Kurs ishi mavzu: Genomika va Proteomika. Bajardi: Komilova M. Qabul qildi : Do'sov X. Urganch-2023 Reja

2.3. Genomika va Proteomika fanining istiqbollari.
Keyingi 2-4 yil ichida tartiblashtirish bo'yicha loyihalarni yakunlash kutilmoqda Plazmodium falciparum, shu jumladan, 100 dan ortiq boshqa turlari. Leishmania, Tripanosoma brucei, Tripanosoma cruzi, Aspergillus fumigatus, Bacillus anthrax. Viruslarning deyarli barcha genomlari va prokaryotlarning genomlarining deyarli barcha protein-kodlovchi hududlari tartiblangan. Virusli genomlarni dekodlash, infektsiya mexanizmlarini bilish, replikatsiya qilish va yangi virusli zarralarni shakllantirish, virusli genomni buzadigan, oqsillarni sinteziga aralashadigan yoki virusni hujayradan hujayradan hujayragacha uzatishni bloklaydigan yangi antiviral preparatlarni ishlab chiqishga imkon beradi. Madaniyatda etishtiriladigan organizmlarni aniqlash uchun PCR dan keng foydalanish yuqumli kasalliklarni tashxislash va nazorat qilish uchun qimmatlidir.
Masalan, PCR usuli virusli gepatit S bilan davolashdan oldin va davomida infektsion jarayonning faoliyatini kuzatish va baholash imkonini beradi mikrochiplar yordamida infektsiyaning turli bosqichlarida mikroblar va parazitlarda turli xil genlarni ifodalashni o'rganish mumkin, patogenlarning viruslik va barqarorlik mexanizmlarini xost va dorilarning himoya mexanizmlariga tahlil qilish.
Hujayra siklining turli bosqichlarida gen ifodasi tabiati haqida ma'lumot patogen mikroorganizmlarda, ularning viruslar genlar aniqlash dori davolash mumkin qo'llash yangi nuqtalarini aniqlash imkonini beradi. Ushbu yondashuv, shuningdek, Plasmodium falciparum genom tartiblash ma'lumotlari bilan birga, Doxp deb ataladigan metabolik yo'l Plasmodium falciparum uchun asosiy blokerni aniqlashga muvaffaq bo'ldi. Bu yo'l barcha o'simliklar va bakteriyalarga xosdir, ammo odamlarda yo'q.
Patogen organizmlar genomlarining tartiblanishi noma'lum funktsiyaga ega bo'lgan yangi genlar haqida ma'lumot beradi, ular nafaqat diagnostika va dori-darmonlarning yangi sinflarini, balki vaksinalarni ham ishlab chiqish uchun ishlatilishi mumkin. Shunday qilib, yiringli meningit sabab Neisseria meningitidis Group b virusli zorlanma genom tartiblashtirish, 500 sirt-ifoda yoki salgılanan oqsillar (sirt antijenler) ustidan aniqlandi. Ularga mos keladigan DNK ketma-ketligi. bakteriyalarda klonlangan va ifoda etilgan va sichqonlarni immunizatsiya qilish uchun sezilarli sirt antijenlari bo'lgan ekspression mahsulotlar ishlatilgan. Natijada, ikkita yuqori darajada barqaror nomzod vaktsinalari paydo bo'ldi.
Hozirgi kunda A va C guruhlarining Neisseria meningitidis vaktsinalari amalda keng qo'llaniladi va emlash taqvimida mavjud. Sinov model ob'ektlarida, xususan, sichqonlarda, nomzod silga qarshi emlashlar davom etmoqda, ulardan biri M. tuberculosis (gen immunizatsiyasi) issiqlik zarbasi oqsilini kodlovchi DNK fragmentidir. Ushbu emlash nafaqat sog'lom sichqonchani kasallikdan himoya qiladi,balki allaqachon yuqtirgan. Dastlabki klinik sinovlar DNKga asoslangan boshqa vaktsinalarni ham o'z ichiga oladi: ular orasida bezgakning oldini olish uchun vaktsinalar mavjud. Hozirgi vaqtda hayvonlarda ba'zi virusli patogenlar (OIV, gepatit viruslari, herpes, quturgan) va bezgak plazmodiyasi uchun immunitet hosil qilish uchun gen immunizatsiya mavjud.
