Innovaciyalar ministirligi

1.2-súwret. Adam genomi.
Adam genomın úyreniw molekulyar medicinada násillik hám násillenbey-tuǵun keselliklerdi diagnostika, emlew hám profilaktikası ushın úlken áhmiyetke iye boladı.
Adam genomın úyreniwdiń áhmiyeti sonnan ibarat medicina tisqari názerinen eń zárúrli bolǵan jaman òsimteler, gipertoniya hám ateroskleroz sıyaqlı keselliklerdi násillikleniwi ushın juwapker genlerdi anıqlaw.
Adam genomı nukleotidlari izbe-izliklerini úyreniw tarawinda ámelge asıriliwshi ilmiy izertlewler tiykarında, hár qıylı kesellikler, atap aytqanda násillik keselliklerdiń genetikalıq tiykarın anıqlaw hám 1988- jılda AQShda adam genomı strukturasınıń sekperlewi baǵdarında izertlewler baslanǵan. 1990 -jılda Xaliqaralıq joybar J. Uotson baslıqlıǵında keń kólemde ámelge asırıla baslanǵan. Sonıń menen birge, bul baǵdardaǵı izertlewlerge 1988-jılda akademikalıq A. A. Bayev (Rossiya ) da tartılǵan.
1990-jıllarda adam genomıni úyreniw baǵdarında Xaliq araliq joybar boyınsha ilimiy izertlewler ushın 60 000 000 AQSH dolları ma`nisinde aqsha sarplanǵan, sonıń menen birge 1996 -1999 -jıllar dawamında AQShda bul jóneliste hár jılı 200 000 000 - 250 000 000 AQSH dolları sarplanganligi belgilengenler etiledi.
«Adam genomı» joybarı (The Human Genome Project)-adam genomınin tolıq jaǵdayda nukleotidlar izbe-izligin anıqlaw maqsetinde 1990 -jılda baslanǵan. Bul baǵdardaǵı tiykarǵı ilimiy izertlewler AQSH, Angliya, Kanada mámleketleri ilimpazları tárepinen ámelge asırılıwı belgilengenler etiledi. Túrli mámleket urıs qatnasıwshısıları adam genomıni úyreniw ushın 23 jup xromosomalardin hámmesin óz-ara bolıp aldılar. Jumıs shama menen 2005 yil, 15 jılda tamamlanıldı ámeliy kòz qarastan, gen terapiya usılların islep shıǵıw múmkinshiligi tuwıladı.

II.BAP. PROKARIOT GENOMLAR
2.1. Gen ontologiyası
Gen ontologiyası. Biologiyanin zamanagóy baǵdarları biotexnologiya, genlar injenerligi, genomıka, bioinformatika sıyaqlı baǵdarlarınıń rawajlanıwı fande jańa “gen ontologiya” termininiń júzege keliwine sebep boldı. Gen ontologiyası predmetlerine mikroorganizmler, ósimlikler, haywanlar hám insan genleri olardıń ónimleri maǵlıwmatlar bazası hám olardıń annotaciyaları kiredi.
Gen ontologiya joybarı molekulyar hám kletka biologiyasıda bir neshe domenlarni ishine aladı hám genler, gen ónimleri hám izbe-izlikler boyınsha maǵlıwmatların túsiniwde jámiyetshilik paydalanıwı ushın keń múmkinshilikler ashıp beredi. Kóplegen model organizmlerdiń maǵlıwmatlar ba'zalari hám genom annotaciyası gruppaların jaratıwda gen ontologiyasıdan paydalanıladı hám olardıń annotasiyasida gen ontologiya dárekleri ornı kútá úlken bolıp tabıladı.
1973-jılǵa kelip adam xromasomasida 64 gen kartalastırılgan. 1994-jılda bolsa 5000 struktur genler hám 60000 den zıyat DNK marker izbe-izliklari kartalastırılgan.
