalardan qoniqsangiz, Keyingiga bosing.
Dragon yangi foydalanuvchi profilingizni yaratish uchun namuna va tahrirlaringizdan toʻplangan maʼlumotlarni qoʻllaydi va u tugashi bilan sizni xabardor qiladi.

Sinteniya

Odam va sichqon xromosomalari orasidagi sinteniya (zamonaviy ma'noda). Inson xromosomalaridagi ranglar bir xil rangdagi sichqoncha xromosomasining qismlari bilan gomologik hududlarni ko'rsatadi. Masalan, sichqonchaning 1-xromosomasiga gomolog boʻlgan ketma-ketliklar asosan odamning 1 va 2-xromosomalarida, balki 6,8 va 18-da ham boʻladi. X xromosomasi ikkala turda ham deyarli toʻliq sintenikdir.[1]
Genetikada sinteniya atamasi ikkita bog'liq tushunchani anglatadi:

Klassik genetikada sinteniya individ yoki tur ichidagi bir xil xromosomada genetik lokuslarning fizik birgalikda lokalizatsiyasini tavsiflaydi.

Hozirgi biologiyada sinteniya ko'proq kolinearlikni, ya'ni bir-biri bilan taqqoslanadigan ikkita xromosoma to'plamidagi tartib bloklarini saqlashni anglatadi. Ushbu bloklar sintetik bloklar deb ataladi.
Britannica entsiklopediyasida zamonaviy ta'rifdan foydalanib, sinteniyaning quyidagi tavsifi berilgan:[2]

Genomik ketma-ketlik va xaritalash ko'plab turlarning genomlarining umumiy tuzilmalarini taqqoslash imkonini berdi. Umumiy topilma shundaki, nisbatan yaqinda ajralib chiqqan organizmlar genomda bir xil nisbiy pozitsiyalarda o'xshash gen bloklarini ko'rsatadi. Bu holat sinteniya deb ataladi, taxminan umumiy xromosoma ketma-ketligiga ega deb tarjima qilinadi. Masalan, odamning ko'pgina genlari boshqa sutemizuvchilarning genlari bilan sintenikdir - nafaqat maymunlar, balki sigirlar, sichqonlar va boshqalar. Sinteniyani o'rganish evolyutsiya jarayonida genomning qanday kesilishi va yopishtirilganligini ko'rsatishi mumkin.

Etimologiya
Synteny - neologizm "bir lentada" degan ma'noni anglatadi; Yunoncha: sōn, sin "bilan birga" + tina, tainiā "band". Buni klassik tarzda "bir xil xromosomada" yoki zamonaviy ma'noda DNKning (yoki xromosomalarning) ikkita (homolog) qatorida genlarning bir xil tartibiga ega bo'lish kabi talqin qilish mumkin.

Klassik tushuncha: xromosomada birgalikda lokalizatsiya

Klassik kontseptsiya genetik bog'lanish bilan bog'liq: ikkita lokus o'rtasidagi bog'liqlik ular orasidagi kutilganidan pastroq rekombinatsiya chastotalarini kuzatish orqali o'rnatiladi. Bundan farqli o'laroq, bir xil xromosomadagi har qanday lokuslar ta'rifi bo'yicha sintenikdir, garchi ularning rekombinatsiya chastotasini amaliy tajribalar bilan bog'lanmagan lokuslardan ajratib bo'lmasa ham. Shunday qilib, nazariy jihatdan, barcha bog'langan lokuslar sintenikdir, lekin barcha sintenik lokuslar majburiy ravishda bog'langan emas. Shunga o'xshab, genomikada, xromosomadagi genetik lokuslar, bu munosabatlar DNK ketma-ketligi / yig'ilishi, genomda yurish, jismoniy lokalizatsiya yoki hap-xaritalash kabi eksperimental usullar bilan o'rnatilishi mumkinmi yoki yo'qligidan qat'i nazar, sintenikdir.

(Klassik) genetika talabalari ikkita genetik lokus bir xil xromosomaga biriktirilgan, ammo genetik bog'liqlik ko'rsatilmagan xarita birliklarida etarlicha katta masofa bilan ajralib turishi mumkin bo'lgan vaziyatni tasvirlash uchun sinteniya atamasidan foydalanadilar.

Evolyutsiya bo'yicha: umumiy sinteniya

Birgalikda sinteniya (konservatsiyalangan sinteniya deb ham ataladi) har xil turdagi xromosomalardagi genlarning saqlanib qolgan birgalikda lokalizatsiyasini tavsiflaydi. Evolyutsiya jarayonida genomning qayta tuzilishi, masalan, xromosoma translokatsiyasi ikkita lokusni ajratishi mumkin, natijada ular orasidagi sinteniya yo'qoladi. Aksincha, translokatsiyalar xromosomalarning ilgari ajratilgan ikkita bo'lagini ham birlashtirishi mumkin, bu esa lokuslar o'rtasida sinteniyani oshirishga olib keladi. Kutilgandan ko'ra kuchliroq umumiy sinteniya sintenik genlar o'rtasidagi funktsional munosabatlar uchun tanlovni aks ettirishi mumkin, masalan, birgalikda meros qilib olinganda foydali bo'lgan allellarning kombinatsiyasi yoki umumiy tartibga solish mexanizmlari.


Sinteniya ma'nosidagi so'nggi o'zgarishlarni hisobga olgan holda, gen tarkibi va bog'lanishning tartibni saqlamasdan saqlanishi ham mezosinteniya deb ataladi.[4]