Genomik tibbiyot dasturlari kelgusi yillarda rivojlanayotgan mamlakatlarda sog'liqni saqlashni sezilarli darajada yaxshilash imkoniyatiga ega. Ammo, agar rivojlanayotgan mamlakatlar ushbu sohada tadqiqot va rivojlantirish (ilmiy-tadqiqot ishlari) imkoniyatlarini yaxshilamasa, ular Genomika inqilobidan chetda qolishi mumkin. Genomik ma'lumotlarni saqlash va tahlil qilish uchun keng ko'lamli va keng tarqalgan ma'lumotlar bazalari genomik tibbiyotni rivojlantirish uchun hal qiluvchi vositadir. Rivojlanayotgan mamlakatlarning genomikada salohiyatini oshirish, shunga ko'ra ularning xalqaro inson genomikasi tadqiqot tashabbuslaridagi ishtiroki bilan chambarchas bog'liq. Ushbu maqolaning maqsadi rivojlanayotgan mamlakatlarda ilmiy - tadqiqot sohasida xalqaro ochiq fan genomikasi loyihalarining salohiyatini oshirishga ta'siri bo'yicha pilot tadqiqot o'tkazishdir. Xalqaro HapMap loyihasi, Afrika inson irsiyat va Sog'liqni saqlash tashabbusi, bezgak genomik epidemiologiya tarmog'i va tarkibiy Genomika konsortsiumi: biz xalqaro ochiq fan Genomika loyihalar faoliyatini o'lchash uchun oldingi ish ishlab chiqilgan ko'rsatkichlar foydalanish, biz sohasida to'rt asosiy loyihalar siyosat va amaliyotini tahlil. Natijalar shuni ko'rsatadiki, ushbu loyihalar rivojlanayotgan mamlakatlarda Genomika salohiyatini oshirishda muhim rol o'ynaydi, ammo tadqiqot afzalliklarini ushbu mamlakatlar aholisiga potentsial qayta taqsimlashda cheklangan rol o'ynaydi.
Genom sekvensiyasi orqali hosil bo'lgan ma'lumotlarni saqlash uchun keng ko'lamli genomik ma'lumotlar bazalarini tashkil etish genomik tibbiyotning rivojlanishi uchun juda muhimdir. Ushbu genetik ma'lumotlar kataloglari Mendel va multifaktorial kasalliklar bilan bog'liq minglab genlarni kashf etishda muhim rol o'ynadi. Murakkab kasalliklarning genetik jihatlarini to'liq tavsiflash, ammo inson genomik o'zgarishlarining butun spektrini va ularning o'zaro ta'sirini yangi tadqiqotlar orqali aniqlashni talab qiladi. Misol uchun, butun dunyo bo'ylab tadqiqotchilar hozir deyarli 200 turlari va saraton ko'p sub-turlari. Ushbu ma'lumotlar bazalari genomikada tadqiqot va rivojlanish (ilmiy-tadqiqot) salohiyatini oshirishda asosiy rol o'ynaydi, chunki ular ko'pincha tadqiqotchilar uchun keng tarqalgan tadqiqot vositalarini tashkil qiladi.
Bunday tashabbuslar inson genomikasida katta yutuqlarga olib keldi va hozirda global miqyosda sog'liqni saqlashni yaxshilashga hissa qo'shadigan yoki kelajakda o'z hissasini qo'shadigan yangi tibbiy texnologiyalarni rivojlantirishga olib keldi. Genomik tibbiyotda erishilgan yutuqlar esa asosan rivojlangan mamlakatlarda ro'y berdi rivojlanayotgan mamlakatlarda genomikaning yutuqlari imkonsiz deb qabul qilinadi. Milliy darajada keng ko'lamli Genomika loyihalarini muvaffaqiyatli amalga oshirish misollari rivojlanayotgan dunyoning cheklangan miqdordagi mamlakatlarida amalga oshirildi. Bunday loyihalarga 2004 yilda Meksika Milliy genomik tibbiyot instituti mamlakat aholisining genomik o'zgarishini xaritalash uchun keng genotiplash loyihasini amalga oshirish. Tailand, Hindiston va Saudiya Arabistoni, Qatar va Quvayt kabi ba'zi yaqin Sharq mamlakatlari ham shunga o'xshash milliy va mintaqaviy Genomika tadqiqot dasturlarini boshladilar.
