Yilda Nature jurnalida Jeyms Uotson

1.DNK kuni — 1953-yilda Nature jurnalida Jeyms Uotson, Frensis Krik, Moris Uilkins, Rozalind Franklin va ularning hamkasblari tomonidan DNKning molekulyar tuzilishini kashf etish boʻyicha uchta maqola chop etilgan kun sharafiga tashkil etilgan, bayram 25-aprelda nishonlanadi^[1][2][3]. Birinchi marta DNK kuni Qoʻshma Shtatlarda 2003-yilda DNK qoʻsh spiral kashf etilganining 50-yilligi sharafiga nishonlangan, oʻsha yilning apreli AQShda inson genomiga loyihasining tugallanishi bagʻishlangan oy deb eʼlon qilingan^[4].
2010-yildan beri Milliy Inson genomi tadqiqot instituti (NHGRI) har yili aprel oyida DNK kunini nishonlaydi. NHGRIda ushbu kunga bagʻishlangan maxsus taʼlim dasturlari^[5][6] mavjud. Bu kun, shuningdek, 2003-yil aprel oyida eʼlon qilingan Inson genomi loyihasining yakunlanishini anglatadi

2. Antisens RNK ( asRNK ), shuningdek, antisens transkripti, ^[1] tabiiy antisens transkripti (NAT) ^{[2] [3] [4]} yoki antisens oligonükleotid ^[5] , oqsil kodlashiga qo'shimcha bo'lgan bir zanjirli RNKdir . messenjer RNK ( mRNK) bilan gibridlanadi va shu bilan uning oqsilga aylanishini bloklaydi . AsRNKlar (tabiiy ravishda paydo bo'ladigan) prokaryotlarda ham , eukaryotlarda ham topilgan ^[1] va qisqa (<200 nukleotid) va uzun (>200 nukleotid) ga bo'linadi.kodlamaydigan RNKlar (ncRNKlar). ^[4] asRNKning asosiy vazifasi gen ifodasini tartibga solishdir . asRNA'lar ham sintetik tarzda ishlab chiqarilishi mumkin va genlarni sindirish uchun tadqiqot vositalari sifatida keng tarqalgan foydalanishni topdi . Ular terapevtik dasturlarga ham ega bo'lishi mumkin. 

3. BLAST biologik ketma-ketliklar orasidagi o'xshashlik hududlarini topadi. Dastur nukleotid yoki oqsil ketma-ketligini ketma-ketlik ma'lumotlar bazalari bilan taqqoslaydi va statistik ahamiyatini hisoblab chiqadi.Batafsil ma'lumot
Asosiy mahalliy moslashtirishni qidirish vositasi (BLAST) ketma-ketliklar orasidagi mahalliy o'xshashlik mintaqalarini topadi. Dastur nukleotidlar yoki oqsillar ketma-ketligini ketma-ketlik ma'lumotlar bazalari bilan taqqoslaydi va o'yinlarning statistik ahamiyatini hisoblab chiqadi. BLAST ketma-ketliklar orasidagi funktsional va evolyutsion munosabatlarni aniqlash uchun ishlatilishi mumkin, shuningdek, gen oilalari a'zolarini aniqlashga yordam beradi


4. Olimlar ma'lum bir genning DNKidagi mutatsiya yoki o'zgarish ma'lum bir kasallikka hissa qo'shishi mumkinligini bilishadi. Biroq, bu mutatsiyalarni aniqlash uchun testni ishlab chiqish juda qiyin bo'lishi mumkin, chunki ko'pchilik katta genlarda mutatsiyalar paydo bo'lishi mumkin bo'lgan ko'plab hududlar mavjud. Masalan, tadqiqotchilar BRCA1 va BRCA2 genlaridagi mutatsiyalar irsiy ko'krak va tuxumdon saratoni holatlarining 60 foizini keltirib chiqarishiga ishonishadi. Ammo bu holatlarning barchasi uchun javobgar bo'lgan aniq mutatsiya yo'q. Tadqiqotchilar allaqachon BRCA1da 800 dan ortiq turli xil mutatsiyalarni aniqlaganlar. DNK mikromassivi ma'lum bir shaxsning DNKida BRCA1 va BRCA2 kabi genlarda mutatsiya borligini aniqlash uchun foydalaniladigan vositadir.. Chip plastmassa bilan o'ralgan kichik shisha plastinkadan iborat. Ba'zi kompaniyalar kompyuter mikrochiplarini yaratishda ishlatiladigan usullarga o'xshash usullardan foydalangan holda mikromassivlarni ishlab chiqaradilar. Tashqi tomondan, har bir chip minglab qisqa, sintetik, bir ipli DNK ketma-ketliklarini o'z ichiga oladi, ular birgalikda ko'rib chiqilayotgan oddiy genga va ushbu genning inson populyatsiyasida topilgan variantlariga (mutatsiyalariga) qo'shiladi.