1996 -jılǵa kelip qısqa tandem dinukleotid izbe-izliklaridan shólkemlesken joqarı informativ polimorf aymaqlar 5264 analizi tiykarında adam genomınin tolıq kartasi júzege keldi; bul genetikalıq markerlerden 2032 ornı anıqlandi hám olar arasındaǵı ortasha aralıq 1, 6 sm ni quradı. DNKda mińlaǵan fragment nukleotidlar izbe-izligi anıqlandi. DNK izbe-izligin kompyuterde izlew múmkinshiligi ashıldı hám belok molekulasındaǵı aminokislota izbe-izligi anıqlandi.
Kompyuter algoritmı tiykarında genlerdiń sanı anıqlanǵan, bul anıqlanǵan genlerdiń wazıypası adam genomında beloklardı kodlaydı. Xalıq aralıq konsorsium 31780 dane belok kodlaytuǵın genlerdi anıqlaǵan, Selera Genomıks firması bolsa 39114 ta genlerdi anıqlaǵan. 1998-jılda AQShda Kreyg venter tárepinen adam genomı strukturası boyınsha alınǵan maglumatlarni patentlew ideyası ilgeri surilgen, biraq 2000-jılda AQSH húkimeti tárepinen bul jóneliste alınǵan ilimiy izertlewler nátiyjeleri áshkaralıq xarakteristikaǵa ıyelewi hám hámme ushın paydalanıw qolaylıǵı támiyinleniwi maqsetke muwapıqlıǵı belgilengen. Usınıń sebepinen, házirgi waqıtta Internet tarmaqlarında «UCSC Genome Browser» sıyaqlı adam genomı haqqındaǵı maǵlumtlar jaylastırılǵan brauzerler funksiya orınlawı sholkemlestirilgen.Genomni oqıw jıldan jılǵa ósip bara berdi. Eger dúnya boylap birinshi jıl bir neshe million nukleotid jupi o'qilgan bolsa, 1999 -jıl jeke amerika «Celera» firması Dj. venter basshılıǵında 10 mln. nukleotid jupin bir kunde rasshifrovka (keńeytirildi) etti.
Xalıq aralıq dástúrdiń tiykarǵı maqseti adam genomındaǵı barlıq genom DNK nukleotid izbe-izligin anıqlaw, genlerdi identifikaciya qılıw hám genlerdiń jaylasqan ornın anıqlaw (kartalastırıw ).
“Adam genomı“ dástúri tiykarǵı wazıypaları tómendegi basqıshlardı óz ishine aladı :
Birinshi basqıshda ortasha 2 mln. nan artıq bolmaǵan tiykarlardıń (1 mln tiykar 1 megabaza-1 Mb ga teń, base-tiykar ingilizchadan alınǵan ) tolıq genetikalıq kartasın dúziw hám genler arasındaǵı aralıqtı belgilewdi pıtırıw.
Ekinshi basqıshda har bir xromosomanin qısqasha shamalıq fiziologikalıq kartasın dúziw.
Úshinshi basqıshda bólek klon boyınsha xararakterlenagen pútkil genomnıń joqarı anıqlıqtaǵı fiziologikalıq kartasın alıw.
Tórtinshi basqıshda adam genomı ulıwma DNK sinin tolıq baslanǵısh strukturası (cekvensini) anıqlanashga ajıratılǵan.
Besinshi basqısh aqırǵı basqısh bolıp, tabılǵan nukleotidlar izbe-izligi tiykarında organizmdegi hámme genlerdiń jaylasqan ornı hám olardıń funksional ahimiyetin anıqlaw. Konsortsium gen ontologiya - bul “gen ontologiyası” joybarında aktiv qatnas jetip atırǵan bir qatar biologiyalıq maǵlıwmatlar ba'zalari hám izertlew gruppaları bolıp tabıladı. Bul hár qıylı model organizmler ushın bir qansha maǵlıwmatlar bazalari, jámi beloklar maǵlıwmatlar ba'zasi, "gen ontologiyası" programmalıq támiynat islep shıǵıwshılar hám redaktorlar toparın óz ishine aladı.
