L. A. Kadirova, A. A. No’monjonov bioinformatika o‘zbekiston Respublikasi vazirligi tomonidan ta’lim yo‘nalishi bo‘yicha darslik sifatida tavsiya etilgan

Muammolarning ikkinchi bloki oqsillarning translatsiyadan keyingi modifikatsiyalari bilan bog'liq . Ko'pincha gen ekspresyonining mahsuloti hujayrada keyinchalik aylantirilishi kerak bo'lgan oqsil molekulasidir. Bunday transformatsiya natijasida funktsional mahalliy oqsil molekulasi hosil bo'lishi mumkin, bu gen ketma-ketligini dekodlash orqali bashorat qilingan oqsildan tubdan farq qiladi.
Avvalo, asosan endoplazmatik retikulum va Golji apparati fermentlari tomonidan amalga oshiriladigan aminokislotalarning yon radikallarini (metillanish, atsetillanish, fosforlanish, karboksillanish, gidroksillanish, glikozillanish va boshqalar) modifikatsiyasi natijasida. Proteinning aminokislotalar tarkibi o'zgarishi yoki polipeptidning lipidlar va oligosakkaridlar bilan gibrid aloqasi bo'lishi mumkin.
Dori vositalarini ishlab chiqarishda sintezlangan oqsillarni to'g'ri glikozillanishi ayniqsa muhimdir. Masalan, turli guruhlardagi (0, A, B, AB) inson qon oqsillari o'ziga xos glikoziltransferazalar bilan biriktirilgan turli xil uglevod radikallarida aniq farqlanadi.
Translatsiyadan keyingi modifikatsiyalarning yana bir muhim turi - bu asl oqsil zanjirining proteolitik kesilishi . Aynan shu tarzda ovqat hazm qilish, qon ivishi va apoptoz jarayonlarida ishtirok etadigan fermentlar faollashadi.
Proteoliz orqali oqsil faollashuvining yaxshi namunasi insulin biosintezidir. Insulin dastlab 84 aminokislota proinsulin polipeptid deb tarjima qilingan. Aynan shu shaklda oqsil katlamasi sodir bo'ladi, so'ngra uchta molekulyar disulfid bog'lari hosil bo'ladi va shundan keyingina C-joy (33 aminokislotadan iborat) proinsulindan kesiladi va 51 aminokislotadan iborat funktsional gormon molekulasi qoladi. ikkita polipeptid zanjiri: 21 ta aminokislotadan iborat A zanjiri va 30 ta aminokislotadan iborat B zanjiri.
Post-tarjimaviy modifikatsiyalar, shuningdek , sitoxrom cdagi gem guruhining kovalent biriktirilishi kabi protez guruhlarning qo'shilishini ham o'z ichiga oladi .
E'tibor bering, disulfid ko'priklarining shakllanishi, ularsiz ko'plab oqsillarning (masalan, insulin) ishlashi mumkin emas , DNK nukleotidlari ketma-ketligini tahlil qilish yoki oqsilning tegishli aminokislotalar ketma-ketligini tahlil qilish orqali ham oldindan aytib bo'lmaydi. Xuddi shu narsa gen tuzilishidan protein tuzilishini bashorat qilish uchun ham amal qiladi, uning ifodasi mRNKning birlashishiga olib keladi.

4.1-rasm. Proinsulinning birlamchi tuzilishi


uchinchi muammo shundaki , organizm genomi ushbu organizmning potentsial mumkin bo'lgan makromolekulyar tuzilmalarining to'liq , ammo statik xususiyatlari to'plamini ta'minlaydi. Muayyan organizmning ma'lum bir vaqtda va ma'lum sharoitlarda haqiqiy faoliyati molekulyar darajada ma'lum genlarning ifodalanish intensivligi va bu ifoda mahsulotlarining tananing to'qimalari va a'zolari bo'ylab tarqalishi bilan belgilanadi.
Ma'lum bir organizmda ma'lum bir vaqtda mavjud bo'lgan barcha oqsillar to'plamini tavsiflash uchun organizm proteomasi tushunchasidan foydalaniladi. Organizmning proteomasi vaqt o'tishi bilan o'zgaradi.
Quyidagi rasmda DNK mikromassivlari yordamida olingan siklin oqsillarining turli to'qimalar va organlarda ifodalanish intensivligi ko'rsatilgan.


4.2-rasm. Turli to'qimalar va organlarda siklinlarning ifodalanish darajasi: 1 - A; 2 - B; 3
-C; 4 - D1; 5 - D2; 6 - D3; 7 - E; 8 - F; 9 - G; 10-H; 11-1


( CDK) faollashtiruvchisi bo'lgan oqsillar oilasi , eukaryotik hujayra siklini tartibga solishda ishtirok etadigan asosiy fermentlar. Tsiklinlar ularning hujayra ichidagi konsentratsiyasi hujayralar hujayra tsiklidan o'tishi bilan vaqti-vaqti bilan o'zgarib, uning ma'lum bosqichlarida maksimal darajaga yetganligi sababli o'z nomini oldi. 2-rasm ma'lum bir vaqtda turli to'qimalar va organlarda siklinlarning kontsentratsiyasi sezilarli darajada farqlanishini ko'rsatadi. Ko'p ifodali bunday " barmoq izlari" ni tahlil qilish bitta organizmning turli hujayralari faoliyatidagi korrelyatsiyalarni (ijobiy va salbiy) aniqlash imkonini beradi.
Proteomika - bu organizmning turli to'qimalarida oqsil sintezi profillarini tizimli tahlil qilish va bu profillarning tashqi omillarga va organizmning rivojlanish bosqichiga bog'liqligini tahlil qilish. Proteoma dinamikada genomning biologik faolligini aks ettiradi.
Majoziy ma'noda, agar genomni simfoniyaning partiturasi sifatida tasavvur qilsak, proteom simfoniyani ijro etuvchi orkestrdir.