5. DNK metilatsiyasi DNK metiltransferazalari (DNMT) tomonidan metil guruhini DNK sitozin halqasining C-5 pozitsiyasiga kovalent o'tkazishni o'z ichiga olgan irsiy epigenetik belgidir. ¹ O'simliklarda sitozinlar simmetrik (CG yoki CHG) yoki assimetrik (CHH, bu erda H A, T yoki C) kontekstlarda metillanadi. Sutemizuvchilarda DNK metilatsiyasi genomning har qanday kontekstida sitozinlarda sodir bo'ladi. ² Biroq, DNK metilatsiyasining 98% dan ortig'i somatik hujayralardagi CpG dinukleotid kontekstida sodir bo'ladi, barcha metilatsiyaning to'rtdan bir qismi embrion ildiz hujayralarida (ESC) CpG bo'lmagan kontekstda paydo bo'ladi. ² DNK metilatsiyasi odatda zigota shakllanishi paytida olib tashlanadi va keyin taxminan implantatsiya vaqtida embrionda qayta tiklanadi. ³Ko'pgina DNK metilatsiyasi normal rivojlanish uchun zarurdir va u genomik imprinting, X-xromosoma inaktivatsiyasi va takrorlanuvchi elementlarning transkripsiyasi va transpozitsiyasini bostirish kabi bir qator asosiy jarayonlarda juda muhim rol o'ynaydi va tartibga solinmasa, saraton kabi kasalliklarga yordam beradi. ^{1 , 4 - 6}
DNK metilatsiyasi DNMT oilasi tomonidan tartibga solinadi: DNMT1, DNMT2, DNMT3A, DNMT3B va DNMT3L. ^7 - 11 DNMT1 in vitroda gemimetillangan DNKni afzal metillaydi va S fazasida replikatsiya o'choqlarida lokalizatsiya qilinadi. Shunday qilib, bu DNK replikatsiyasi paytida DNK metilatsiyasi naqshlarini qiz zanjirlariga nusxalash uchun mas'ul bo'lgan tavsiya etilgan texnik metiltransferaza. Dnmt1 ning ikkala alleli o'chirilgan ^{12 ta} sichqoncha modeli taxminan E9 kunida embrionni o'ldiradi. ^13 , 14 DNMT2 metiltransferaza homologi bo'lib, DNK o'rniga aspartik kislota transfer RNKning antikodon halqasida sitozin-38 ni metillaydi. ¹⁵DNMT3A va DNMT3B, DNMT1 dan farqli o'laroq, metillanmagan CpG dinukleotidlarini afzal ko'radi va rivojlanish jarayonida de novo metilatsiyani amalga oshiradi. Dnmt3a mavjud bo'lmagan sichqonlar taxminan 4 haftalikda o'lishadi, Dnmt3b nokauti esa E14,5 dan E18,5 gacha bo'lgan embrion o'limini keltirib chiqaradi. ^13 , 16 DNMT3A va DNMT3B ga homologiyaga ega bo'lgan DNMT3L de novo metiltransferazalarning ^metil guruhi donori, S-adenozil-L - metionin (SAM) bilan bog'lanish qobiliyatini oshirish va ularning faolligini in vivo jonli ravishda rag'batlantirish orqali yordam beradi. katalitik faollik yo'q. Dnmt3L homozigot-null sichqonlari hayotiy, holbuki homozigotlardan olingan heterozigot embrionlar.Dnmt3L - null oositlar E9 atrofida nobud bo'ladi va ona metilatsiyasining buzilgan izlarini va odatda faqat otadan kelib chiqqan alleldan ifodalangan bosilgan genlarning biallel ifodasini ko'rsatadi. ¹⁸ Turli DNMTlar o'rtasidagi hamkorlik genomning ba'zi hududlarini, ayniqsa takrorlanuvchi elementlarni metillashda ham talab qilinadi. Yuqorida aytib o'tilganidek, DNMT1 asosan DNK sintezi jarayonida "xizmat ko'rsatuvchi" metiltransferaza rolini o'ynaydi va DNMT3A va DNMT3B rivojlanishda " de novo " fermentlar sifatida ishlaydi. ^{Biroq, to'plangan dalillar DNMT1 genomik DNK 19} ning de novo metilatsiyasi uchun ham talab qilinishi mumkinligini va DNMT3A va DNMT3B saqlanishiga hissa qo'shishini ko'rsatadi.replikatsiya paytida metillanish. 