Xalqaro ochiq ilmiy Genomika loyihalari soni ancha cheklangan bo'lib qolmoqda. Bizning tahlilimiz uchun biz aniq mezonlarga asoslangan to'rtta loyihani tanladik. Tanlov jarayonida biz birinchi navbatda ma'lumotlarni yig'ish faoliyatining ilg'or bosqichiga etgan barcha xalqaro ochiq fan genomikasi loyihalarini aniqlashga qaratilgan qidiruvni amalga oshirdik.
Proteomika so'nggi o'n yil ichida bir nechta yondashuvlar evolyutsiyasi bilan barqaror sur'at kasb etdi. Ulardan bir nechtasi yangi, boshqalari esa an'anaviy usullarga asoslanadi. Mass-spektrometriyaga asoslangan usullar va mikro massivlar oqsillarni keng miqyosda o'rganish uchun eng keng tarqalgan texnologiyalardir.
Massa spektrometrlarini proteomikada va tibbiyotda ishlatishni muvozanatlash - bu oqsil mikro massivlaridan foydalanish. Protein mikro massivlarining maqsadi biologik namunalarni so'roq qilish uchun minglab oqsillarni aniqlash xususiyatlarini chop etishdir. Antikor massivlari - bu o'zlarining antigenlarini inson qonidan aniqlash uchun turli xil antikorlar to'plamiga misoldir. Yana bir yondashuv - bu protein-DNK, oqsil-oqsil va protein-ligandning o'zaro ta'siri kabi xususiyatlarni o'rganish uchun bir nechta oqsil turlarini tashkil etish. Ideal holda, funktsional proteomik massivlar ma'lum bir organizm oqsillarining to'liq tarkibini o'z ichiga oladi. Bunday massivlarning birinchi versiyasi shisha mikroskopik slaydlarga yotqizilgan xamirturushdan tozalangan 5000 ta oqsildan iborat edi. Birinchi mikrosxemaning muvaffaqiyatli bo'lishiga qaramay, bu oqsil massalarini amalga oshirish uchun katta qiyinchilik tug'dirdi. Oqsillarni ishlash DNKga qaraganda ancha qiyin. Ular keng dinamik diapazonga ega, DNKga qaraganda unchalik barqaror emas va ularning strukturasini shisha slaydlarda saqlab qolish qiyin, ammo ular aksariyat tahlillar uchun zarurdir. Global ICAT texnologiyasi protein chiplari texnologiyalariga nisbatan ajoyib afzalliklarga ega.
Inson genlari va oqsillarini o'rganish natijasida yuzaga keladigan asosiy rivojlanishlardan biri bu kasallikni davolash uchun potentsial yangi dorilarni aniqlashdir. Bu ishonadi genom va proteome kasallik bilan bog'liq oqsillarni aniqlash uchun ma'lumot, keyinchalik kompyuter dasturlari yangi dorilar uchun maqsad sifatida foydalanishi mumkin. Masalan, ma'lum bir oqsil kasallikka aloqador bo'lsa, uning 3D tuzilishi oqsil ta'siriga xalaqit beradigan dorilarni ishlab chiqish uchun ma'lumot beradi. Fermentning faol joyiga mos keladigan, ammo ferment tomonidan ajralib chiqa olmaydigan molekula fermentni inaktiv qiladi. Bu kasallik bilan bog'liq oqsillarni zararsizlantirish uchun yangi dori-darmonlarni topishga qaratilgan yangi dori-darmonlarni aniqlash vositalarining asosidir. Shaxslar orasidagi genetik farqlar aniqlanganda, tadqiqotchilar ushbu usullardan shaxs uchun yanada samarali bo'lgan shaxsiylashtirilgan dori vositalarini ishlab chiqarishda foydalanishni kutmoqdalar. Proteomika shuningdek o'simliklarning hasharotlarga qarshi himoya reaktsiyasida ishtirok etgan nomzod genlarni aniqlashga yordam beradigan o'simlik va hasharotlarning murakkab o'zaro ta'sirini aniqlash uchun ishlatiladi.