2. 
   Genomdagi genlarning lokalizatsiyasi.
   

Genomlarni tahlil qilish uchun kompyuter dasturlari ochiq o'qish ramkalarini (ORF, ochiq o'qish ramkasi) belgilaydi. ORF tumanlardir
DNK boshlang'ich kodon (atg) bilan boshlanadi (ba'zi prokariotlarda gtg va ctg ham boshlang'ich kodon bo'lishi mumkin) va to'xtash kodon bilan tugaydi. ORF potentsial oqsil kodlovchi fragmentdir.
DNK molekulalarining oqsil kodlovchi hududlarini aniqlashning ikkita yondashuvi mavjud .
Birinchi yondashuv boshqa organizmlardan ma'lum bo'lgan oqsil kodlash hududlariga o'xshash hududlarni aniqlashga asoslangan. Ushbu hududlar ma'lum oqsillarga o'xshash aminokislotalar ketma-ketligini kodlashi yoki ifodalangan ketma-ketlik teglariga (ESTs ) o'xshash bo'lishi mumkin. ESTlar mRNKdan aniqlanganligi sababli, ular ekspressiyasi ma'lum bo'lgan genlarga mos keladi. Bunday holda, genni aniqlash uchun etarli ma'lumot olish uchun faqat bir necha yuz boshlang'ich cDNK nukleotidlarini ketma-ketlashtirish kerak.
Majoziy ma'noda, EST tomonidan genni aniqlash she'rlar yoki qo'shiqlarni birinchi satrlar bo'yicha indekslash kabidir.
Ikkinchi yondashuv faqat ketma-ketlik bilimiga asoslangan genlarni izlash va aniqlashning ab initio (boshidan boshlab) usuliga asoslanadi .
Genomning kompyuter annotatsiyasi eukariotlarga qaraganda bakteriyalar uchun aniqroq va to'liqroqdir. Bakterial genlarni izohlash nisbatan oson, chunki ular uzluksiz - ularda eukariotlarga xos intronlar yo'q, genlararo bo'shliqlar esa juda kichik.
Yuqori organizmlarda genlarni aniqlash qiyinroq. Ekson identifikatsiyasi boshqa muammo bilan chambarchas bog'liq bo'lgan bir muammo, muqobil birlashma.
ab initio genini bashorat qilish protsedurasi quyidagi xususiyatlarga ega.
Dastlabki ekson (5') transkripsiyaning boshidan boshlanadi, undan oldin yadro promotor joyi, masalan, tata qutisi, odatda gendan 30 bp oldin joylashgan. Boshlang'ich ekson odatda ramka ichidagi to'xtash kodonlarini o'z ichiga olmaydi va gt splicing signalidan oldin tugaydi. Kamdan-kam hollarda boshlang'ich kodonni o'z ichiga olgan ekzondan oldin kodlanmagan ekson (UTR, tarjima qilinmagan mintaqa) mavjud.
Ichki ekzonlar, xuddi dastlabki ekzonlar kabi, ramka ichidagi to'xtash kodonlarini o'z ichiga olmaydi. Ular ag qo'shilish joyidan keyin darhol boshlanadi va gt birlashma joyidan oldin tugaydi . Prekursor intronda birlashtiruvchi mexanizmlar bilan o'zaro ta'sir qiluvchi filial joyi va polipirimidin trakti mavjud.
Terminal ekson (3') ag qo'shilish joyidan keyin darhol boshlanadi va to'xtash kodonidan keyin poliadenilatsiya joyi bilan tugaydi. Ba'zan to'xtash kodonini o'z ichiga olgan eksondan keyin kodlanmaydigan ekson (UTR) keladi.
Barcha kodlash ketma-ketliklari statistik jihatdan (kodon afzalligida) kodlanmagan ketma-ketliklardan farq qiladi. Geksanukleotidlar statistik ma'lumotlariga ko'ra, kodlangan va kodlanmagan hududlarni juda samarali ajratish mumkinligi empirik tarzda aniqlangan.
Muayyan organizmning ma'lum miqdordagi genlari aniqlangandan so'ng, ishlatiladigan kodonlarning statistikasidan foydalanib, ushbu genomdagi boshqa genlarni tanib olish samaradorligini oshirish uchun tanib olish dasturlari uchun qo'shimcha parametrlarni aniqlash mumkin. organizm.

2. 
   prokaryotik genomlar.
   

Aksariyat prokaryotik hujayralar o'zlarining genetik materiallarini xarakterli uzunligi 5 million tayanch jufti bo'lgan bitta katta dumaloq molekula sifatida saqlaydilar. Bundan tashqari, ular ekstraxromosomali DNK plazmidlarini o'z ichiga olishi mumkin.
Bakterial genomlardagi oqsillarni kodlovchi hududlarda intronlar mavjud emas . Ko'pgina prokaryotik genomlarda oqsil kodlovchi hududlar operonlarga (tandemda joylashgan (birin-ketin) bitta mRNK molekulasi sifatida transkripsiyalangan genlar) tashkil etilgan va umumiy transkripsiya nazorati ostida. Bakterial genomlardagi ko'plab operonlar funktsional bog'liq genlarni kodlaydi. Masalan, E. coli triptofan trp operonidagi ketma-ket genlar triptofan biosintezidagi ketma-ket reaksiyalarni katalizlovchi fermentlarni kodlaydi. Arxeyada operonlarda genlarning o'zaro bog'liqligi unchalik ko'p kuzatilmaydi.