6. Epigenetika DNK ketma-ketligi mutatsiyalari natijasida to'g'ridan-to'g'ri kelib chiqmagan gen ekspressiyasidagi o'zgarishlar bilan shug'ullanadi, bu avlodlar va avlodlar orasida irsiy xususiyatlarning shakllanishiga olib keladi. Keling, asalari uyasini tasavvur qilaylik. Uyadagi barcha asalarilar genetik jihatdan bir xil. Xo'sh, ishchi asalarilar, askar asalarilar va malika asalarilar bir xil genomdan qanday paydo bo'ladi? Javob dietada yotadi: gulchangni qabul qiladigan lichinkalar ishchi asalarilarga aylanadi, shohona sutini olganlar esa malika bo'ladi. Qanday qilib bu mumkin?
Bu erda epigenetik hodisa nimadan iboratligini tushuntirish zarurati tug'iladi. Epigenetikaning eng qiziqarli mexanizmi bu DNK metilatsiyasi, ya'ni DNK ichidagi nukleotidlarga (komponentlar - A, T, C va G) kichik "marker" ni biriktirishdir. Giston modifikatsiyalari epigenetikada yana bir muhim mexanizmdir. Ammo gistonlar nima? Bular bizning DNKning to'g'ri fazoviy tuzilishini saqlashga yordam beradigan oqsillardir. Gistonga "marker" qo'shilishi DNK strukturasini mahalliy darajada bo'shatadi va shu bilan molekulaning ushbu qismini ishlatish imkoniyatini oshiradi.
7. Molekulyar filogenetik tahlillar uchun mavjud bo'lgan ma'lumotlarning boyligi eksponensial sur'atlarda kengayib bormoqda. Ma'lumotlar to'plamlari kattalashgani sayin, turli xil filogenetik xulosa chiqarish usullaridan foydalanishning afzalliklari va kamchiliklarini tushunish tobora muhim ahamiyat kasb etmoqda. Molekulyar ma'lumotlardan evolyutsiya tarixini qayta tiklash uchun uchta optimallashtirish mezoniga asoslangan to'rtta xulosa chiqarish usuli odatda qo'llaniladi: qo'shni qo'shilish (NJ), minimal evolyutsiya (ME), maksimal parsimoniya (MP) va maksimal ehtimollik (ML). Haqiqiy daraxtni qayta tiklashda ushbu usullarning umumiy samaradorligi va ishlashi ma'lumki, almashtirish tezligi, o'tish-transversiya nisbati va ketma-ketlik divergensiyasi
8. Funktsional genomikani tushunish uchun birinchi navbatda funktsiyani aniqlash kerak. O'z maqolalarida ^[1] Graur va boshqalar. funktsiyani ikkita mumkin bo'lgan usulda aniqlang. Bular “tanlangan effekt” va “sabab roli”. "Tanlangan effekt" funksiyasi belgi (DNK, RNK, oqsil va boshqalar) tanlangan funksiyani bildiradi. “Sabbiy rol” funksiyasi biror xususiyat yetarli va zarur bo‘lgan funksiyani bildiradi. Funktsional genomika odatda funktsiyaning "sababli roli" ta'rifini sinab ko'radi.
Funktsional genomikaning maqsadi genlar yoki oqsillarning, oxir-oqibat genomning barcha tarkibiy qismlarining funktsiyasini tushunishdir. Funktsional genomika atamasi ko'pincha organizm genlari va oqsillarini , jumladan "har bir gen mahsulotining biokimyoviy, hujayrali va/yoki fiziologik xususiyatlarini" o'rganish uchun ko'plab texnik yondashuvlarga ishora qilish uchun ishlatiladi ^[2] , ba'zi mualliflar esa tadqiqotni o'z ichiga oladi. ularning ta'rifida nogenik elementlarning . ^[3] Funktsional genomika vaqt boʻyicha (masalan, organizm rivojlanishi) yoki fazoda (masalan, uning tana hududlari) tabiiy genetik oʻzgarishlarni , shuningdek mutatsiyalar kabi funksional buzilishlarni oʻz ichiga olishi mumkin .