Proteomikaning qiziqarli ishlatilishi kasallikni aniqlash uchun maxsus protein biomarkerlaridan foydalanadi. Bir qator usullar ma'lum bir kasallik paytida hosil bo'lgan oqsillarni tekshirishga imkon beradi, bu esa kasallikni tezda aniqlashga yordam beradi. Texnikaga quyidagilar kiradi g'arbiy blot, immunohistokimyoviy binoni, ferment bilan bog'langan immunosorbentni tahlil qilish (Elishay) yoki mass-spektrometriya. Secretomics, o'rganadigan proteomikaning pastki maydoni salgılanan oqsillar va proteomik yondashuvlardan foydalangan holda sekretsiya yo'llari yaqinda kasallikning biomarkerlarini kashf qilishning muhim vositasi sifatida paydo bo'ldi.
Yilda proteogenomika, kabi proteomik texnologiyalar mass-spektrometriya takomillashtirish uchun ishlatiladi gen izohlari. Genom va proteomning parallel tahlili translyatsiyadan keyingi modifikatsiyalar va proteolitik hodisalarni topishga yordam beradi, ayniqsa, bir nechta turlarni taqqoslashda (qiyosiy proteogenomika).
Proteomik ma'lumotlarning katta qismi mass-spektrometriya va mikroarray kabi yuqori unumli texnologiyalar yordamida to'planadi. Ma'lumotlarni tahlil qilish va taqqoslashni qo'lda bajarish uchun ko'pincha bir necha hafta yoki oy kerak bo'ladi. Shu sababli, biologlar va kimyogarlar kompyuter olimlari va matematiklari bilan hamkorlik qilib, oqsil ma'lumotlarini hisoblash tahlil qilish uchun dasturlar va quvurlar yaratmoqdalar. Foydalanish bioinformatika texnikasi, tadqiqotchilar tezroq tahlil qilish va ma'lumotlarni saqlashga qodir. Amaldagi dasturlar va ma'lumotlar bazalarining ro'yxatlarini topish uchun yaxshi joy ExPASy bioinformatika resurslari portali. Bioinformatika asosidagi proteomikaning qo'llanilishi tibbiyot, kasallik diagnostikasi, biomarkerni aniqlash va boshqa ko'plab narsalarni o'z ichiga oladi.
Bir qator paydo bo'ladigan tushunchalar proteomikaning hozirgi xususiyatlarini yaxshilash imkoniyatiga ega. Oqsillarning mutloq miqdorini olish va translyatsiyadan keyingi modifikatsiyani kuzatish sog'lom va kasal hujayralardagi oqsil funktsiyasini tushunishga ta'sir qiluvchi ikkita vazifadir. Ko'pgina uyali hodisalar uchun protein konsentratsiyasi o'zgarmaydi; aksincha, ularning funktsiyasi translatsiyadan keyingi modifikatsiyalar (PTM) bilan modulyatsiya qilinadi. PTMni monitoring qilish usullari proteomikada kam rivojlangan maydon. Tahlil qilish uchun oqsilning ma'lum bir qismini tanlash oqsilning murakkabligini sezilarli darajada pasaytiradi, bu esa qon boshlang'ich moddasi bo'lgan diagnostika maqsadida foydalidir. Proteomikaning hali hal qilinmagan yana bir muhim jihati shundaki, proteomika usullari atrof-muhit sharoitida oqsillarni o'rganishga qaratilishi kerak. Protein-oqsil, protein-DNK va boshqa o'zaro ta'sirlarni tuzatish uchun tirik hujayralarga kiritilgan kimyoviy o'zaro bog'lovchilarning tobora ko'payib borishi bu muammoni qisman yaxshilashi mumkin. Qiyinchilik tegishli o'zaro ta'sirlarni saqlashning mos usullarini aniqlashdan iborat. Proteinni o'rganishning yana bir maqsadi - tirik hujayralardagi va real vaqtda oqsillarni va boshqa molekulalarni tasvirlashning yanada murakkab usullarini ishlab chiqish.

Xulosa.
