O`zbekiston Raspublikasi Oliy va o`rta-maxsus ta`lim vazirligi

I-Bob Genetik xilma-xillik va shaxsni identifikatsiyalash.
1.1.Genetik xilma-xillik.
Eukariot organizmlarning barcha hujayralaridagi genlarni ishini boshqarishda to‘qimalarning tipi, organizm rivojlanish bosqichiga, hujayra davri fazasiga bog‘liq tarzda muvofiqlashtiriladi. Ta’sirlilikni muvofiqlashtirishning murakkab vazifasi hujayra yadrosidagi genomni boshqarishning molekulyar mexanizmlari bilan bog‘liq. Eukariot genlarini ta’sirliligi ularning tashkil topishini va ishlashini turli bosqichlarida boshqarilishi mumkin. Boshqarish xromatinni nukleosomli o‘ramining xususiyatlari, DNKni metillanishi, splaysingni shiddat bilan poliadenillanishi, sitoplazmadagi mRNKning barqarorligi, posttranslyasion modifikatsiyalar, hujayraichi transport bilan va oqsilning degradatsiyasi tezligi bilan bog‘liq. Genlarni ta’sirliligini boshqarishda transkripsiya muhim rol o‘ynaydi, u molekulyar jarayonlarni zanjirini ishga tushiradi.
Tashabbuskor kompleksning tarkibiga polimeraza rRNKsi va 40 dan ortiq oqsillarning transkripsiyaning initsiatsiyasini umumiy omillari kiradi. Boshqaruvchi maydonlar o‘z tarkibida ma’lum transkripsion omillarning bog‘lanish saytlarini tutadi. Ularni genlarning 5'−boshqarib turadigan maydonlarida uchrashi va joylashishi ularning ekspressiyalarini boshqarishni o‘ziga hos xususiyatlarini aks etadi. Eukariot genlarini 5'−boshqaruvchi maydonlarni xususiyati katta uzunlikka egaligi, bu esa prokariot boshqaruvchi 37 maydonlarning yuqori o‘lchamidan ancha katta. Boshqaruvchi maydonlarning boshqa o‘ziga xos xususiyati shundaki, ular shajaraviy tashkil topgan. Ikkita qo‘shni TOBS kompozitsion elementni tashkil etishi mumkin. Bunda ularning birgalikdagi harakati kelishilgan, ya’ni uning ta’siri har bir TOBSning alohida xarakatidan farq qiladi. 5'−boshqaruvchi maydonlarini tashkil topishini blokligi ko‘pgina genlar uchun alternativ promotorlarni borligi bilan belgilanadi, ular ko‘pincha bir-biridan ma’lum masofada joylashgan. Hujayraning vazifaviy xolatiga qarab genli lokusning transkripsiyasi turli promotorlardan amalga oshirilshi mumkin. Bitta gendan RNKning turli variantlarini o‘qish alternativ transkripsiya deyiladi. 5'-boshqaruvchi maydonlarini bu xususiyati bitta genli lokusning turli xildagi birlamchi transkriptlarni shakllanishi mexanizmining asosida yotadi. Hozirgi kunda birlamchi transkriptlarning bir qancha namunalari ma’lum bo‘lib, ularda splaysing o‘nlab bir-biriga zid yo‘llar orqali o‘tishi mumkin. Insonlarda 42% dan ortiq genlar pre-m RNK bir-biriga zid bo‘lgan splaysingga ega. Ularning ko‘pchilik qismi molekulalarning ma’lum tiplarini, organizmda sistemali funksiyalarni bajaradigan oqsillarni kodlaydi (hujayra retseptorlarini). Genning transkripsion faolligi hujayrali davrining bosqichiga, hujayraning, to‘qimaning, a’zoning vazifaviy holatiga, individual rivojlanishiga, tashqi o‘zgaruvchan tok hosil qiladigan manbani xarakatiga bog‘liq bo‘ladi. hujayra yadrosida transkripsion omillarini to‘plami mavjud, ular ma’lum genning boshqaruvchi elementlari bilan ta’sir qiladi. Natijada ajoyib transkripsion birlik shakllanadi, u aniq hujayrali vaziyatida genning transkripsiyasini kerakli darajasini ta’minlaydi.