Funktsional genomikaning va'dasi organizmning dinamik xususiyatlarini tushunish uchun genomik va proteomik bilimlarni yaratish va sintez qilishdir. Bu bitta genlarni o'rganish bilan solishtirganda genom qanday funktsiyani belgilashi haqida to'liqroq tasavvurni berishi mumkin. Funktsional genomik ma'lumotlarning integratsiyasi ko'pincha tizimli biologiya yondashuvlarining bir qismidir 


9. Gen va gen konsepsiyasi haqida tushuncha. Genning zamonaviy konsepsiyasi- bir gen- bir belgi. Gen irsiy faktor, aniq uzunlik va massaga ega bo‘lgan DNK ning bir bo‘lagi bo‘lib, bitta polipeptid zanjirining birlamchi strukturasini kodlaydi.
Gen ( qadimgi. -yunon. γένος — urug‘, kelib chiqish) — tirik organizmlar irsiyatining tarkibiy va funksional birligi demakdir. Gen - ma’lum bir polipeptid yoki funksional RNK ketma-ketliklarini yuzaga chiqaruvchi DNK ketma-ketliklari bilan ifodalanadi. Genlar (aniqrog‘i, genlar allellari) ko‘payish jarayonida organizm irsiy belgilarining ota-ona genotiplaridan avlodlarga o‘tishini belgilaydi. Bunda ayrim organellalar (mitoxondriya, plastidlar) o‘z belgilarini yuzaga chiqaruvchi organizm genomiga ta’luqli bo‘lmagan o‘ziga xos DNK lariga egadir.
Odam genomi-bu odam organizmi to‘qima hujayralarida mavjud bo‘lgan irsiy (genetik) material umumiy yig‘indisi hisoblanadi. Odam genomi hujayra yadrosi va shuningek, mitoxondriyalar tarkibida joylashgan 23 juft xromosomalardan tashkil topgan. Bunda xromosomalarning 22 jufti autosomalar va bir jufti jinsiy xromosomalardan (X va Y xromosomalar) tashkil topgan.
Odamning xar bir somatik xujayra yadrosida 23 juft xromosoma bo‘lib: xar bir xromosomada bir molekula DNK joylashadi. Odamda bitta xujayradagi 46 molekula DNK uzunligi taxminan 2 metr, nukleotid juftlari soni 6,4 mlrd. Odam tanasidagi hamma xujayralar umumiy DNK uzunligi (taxminan ular 5×1013) 1011 km ni tashkil etadi, bu qariyb yerdan quyoshgacha bo‘lgan masofadan 1000 marta ko‘proqdir. Odamda genlarning soni 30 ming dan 40 ming oralig‘ida.
Odam genomi loyihasi bo‘yicha amalga oshirilgan tadqiqotlar davomida odam genomi tarkibida 20 000 25 000 faol holatdagi genlar aniqlangan.
Odam genomi tarkibida 28 000 atrofidagi genlar tavsiflangan.
Irsiyat va o‘zgaruvchanlikni muayyan genetik apparat faoliyati taminlaydi. Hozirgi davrda genetik apparat tuzilishi 3 bosqichga ajratiladi: gen, xromosoma va genom.
Genomning tuzilishi va faoliyatining asosiy prinsiplari to‘liq DNK molekulasi xususiyatlari bilan belgilanadi.
Xromasomalarda genlar bir tekis joylashmagan.
Xar bir xromosoma ko‘p va kam gen uchastkalaridan tashkil topgan.
Odam genomidagi genlar boshqa oddiy organizmlarga qaraganda ancha ko‘proq. Buning sababi odam genomida alternativ splaysing keng tarqalganligi.
Alternativ splaysing bu bir genning bir qancha m-RNK va shunga muvofiq oqsillar ishlab chiqarish jarayoni. Eukariot genomida ko‘pchilik genlar ekzon va intronlardan tashkil topgan. Transkripsiyadan keyingi splaysing jarayonida pre-mRNKdan intronlar kesib tashlanadi.
