I. Genomik va proteomik ma'lumotlar bazalari bilan ishlash

V. Tizimlar biologiyasi
Tizimlar biologiyasi yangi biologik fan bo'lib, uning rivojlanishi BI bilan yaqin o'zaro ta'sir qilmasdan mumkin emas. SB keyingi modellashtirish maqsadida biologik tizimlarning miqdoriy (klassik molekulyar biologiya kabi sifat emas) tavsifi bilan shug'ullanadi. Oddiy SB savoli, masalan, quyidagilar: agar hujayra sitoplazmasida kaltsiy ionlarining konsentratsiyasi ikki baravar oshsa, hujayraning barcha bo'linmalarida asosiy parametrlar (turli moddalarning konsentratsiyasi, transmembran potensiali va boshqalar) qanday o'zgaradi va qanday o'zgaradi. hujayra umuman reaksiyaga kirishadimi? Yana bir misol: DNKni bog'laydigan oqsilning DNKga yaqinligi uning tarkibidagi ma'lum bir aminokislota yoki ma'lum bir DNK mintaqasidagi bitta nukleotid o'zgarganda miqdoriy jihatdan qanday o'zgaradi va bu tegishli gen mahsuloti kontsentratsiyasiga qanday ta'sir qiladi? ? Albatta, SB masalalarini echish eksperimental miqdoriy ma'lumotlarni to'plamasdan mumkin emas, lekin ularni keyinchalik qayta ishlash, ayniqsa, biologik jarayonlarni modellashtirish uchun bioinformatika vositalaridan foydalanishni talab qiladi. Bu borada biologlar va dasturchilar guruhi tirik hujayrani simulyatsiya qilish dasturini yaratayotgan Yaponiyaning elektron hujayra (elektron hujayra) loyihasini eslatib o'tish joiz. Ushbu dasturning ba'zi uyali jarayonlarni simulyatsiya qilish imkonini beruvchi versiyasi allaqachon mavjud. Kelajakda ushbu model yetarli darajada aniqlik darajasiga yetganda, u ko'plab nazariy va amaliy muammolarni hal qilishda, siliko eksperimentlar o'tkazish, dori vositalarini izlash, ayrim kasalliklarning oldini olish va davolash usullarini sinab ko'rish uchun ishlatilishi mumkinligi taxmin qilinmoqda. . Shunday qilib, BIni qo'llashning eng istiqbolli yo'nalishlari quyidagilardir:¹⁸
Butun genomlar miqyosida tegishli genlarning nukleotidlar ketma-ketligi asosida oqsillarning tuzilishini modellashtirish va ularning funktsiyalarini bashorat qilish. Kelajakda bu yondashuv faqat ularning genomlari ketma-ketligini bilgan holda, organizmning xususiyatlarini tavsiflash imkonini beradi. Genom ketma-ketligi tobora arzonlashib borayotganini hisobga olsak, bu yondashuv molekulyar darajada tavsiflangan tirik organizmlar turlarini sezilarli darajada kengaytiradi. DNKdagi tartibga soluvchi elementlarni izlash va tavsiflash. Ma'lumki, odamlar va sichqonlar genlar to'plami va ularning nukleotidlar ketma-ketligi jihatidan juda kam farq qiladi. Ushbu ikki tur o'rtasidagi farqlarning aksariyati genlar ishini tartibga solishning o'ziga xos xususiyatlariga bog'liq. Shuning uchun, agar genomda yuqori darajadagi ishonchlilik bilan tartibga soluvchi elementlarni topish va ular qanday, qanday sharoitda va qaysi genlarga ta'sir qilishini aniqlash imkonini beradigan bioinformatika vositalari paydo bo'lsa, bu rivojlanishda muhim qadam qo'yish imkonini beradi. biologiya.
Oldingi ikki banddagi muvaffaqiyatlar evolyutsiya va tirik tabiatning sistematikasini o'rganishda qo'llanilishi mumkin. Turli organizmlarning genomlarini solishtirsak, agar topilgan farqlarning har biri oqsil funktsiyasiga va uning hujayradagi kontsentratsiyasiga qanday ta'sir qilishini bilsak, biz nafaqat tirik organizmlarning eng aniq tizimini qurishimiz, balki yaxshiroq qilishimiz mumkin. biologik evolyutsiya mexanizmlarini tushunish.