Gen ontologiyası bioinformatika dástúrler boyınsha joybar bolıp, barlıq organizmlerdiń genleri hám gen ónimleri standartlastırılgan genetikalıq maǵlıw-matlar bazalarini jıynawǵa arnalǵan. Proekttiń maqseti genler hám olardıń ónimleri sapalarınan birin anıq belgilengen dizimin maǵlıwmatlar bazasiga jaylaw hám jańalaw; genler hám gen ónimler ushın qosımsha annotaciyalardı rásmiylestiriw; artıp baratırǵan maǵlıwmatlar bazası joybarınan paydalanıw ushın maǵlıwmatlar tarqatıw.
Gen - bul DNK nukleotidlarinin ólshemi bir neshe júzden million tayansh jubına shekem bolǵan izbe-izligi bolıp, ol belokdıń baslanǵısh dúzilisi (aminokislotalardıń sanı hám izbe-izligi) haqqındaǵı genetikalıq maǵlıwmattı kodlaydı. Maǵlıwmattı úzliksiz túrde tuwrı oqıw ushın gen tómendegilerdi óz ishine alıwı kerek: baslanǵısh kodon, sezimiy kodonlar kompleksi hám tamamlaw kodon. Izbe-iz ush nukleotid belokdıń málim bir poziciyasida qaysı aminokislota jaylasıwın anıqlaytuǵın kodonni ańlatadı. Mısalı, DNK molekulasında TAC bolegi izbe-izligi metionin aminokislotalardiń kodoni bolıp tabıladı, TTT qatarı bolsa fenilalaninni kodlaydı. mRNK molekulasında timin (T) ornına urasil (Ol) hasası bar. Barlıq qóllanbalardaǵı genetikalıq kodlar kestesi mRNK belgileri menen anıq kórsetilgen. 64 múmkin bolǵan kodonlardan 61 tasi semantik hám ush triplet - UAA, UAG, UGA - aminokislotalardı kodlamaydi hám sol sebepli mánisiz deb ataladı, biraq tiykarınan olar awdarmanı tamamlaw belgilerin ańlatadı.
Bakteriofaglar hám viruslardaǵı genlerdiń dúzilisi ádetde bakteriyalarǵa uqsaydı, biraq talay quramalı hám kútiwshi genom menen baylanıslı. Mısalı, faglar hám viruslarda genlerdiń bir-biriniń ústine shıǵıwı anıqlanǵan hám eukaryotik viruslardıń kletka metabolizmige tolıq baylanıslılıǵı genlerdiń ekzon-intron strukturasınıń payda bolıwına alıp keldi. Eukaryotik genler, bakterial genlerden ayrıqsha bolıp esaplanıw, intervalǵa shekem mozaik dúzılıwǵa iye. Kodlaw izbe-izlikleri (eksonlar) kodlanmaydigan izbe-izlikler (intronlar) menen kesiwidi. Exon [ingliz tilinen. ex (pressi) on - ańlatpa, ekspressivlik]- belokdıń baslanǵısh dúzilisi haqqındaǵı maǵlıwmattı alıp juretuǵın gen bólimi. Gende ekzonlar kodlanmaydigan aymaqlar - intronlar menen ajralıp turadı. Intron (latınsha inter - ortasında) - belokdıń baslanǵısh dúzilisi haqqında maǵlıwmat ótkermeytuǵın hám kodlaw aymaqları - ekzonlar arasında jaylasqan gen aymaǵı. Nátiyjede, eukariotlarnidin strukturalıq genleri tiyisli jetik mRNKga qaraǵanda uzınlaw nukleotidlar izbe-izligine iye bolıp, olardıń nukleotidlar izbe-izligi ekzonlarga sáykes keledi. Transkripsiya processinde gen haqqındaǵı maǵlıwmatlar DNK den ekzon hám intronlardan shólkemlesken aralıq mRNK ga jazıladı. Keyin ayriqsha fermentler - restriksion fermentler - bul pro-mRNKni ekson-intron shegaraları boylap kesib taslaydı, sonnan keyin ekzon aymaqları bir-birine fermentativ baylanisıp, jetik mRNKni) payda etedi. Túrli genlerde intronlar sanı nolden kóp o'nlab uzınlıǵı bolsa bir neshe tayansh juplıqtan bir neshe mıńǵasha ózgeriwi múmkin.