Transkript oxirgi tarkibida ekzon o‘chishi va yonishi mumkin. Shunday qilib alternativ splaysing yordamida ko‘p miqdorda transkript va oqsillarni olish mumkin. Splaysingning turli saytlari birlashishi yordamida induvidual genlar ko‘p miqdorda m-RNK ekspressiya qilishi mumkin, ular ko‘plab antagonistik funksiyali oqsillarni kodlaydi. Bir turdagi ekzon splaysingda alternativ yo‘li bilan intronga aylanishi mumkin. Splaysingning xar xil turlari bir xil oqsillarda turli xil izoformlar hosil bo‘lishiga olib kelishi mumkin. Masalan troponin geni (muskul oqsili) 18 ta ekzondan iborat, ular ko‘p sondagi izoformlarni kodlaydi. Turli troponin izoformlar turli to‘qimalarda va turli rivojlanish bosqichlarida hosil bo‘ladi.
Oqsil kodlovchi ketma-ketliklar (ekzonlardan tashkil topgan ketma-ketlik) ular genomning 1,5% dan kamrog‘ini tashkil etadi.
Odam genomi tarkibida oqsillarni kodlovchi genlardan tashqari minglab RNK-genlar bor. Bularga tRNK, rRNK, mikroRNK vaboshqa oqsil kodlamaydigan RNK ketma-ketliklar kiradi.
Odam genomida ko‘p miqdorda turli xil ketma-ketliklar topilgan, ular genlar regulyatsiyasiga javob beradi. Regulyatsiya deganda gen ekspressiyasi nazorati tushuniladi (DNK molekulasi uchastkasidan mRNK hosil bo‘lishi). Normal holatda bu qisqa ketma-ketliklar gen bilan bir qatorda, gohida gen ichida joylashadi. Ba’zan ular gendan ma’lum masofada joylashadi (enxanserlar).
Ma’lum regulyator ketma-ketliklarni xisobga olmaganda odam genomida ko‘p miqdorda obyektlar massasi bor , lekin ularning vazifasi shu kungacha aniqlanmagan. Odam genomining 97% xajmini shu obyektlar egallaydi.


10. Afsuski, Garrodning g'oyalari o'z davrida deyarli e'tibordan chetda qoldi. Darhaqiqat, 1940-yillarda boshqa ikki tadqiqotchi Jorj Bidl va Edvard Tatum bir qator innovatsion tajribalarni amalga oshirgandan keyingina Garrodning ishi qaytadan kashf etildi va qadrlandi.44bosh ustki belgisi, 4, oxiriBeadle va Tatum oddiy organizm bilan ishlagan: oddiy non mog'or yoki Neurospora crassa . Neurospora yordamida ular genlar va metabolik fermentlar o'rtasidagi aniq aloqani ko'rsatishga muvaffaq bo'lishdi.Sizni qiziqtirgandirsiz: Nega Bidl va Tatum non qolipi kabi dahshatli (va ahamiyatsiz bo'lib ko'rinadigan) narsani o'rganishni tanladilar?
Avvaliga Beadle meva pashshasi Drosophila bilan ishlashni rejalashtirgan edi (shuningdek, biroz qo'pol, lekin o'sha paytda tajribalar uchun ancha keng tarqalgan organizm). Biroq, u genlar va metabolizm o'rtasidagi bog'liqlikka tobora ko'proq qiziqish bildirgan sari, u Neurospora unga qiziqqan savollarga javob berishning yaxshiroq yo'lini berishi mumkinligini tushundi. Birinchidan, Neurospora tez va qulay hayot aylanishiga ega edi, biri haploid, ham diploid fazalarga ega bo'lib, genetik tajribalarni osonlashtirdi.55bosh ustki belgisi, 5, oxiri Minimal vosita: shakar, tuz va biotinni o'z ichiga oladi.To'liq vosita: shakar, tuzlar, aminokislotalar va ko'plab vitaminlarni o'z ichiga oladi.ehtimol, eng muhimi, neyrospora hujayralari kimyoviy tarkibi 100% ma'lum bo'lgan va eksperimentator tomonidan boshqariladigan oddiy muhitda (ozuqali bulon yoki jel) laboratoriyada o'stirilishi mumkin edi. Darhaqiqat, hujayralar faqat shakar, tuzlar va bitta vitamin (biotin) bo'lgan ozuqa manbai bo'lgan minimal muhitda o'sishi mumkin edi . Neyrospora hujayralari bu muhitda omon qolishi mumkin, boshqa ko'plab organizmlar (masalan, odamlar!) mumkin emas. Buning sababi, Neurospora shakar, tuzlar va biotinni hujayralar uchun zarur bo'lgan barcha boshqa qurilish bloklariga (masalan, aminokislotalar va vitaminlar) aylantiradigan biokimyoviy yo'llarga ega.66bosh ustki belgisi, 6, oxiri