Bioinformatika va biomexanika

Gen strukturaviy tarkibi. Eukaryotik gen tuzilishining ko‘pgina xususiyatlari yaxshi tavsiflangan bo‘lsa-da, transkriptning turli pozitsiyalarida paydo bo‘ladigan intronlarning shakli va funktsiyasidagi farqlar unchalik yaxshi tushunilmagan. Xususan, intron pozitsiyasi intron uzunligi o‘zgarishi dinamikasiga nisbatan kam e'tibor berilgan. Ushbu tadqiqot GenBankdagi intron uzunligi bo‘yicha barcha mavjud ma'lumotlarni tahlil qiladi va turlarning keng doirasi bo‘ylab birinchi intronlarda uzunlikning sezilarli darajada oshishi tendentsiyasini topadi. Ushbu tendentsiya uchta model organizmlar ( Arabidopsis thaliana, Caenorhabditis elegans va Drosophila melanogaster) uchun yuqori ishonchli gen annotatsiyasi ma'lumotlaridan foydalanganda yanada kuchliroq ekanligi aniqlandi) tadqiq qilish shuni ko‘rsatadiki, 5' UTRdagi birinchi intron - o‘rtacha - gen ichidagi barcha quyi oqim intronlaridan sezilarli darajada uzunroq. A. thalianadagi birinchi intron uzunligining oshishiga qisman tushuntirish birinchi intronlarda mavjud bo‘lgan ba‘zi motivlarning ko‘payishi bilan izohlanadi. Uzunroq birinchi intronlar fenomeni genlarni bashorat qilish dasturini takomillashtirish, shuningdek, mavjud gen izohlaridagi xatolarni aniqlash uchun ishlatilishi mumkin. 1970-yillarning oxirida RNK splaysingining kashfiyoti eukaryotik genlarning ekzon-intron tuzilishini tushunishimizga zamin yaratdi. Bu taxlillar GenBank ma’lumotlar bazalari kabi ma'lumotlar bazalarida intron va ekzon ketma-ketligi haqidagi ma'lumotlar doimiy ravishda to‘planib borildi. Intron pozitsiyasini yoki intron uzunligini ko‘rib chiqish uchun bir nechta turlarning ma'lumotlaridan foydalangan bir necha tadqiqotlar o‘tkazilgan bo‘lsa-da, gen ichidagi turli pozitsiyalardagi intronlarning uzunligiga oid tafsilotlar: kamroq ma'lum. Xususan, kodlash ketma-ketligida (CDS) yuzaga keladigan intronlar va genning tarjima qilinmagan hududlarida (UTR) paydo bo‘ladigan intronlar o‘rtasidagi farqlar haqida juda kam ma'lumot mavjud. Bir nechta turlarning intron ma'lumotlarini birlashtirgan bir nechta tadqiqotlar shuni ko‘rsatdiki, birinchi intron keyingi intronlarga qaraganda o‘rtacha uzunroq bo‘ladi va genning 5' UTR mintaqasidagi intronlar uzunroq bo‘ladi. CDS yoki 3' UTR ichidagi intronlarga qaraganda. Boshqa bir turdagi tadqiqotlar ham odamlarda, Drosophila melanogaster, sichqonlar va Arabidopsis thaliana birinchi intronlarning uzunligi oshganligini tasdiqladi.. Yuqorida aytib o‘tilgan barcha tadqiqotlar kam sonli intronlarni yoki kam sonli turlarni yoki ikkalasini ham o‘rganish bilan cheklangan. Demak, barcha eukaryotlarda birinchi intron uzunligining ortishi umumiyligi haligacha noaniq.Genning turli pozitsiyalarida paydo bo‘ladigan intronlarni farqlashning sabablaridan biri shundaki, genning 5' proksimal mintaqasidagi intronlar ("erta" intronlar) ko‘pincha gen ekspressiyasi bilan bog‘liq bo‘lgan muhim funktsional xususiyatlarga ega ekanligi ko‘rsatilgan. Intronning gen ekspressiyasini kuchaytirish qobiliyati intron vositachiligini kuchaytirish (IME) deb ataladi, ammo barcha intronlar IME effektini keltirib chiqarmaydi va har qanday intronning ketma-ketligi uning pozitsiyasidan kamroq ahamiyatga ega bo‘lishi mumkin. Yuqori ifoda uchun zarur bo‘lgan yoki normal ifoda uchun zarur bo‘lgan erta intronlarga misollar odamlarda, sichqonlarda, A. thaliana, guruchda, topilgan. va C. elegans. IME orqali