Gen túrli RNK ónimlerin baslaw hám toqtatıw kodonlarini ózgertiw hám alternativ qosıw arqalı kodlawi múmkin. Alternativ gen ekspressiyasi jetik mRNKda hár qıylı ekson birikpelerinen paydalanıw arqalı da ámelge asıriladı hám bunday mRNKda sintezlangan polipeptidlar aminokislotalar qaldıqları sanı boyınsha da, olardıń quramında da parıq etedi. Strukturalıq hám tártipke saliwshi genler menen bir qatarda funkciyaları jeterlishe úyrenilmegen tákirarlanıwshı nukleotidlar izbe-izliginiń aymaqları, sonin menen genom boylap háreketleniwge ılayıq migraciya elementleri (mobil genler) tabildi. Pseudogenlar dep atalatuǵınlar eukariotlarda da tabılǵan, olar genomnıń basqa bólimlerinde jaylasqan hám intronlari joq yamasa mutaciyalar nátiyjesinde inaktivaciyalangan málim genlerdiń nusqalari. Prokariotik genomlarga ǵárezsiz genler hám operonlar kiredi. Ǵárezsiz genler qońsılas genlerden kodlanbaǵan bólimler (speyserlar) tárepinen ajıratılǵan, olar ádetde transkripsiya etińmeydi.
Ǵárezsiz genlerden ayrıqsha bolıp esaplanıw, operon ulıwma tártipke salıw sistemasına iye bolǵan, struktura genler toparı bolıp tabıladı. Bul genler hár qanday bioximiyalıq processtiń izbe-iz basqıshların ámelge asırıwda qatnasadı. Daslep, operonnin modeli 1960 jılda frantsuz bioximiyagarlari F. Jakob hám J. Mono tárepinen laktozani bılip ashıwı procesi mısalında islep shıǵılǵan. Laktoza operoninin kompleksine sút qumshekerin fermentaciyalaw processinde qatnasatuǵın ush fermentti kodlaytuǵın ush strukturalıq gen (Z, Y, A) kiredi. Tiykarǵı ferment β-galaktozidaza. Operonni basqarıw sisteması promotor, operator hám gen-regulyatordı óz ishine aladı.
Eukaryotik genomnıń informaciya makromolekulasi bul DNK bolıp, ol bir neshe xromosomalarga kóp sanlı beloklar menen kompleksler formasında tegis emes bólistirilgen.
Prokaryotik hám eukaryotik genomnıń ortasındaǵı iskerligi menen salıstırıwlaganda genler tásirin basqarıwınıń kóp basqıshlı tábiyatı sezilerli parq bolıp esaplanadı. Prokaryotlarda tek bir usılda basqarıw múmkin - operon sistemasınan paydalanǵan halda transkripsiya dárejesinde. Eukaryotlarda, genlerdiń úzliksiz dúzilisi sebepli, bul basqarıw túrine posttranskriptiv (splaysing, modifikaciya) basqarıw hám translyaciya dárejesinde (translyaciya uǵımsızlıǵı ) qosıladı. Bunnan tısqarı, xromosomalarda gistonlar bar ekenligi DNKning strukturalıq ózgeriwi mexanizmi járdeminde xromosoma aymaqların aktiv (euxromatik) jaǵdaydan aktiv (geteroxromatik) jaǵdayǵa ótkeriw arqalı genlerdiń tásirin gruppalı baqlaw imkaniyatın beredi. Bunday ózgerisler geyde pútkil xromosomalarga hám hátte pútkil genomga tásir etedi. Eukaryotlardagi genlerdiń basqarıwılıwı kópshiligi RNK polimeraza genge baylanısqanında júz boladı - transkripsiyanin baslanıwı. Prokaryotik kletkalar sıyaqlı eukaryotik kletkalar basqarıw genlerge iye. Biraq eukaryotik basqarislish genleri kóbirek beloklardı óz ishine aladı hám óz-ara tásiri jáne de quramalılaw bolıp tabıladı.