Xulosa qilib shuni aytish mumkinki, Keng ko'lamli genomik ma'lumotlar bazalari Genomika sohasidagi ilmiy taraqqiyot uchun muhim tadqiqot vositalarini tashkil etadi. Rivojlanayotgan mamlakatlar Genomika inqilobidan foyda olishlari uchun ular o'zlarining ilmiy-tadqiqot imkoniyatlarini yaxshilashlari va xalqaro Genomika tadqiqotlari hamjamiyatini yanada birlashtirishlari kerak. Bizning topilmalarimiz shuni ko'rsatdiki, rivojlanayotgan mamlakatlarda Genomika salohiyatini oshirishda xalqaro ochiq fan genomikasi loyihalari muhim rol o'ynaydi. Masalan, ushbu loyihalar doirasida olib borilgan tadqiqotlar rivojlanayotgan mamlakatlar aholisi salomatligi bilan bog'liq bo'lib, rivojlanayotgan mamlakatlar tadqiqotchilarining xalqaro Genomika tadqiqotlari hamjamiyatiga qo'shilishi uchun qulaydir. Shu bilan birga, loyihalarning rivojlanayotgan mamlakatlarda tadqiqot infratuzilmalarini rivojlantirishga va mahalliy tadqiqotchilarni tayyorlashga ta'siri umuman ijobiy, ammo tengsiz bo'lib qolmoqda, chunki tanlangan loyihalarning ba'zilari bu borada boshqalarga qaraganda ancha kuchli ta'sir ko'rsatadi. Va nihoyat, tadqiqotimiz natijalari shuni ko'rsatdiki, xalqaro ochiq fan genomikasi loyihalari rivojlanayotgan mamlakatlarda tadqiqotlarning potentsial afzalliklarini qayta taqsimlashda cheklangan rol o'ynaydi.
Ushbu maqolada ta'kidlangan xalqaro ochiq fan genomikasi loyihalarining kuchli va zaif tomonlariga asoslanib, xalqaro Genomika tadqiqotlari hamjamiyati rivojlanayotgan mamlakatlarda Genomika salohiyatini oshirishni tezlashtirish va ularning aholisi genomik tibbiyotdagi yutuqlardan foydalanishini ta'minlash uchun qadam qo'yish imkoniyatiga ega. Potentsial foydali tashabbuslarga rivojlanayotgan mamlakatlarda ilmiy-tadqiqot salohiyatini oshirish va xalqaro tashabbuslarda ishtirok etishni qo'llab-quvvatlash uchun mahalliy genomik ma'lumotlarni yig'ish harakatlariga mablag ' ajratish kiradi. Shu munosabat bilan Janubiy Afrika Milliy tadqiqot jamg'armasi kabi mahalliy milliy tadqiqot agentliklari tomonidan Genomika tadqiqot loyihalariga taqdim etilgan mablag', shuningdek rivojlangan mamlakatlardagi agentliklarning mablag'lari, masalan, yaxshi ishonch va Amerika Qo'shma Shtatlarining Milliy Sog'liqni saqlash institutlari, genomikani rivojlantirish va mustahkamlashda muhim rol o'ynadi. Va nihoyat, ushbu uchuvchi tadqiqot rivojlanayotgan dunyoda keng ko'lamli Genomika loyihalarining ta'sirini o'lchashning aniq maqsadi bilan tanlangan tadqiqot ko'rsatkichlari to'plamini sinovdan o'tkazdi.
Proteomikaning asosiy vazifasi bir organizmda juda ko'p miqdordagi oqsil va peptidlarning o'zaro ta'sir mexanizmini aniqlashdan iborat. Ushbu ulkan va qimmatbaho ishning amaliy ahamiyati qanday? Shubhasiz, birinchi navbatda, farmakologlar va shifokorlar bunday ishlarning natijalariga qiziqishadi, chunki ko'pincha protein tarkibidagi o'zgarishlar va insonning og'riqli holati o'rtasida yaqin aloqalar mavjud. Shuning uchun proteomikadagi yangi ma'lumotlar yangi dori vositalarini tezda ishlab chiqish uchun ishlatiladi (va allaqachon ishlatiladi) dori asrlar davomida kurashgan kasalliklarni davolash uchun vositalar va eng yangi usullar. Bugungi kunda barcha farmakologik vositalarning 95% oqsillarga ta'sir qiladi. Uning tizimli yondashuv bilan proteomika aniqlash va o'z navbatida, yangi diagnostik testlar va davolash agentlari rivojlanishini tezlashtiradi, yangi oqsillar juda ham samarali paydo ahamiyatini baholash yordam berishi mumkin. Proteomik tadqiqotlarning birinchi amaliy qo'llanilishi XX asrning boshlarida "proteomika" atamasi paydo bo'lishidan ancha oldin sodir bo'ldi., diabet kabi jiddiy kasallikning rivojlanishida insulinning roli aniqlanganda. Insulin preparatlarini yaratish millionlab odamlarning hayotini saqlab qoldi.