ifodani kuchaytirishga hissa qo‘shishi mumkin bo‘lgan ketma-ketlik motivi A. thaliana va guruchda bashorat qilingan.Erta intronlar keyinchalik genda paydo bo‘ladiganlardan funktsional jihatdan farq qilishi mumkinligini ko‘rsatadigan boshqa sabablar ham mavjud. Odamlardagi birinchi intronlar (keyingi intronlarga nisbatan) kamroq SNP va transkripsiya faktorini bog‘lash joylari ni o‘z ichiga oladi va SINE elementlarini kiritish chastotasini kamaytiradi. Turli xil umurtqali hayvonlar turlarida ortologik intronlar o‘rtasidagi taqqoslashlar shuni ko‘rsatdiki, birinchi intron (va ayniqsa birinchi intronni`ng 5' eng ko‘p mintaqasi) barcha intronlarning eng saqlanib qolgani bo‘ladi. Turli drozofillardan intronlarni solishtirishturlar ham birinchi intronlar keyingi intronlarga qaraganda ko‘proq saqlanib qolgan elementlarni o‘z ichiga olishini ko‘rsatdi.Ushbu tadqiqotda biz birinchi intron uzunligi masalasini turli yo‘llar bilan ko‘rib chiqdik. Birinchidan, va eng muhimi, biz GenBank ma'lumotlaridan ilgari o‘rganilganidan ko‘ra ko‘proq turlarning intron uzunligi ma'lumotlarini ko‘rib chiqish uchun foydalandik. Ikkinchidan, uchta model organizmning yuqori sifatli gen annotatsiyalarini o‘rganish orqali gen ichidagi turli pozitsiyalarda intron uzunligidagi farqlarni tizimli ravishda baholash mumkin bo‘ldi, bu UTR intronlarini CDS intronlaridan alohida baholashni ta'minlaydi. Eukaryotik turlarning ko‘pchiligida uzunlikni oshirish tendentsiyasi mavjudligini aniqlab, biz bu eukaryotik gen tuzilishining umumiy xususiyati ekanligini aniqlaymiz. Bu hodisa 5' UTR ning birinchi intronida eng kuchli namoyon bo‘ladi (garchi CDS ning birinchi introni ham quyi oqim intronlariga qaraganda uzunroq bo‘ladi). Bundan tashqari, biz buni ichida topamizA. thaliana, bu oshgan uzunlik qisman erta intronlarda chastotani oshiradigan IME motifining mavjudligi bilan hisoblanishi mumkin. Va nihoyat, biz shuni ko‘rsatamizki, birinchi intronlar uzoqroq bo‘lishi sababli, bu ma'lumot mavjud gen izohlaridagi xatolarni aniqlash uchun ishlatilishi mumkin. GenBank ma'lumotlaridan foydalangan holda, etarli miqdordagi to‘liq uzunlikdagi CDS (kamida 500) bo‘lgan barcha mavjud turlar uchun intron uzunligi hisoblab chiqilgan. Har bir tur uchun barcha birinchi intronlarning o‘rtacha uzunligi boshqa barcha intronlarning o‘rtacha uzunligi bilan solishtirildi ("birinchi bo‘lmagan" intronlar). Etarli ma'lumotlarga ega bo‘lgan 36 turdan 30 tasi uchun birinchi intronning o‘rtacha uzunligi birinchi bo‘lmagan intronlarning o‘rtacha qiymatidan sezilarli darajada uzunroq.


Xulosa

Hozirgi vaqtda mavjud bo'lgan barcha organizmlar genetik ma'lumotlarini ikki qatorli DNKda saqlaydi. Ma'lumot DNK molekulasining uzunligi bo'ylab nukleotidlar ketma-ketligida saqlanadi.Barcha organizmlar bu ma'lumotni kodlash uchun asosan bir xil sxemadan foydalanadi, bu genetik kod deb nomlanadi.

DNKning replikatsiyasi hujayra va organizmlarning ko'payishining asosini tashkil qiladi.DNKda saqlangan ma'lumotlardan foydalanish uchun u avval RNKga transkripsiya qilinadi. RNKning ko'p turlari bir xil bo'lib, messenjer yoki mRNK deb nomlanadi, tarjima jarayoni orqali oqsillarni hosil qilish uchun ishlatiladi.Proteinlar ko'p funktsiyalarni bajaradi. Ular DNK replikatsiyasini, uning RNKga transkripsiyasini tartibga soladi, hujayra ichida sodir bo'ladigan ko'pgina fermentativ reaktsiyalarni katalizlaydi va hujayra shakli va harakati uchun javobgardir.