Eng ulug'vor vazifa turli darajadagi biologik tizimlarni, hujayralar va subhujayra tizimlaridan butun biosferagacha modellashtirishdir. Ushbu yo'nalishdagi yutuqlar haqiqiy biologik ob'ektlarda emas, balki bunday modellarda ko'plab turdagi biologik tajribalarni o'tkazish imkonini beradi. Bu, birinchi navbatda, turli dori vositalari va boshqa dori vositalarini sinovdan o'tkazish bilan bog'liq bo'lib, hozirgi vaqtda katta moddiy va vaqt xarajatlari, shuningdek, axloqiy muammolar bilan bog'liq. ND6 genini kuchaytirish va sekvensiyalash uchun primerlarni ishlab chiqish uchun uning ketma-ketligi birinchi navbatda inson genomi haqidagi ma'lumotlarni o'z ichiga olgan ma'lumotlar bazasida topilgan. Deyarli har qanday genning nukleotidlar ketma-ketligini o'z nomi bilan topishingiz mumkin bo'lgan Entrez Pubmed qidiruv tizimi, inson mitoxondrial genomi haqida eng to'liq ma'lumotni taqdim etadigan Mitomap ma'lumotlar bazasi va USCS genomik brauzeri bilan ishlashga imkon beradi. inson genomi ketma-ketligi (bu resurslarning barchasi Internetda bepul mavjud). Bundan tashqari, ND6 genining nukleotidlar ketma-ketligini va qo'shni hududlarni bilib, biz uni kuchaytirish uchun primerlarni tanladik. Buni primerlarni tanlash va ularning erish nuqtasi, soch tolasi shakllanishi, gomo- va heterodimerlar, o'ziga xoslik va boshqalar kabi xususiyatlarini tekshirish orqali qo'lda qilish mumkin. IDTDNA serveri kabi vositalardan foydalaning yoki belgilangan talablarni hisobga olgan holda berilgan ketma-ketlik uchun primerlarni o'zi tanlaydigan Primer3 dasturidan foydalaning.
Keyinchalik, ishlab chiqilgan primerlardan foydalanib, bu genni birinchi navbatda kuchaytirish va keyin ketma-ketlashtirish amalga oshirildi. Bu erda, xususan, sekvenserni dasturlash va uning yordamida olingan "xom" ma'lumotlarni sharhlash uchun maxsus dasturiy ta'minot ishlatilgan bo'lsa-da, ITning bunday qo'llanilishi BI ta'rifiga to'liq mos kelmaydi.¹⁹
Bioinformatika texnologiyalaridan foydalanish zarur bo'lgan keyingi qadam X bemorning ND6 genining nukleotidlar ketma-ketligini standart ketma-ketlik bilan solishtirish edi. Buni amalga oshirish uchun siz matn formatidagi fayllarni ham, sekvenserdan olingan fayllarni ham qabul qiluvchi DNK ketma-ketligini tekislash uchun har qanday dasturdan foydalanishingiz mumkin. Buning uchun biz Chromas dasturidan foydalandik.
Bundan tashqari, standart DNK va X bemorni solishtirganda farqlar aniqlangan hollarda, biz bunday almashtirishlar ilgari tasvirlangan yoki yo'qligini aniqladik. Buning uchun biz Mitomap ma'lumotlar bazasida mitoxondriyal genomning mutatsiyalari va polimorfizmlari ro'yxatiga murojaat qildik. Agar bunday almashtirish allaqachon tasvirlangan bo'lsa, unda uning funktsional ahamiyati (u oqsilning ishlashiga salbiy ta'sir qiladimi yoki shunga mos ravishda kuzatilgan klinik ko'rinishning sababi bo'lishi mumkinmi) beriladi.
Biz topilgan nukleotidlar almashinuvi ilgari tasvirlanmagan hollarda, biz ND6 oqsilining ishlashiga ta'sir qilishi mumkinligini aniqladik. Buning uchun turli xil dasturlar mavjud, xususan, biz SNAP dasturidan foydalandik.