Eukariot genlarini boshqaruvchi maydonlarini to‘plamli shajaraviy tashkil qilinishi (saytlar, promotorlar, distal boshqaruvchi elementlar) alohida elementlarning yoqilishi hisobiga transkripsiyaning yumshoq boshqaruvi imkonini beradi.Takrorlanadigan ketma-ketliklar genlarni ta’sirchanligini o‘zgartirishi mumkin. Oddiy takrorlanishlarning genlarni ta’sirchanligiga ta’sirini DNKning qat’iylashgan matnli bo‘lmagan konformatsiyalari bilan bog‘lash mumkin. Alohida e’tibor insonni nasliy kasalliklariga qaratiladi. Uzun takrorlanish (GAA) n barqaror tripleksli tuzilishni shakllantiradi, u takrorlanadigan yo‘llarning o‘zaro ta’siri natijasida yuzaga keladi (“yopishqoq” DNK”). YOpishqoq DNK ikkita katta yo‘l etarli darajada uzun va to‘g‘ri mo‘ljalda bo‘lganda shakllanadi. Ikkita purinli iplar R-R-Y tripleksda antiparallel boshqaruvchi maydonlarda takrorlanishlarning taqsimlanganligi bog‘lanishi, ularni promotorli maydonlarda taqsimlanishini umumiy ko‘rinishi boshqarish mexanizmlarini tushunish uchun katta ahamiyatga ega. Eukariot hujayralaridagi DNK xromatin tasviriga joylashgan bo‘ladi. Xromatinning asosiy tuzilmaviy elementi bo‘lgan nukleosoma, DNKning uzunligi 147 aminokislota qoldig‘i ,gistonli oktamer atrofida joylashgan qismi tomonidan tashkil etilgan.




1-rasm
Genomning ba’zi bir maydonlari DNKning zichroq tasviriga ega, ba’zilari esa bo‘shroq, hujayraning ishlashida va organizmning rivojlanishida o‘ramning ko‘rinishi o‘zgaradi. Tashqi signallar ta’siri ostida nukleosomalar qayta joylashishi yoki tarqalib ketishi mumkin. DNKni gistonli oktamer bilan tajribada aniqlangan bog‘lanish saytlarini tahlili ketma-ketliklarning statistik tadqiqotlari uchun asos bo‘la oladi. Nukleosomalarning pozitsiyalanish saytlari ifoda xususiyatlariga ega. Nukleosomali saytlarni tanishning algoritmlarini yaratish mumkin. Eukariot genlarini transkripsiyasini initsiatsiyasi vaqtida xromatinni qayta tuzilishi genli ta’sirchanligini boshqarishda katta ahamiyatga egadir. Nuklesomali kodning genli ta’sirchanligini boshqarish uchun muhimligi bilan ketma-ketliklarning ifodali o‘ziga hosligi xaqida masala yuzaga keladi, ularda nuklesoomalarning nukleosomalarning shakllanish saytlari va turli tipdagi boshqaruvchi maydonlarning saytlari mavjud. Belgili ketma-ketlikning muhim xarakteristikasiga uning murakkabligi kiradi. U ketma-ketlikni zich namoyon bo‘lish imkoniyatini aks etadi. Belgili ketma-ketliklarning murakkabligini aniqlashga bo‘lgan yondashuv A.N.Kolmogorov tomonidan taklif etilgan edi. U ma’lumotni generatsiyasi uchun keltirib chiqaruvchi dastur (algoritm) borligini taxmin qiladi. Bunday algoritm yordamida ketmaketliklarni kodlash operatsiyalari soniga algoritmik murakkablik deb ataladi. Bunday murakkabliklarni aniqlash uchun ratsional algoritmlar mavjud emas. Lempel va Ziv tomonidan taklif etilgan murakkablik darajasi keng tarqalgan. U ma’lumotlar axborotlarni siqish algoritmlari asosini tashkil etadi. Genetik ma’lumotlarni murakkabligini baholash usullarini nazariy jihatdan ishlab chiqish DNKni ommaviy sekventlashdan oldin boshlangan edi. Belgili 39 ketma-ketlikni murakkabligini baholashga bo‘lgan yagona yondashuv mavjud emas. Har bir usul qonuniyatlarni aniq turini keltirib chiqarishga qaratilgan. DNK ketma-ketligidagi oddiy maydonlarni topish uchun “algoritmik axamiyat” usuli qo‘llanilgan, u eng oz kodlaydigan uzunlikni baholashga asoslangan.Ma’lumotni oddiyligini baholash dasturi ishlab chiqilgan, u