Лекция. Предсказание структур генов эукариотических организмов. Методы прогнозирования генных структур.

6-7 Лекция. Предсказание структур генов эукариотических организмов. Методы прогнозирования генных структур.

Подготовила: доц. Исмайилова И.

Предсказа́ние ге́нов — это определение кодирующих и регуляторных последовательностей ДНК в геноме : белковых генов и генов некодирующих РНК, промоторов, энхансеров и прочее. Ранние методы поиска генов основывались на трудоёмких экспериментах с живыми организмами и клетками, которые давали лишь приближённый результат.

Статистический анализ частот кроссинговера между известными генами позволял узнать, как они расположены на хромосоме относительно друг друга, и в итоге составить генетическую карту. Сегодня же, благодаря развитию компьютерной техники и методов полногеномного секвенирования, предсказание генов стало рутинной задачей в биоинформатике.

Необходимо различать предсказание функциональных участков от предсказания функции или продукта гена. Строгое определение функции или доказательство существования какого-либо белка может основываться только на экспериментальной работе, хотя современной биоинформатике уже удаётся с высокой точностью определять функцию гена только по его последовательности.

Предсказание генов — один из ключевых этапов в аннотации генома вида, следующий за маскированием повторов и оценкой качества его сборки. Существует множество алгоритмов, разработанных в последние десятилетия, позволяющих определить точное положение гена в геноме. Существуют три основных подхода к предсказанию генов в геноме: эмпирический (внешний), неэмпирический (внутренний, ab initio) и смешанный.

Эмпирический метод

Эмпирический подход наиболее универсальный. В базах данных присутствует огромное количество уже описанных мРНК, белков, гомологичных последовательностей, что создает огромное количество информации для использования в процессе предсказания генов.

Эмпирические средства поиска генов, которые также упоминаются как «средства поиска генов на основе сходства последовательностей», обнаруживают гены путем выравнивания известных последовательностей к ДНК и белка по нехарактеризованным последовательностям генома.