qisqa takrorlanishlarni klasterizatsiya qilish bo‘yicha olib borilgan o‘lchovlardir. Ketma-ketlikni keltirib chiqarish uchun zarur bo‘lgan nusxalash operatsiyalarini past soni ko‘rinishidagi Lempel va Ziv bo‘yicha ma’lumot keltirib chiqarishning murakkabligini baholash katta qiziqishga sabab bo‘lgan. Bunday operatsion choralar DNK ketma-ketliklariga qaratilgan bo‘lib, Gusev V.D. tomonidan taklif qilingan edi. Biologik nuqtai nazardan ma’lumotlarni siqishning texnik imkoniyatlaridan tashqari, ketma-ketlikni qismlarga bo‘linib ketishi muolajalarini murakkabligini hisoblash bilan bog‘liq bo‘lgan operatsiyalar muhimdir. DNK ketma-ketliklarini siqish uchun Lempel va Ziv algoritmi GenCompress dasturida amalga oshirilgan. DNK ketmaketliklarini murakkabligining yon tomondan ko‘rinishiini qurishning Lempel-Ziv bo‘yicha baholashga asoslangan usuli Internet dasturda [Complexity Profile Builder"] [http://wwwmgs.bionet.nsc.ru/mgs/programs/gc net/] [Babenko et al, 1999]. amalga oshirilgan. Bu algoritmning dasturiy amalga oshishini kamchiliklariga quyidagilar kiradi: ketma-ketlikning o‘lchami cheklangan, hisoblar eng qulay bajarilmaydi, to‘g‘ri to‘rtburchakli algoritm yordamida amalga oshiriladi. "Complexity Profile Builder" dasturi murakkab parchalanishni tahlil qilmaydi va ketma-ketlik maydonlari uchun murakkablik qiymatlaridagi farqlarni axamiyatini statistik baholamaydi. Ma’lumotlarni murakkabligini tahlil qilishni kengaytirilgan imkoniyatlariga ega bo‘lgan Internet tarmoqli dasturiy mahsulot ishlab chiqish dolzarb vazifaga aylandi. YUqorida qayd etilganidek, ma’lumotning murakkabligi turli usullarda aniqlanishi mumkin. Bu usullar murakkablikning algoritmik baholariga yoki SHennon entropiyasining baholariga asoslangan. Genetik ketma-ketliklar so‘zlarni turli maydonlarda bir xil bo‘lmagan takrorlanishiga ega, shuning uchun ma’lumot murakkabligini belgisi tabiiy holdir. Bunday ifoda kombinatorli murakkablikka xosdir. U 1990 yilda lingvistik murakkablik nomi ostida kiritilgan va ilmiy ishlarda nukleosomlarni va promotorlarni shakllantirishni namunalarini o‘rganish uchun qo‘llanilgan. Lingvistik murakkablik miqdoriy jixatdan so‘zlar sonini xuddi shu uzunlikdagi bo‘lishi mumkin bo‘lgan barcha so‘zlarni yuqori soniga nisbatiga aytiladi. Lingvistik murakkablik qiymatlari [0;1] intervalda ushlab turiladi. Lingvistik murakkablikni taqsimlanishi prokariot genlarini transkripsiyasi boshlanishining 5' va 3' maydonlari uchun kodlanmaydigan qismidan kodlanadiganga o‘tib turadi va aksincha. Bu usul so‘zlarni uchrash extimolini ko‘rsatadi, lekin ularni takrorlanishini va to‘planishini aniqlash uchun mo‘ljallanmagan. Genomli ketma-ketliklarni tuzilmaviy tashkil topishini o‘rganishga nukleotidlarning taqsimlanish davriyligini tahlili, ma’lumotdagi bir xil belgilari o‘rtasidagi masofalarni aniqlashlar kiradi. Ketma-ketliklarni davriyligini tahlil qilishning klassik usuli Fure qayta o‘zgartirishidir. 40 Matematik ilovalarda Fure sonlar va qatorlarning ketma-ketligini tahlil qilish uchun qo‘llaniladi. SHuning uchun Fure qayta o‘zgartirishini standart texnikasini qo‘llashdan oldin, DNK yoki oqsillarni belgili ketma-ketligini sonliga qayta kodlash lozim. Fure-tahlili yordamida ekzonlar va intronlarning inson DNKsi ketma-ketligidagi davriy tuzilishlarini farqlari o‘rganildi. [Makeev va boshq., 1996]. Faqat 3 aminokislota qoldig‘i davrga ega bo‘lgan davriylik kodlaydigan DNKning maydonlarini xarakterli bo‘lagidir.