Mavzu: “genetika va genomika asoslari” faniga kirish. Reja

Genomni sharxlash (genlarni aniqlash).

1903-yilda Daniya olimi Iogansen fanga gen atamasini kiritgan. Gen – irsiyatning moddiy asosi DNK molekulasining bir qismidir. DNK molekulasining asosiy qismi xromosomalarda joylashganligi va ozgina qismining esa sitoplazma organoidlarida mavjudligi ko„rsatib berildi. Tarkibida faqat ribonuklein kislotasi bo„lgan viruslargina bu qoidadan mustasno ekanligi aniqlandi. Har qaysi gen ma‟lum sondagi ketma – ket joylashgan nukleotidlardan iborat bo„lib, muayyan oqsil moddasining sintez qilinishini ta‟min etadi. Gen faoliyatining mahsuli bo„lgan oqsil moddalari organizm belgi va xususiyatlarining rivojlanishini bevosita ta‟minlaydi.

Genomni sekvenslash (nukleotid ketma-ketligini aniqlash).

Nukleotidlar ketma-ketliklarini aniqlash – sekvenirlash. DNKning genetik muhim qismlarini aniqlash imkonini beruvchi usullar muhim ahamiyat kasb etadi. SHuningdek ular DNKni sekvenirlashning mutlaqo yangi samarali usullarini ishlab chiqish va rekombinant DNK molekulalarini yaratish uchun xizmat qildi.
Sekvenirlash DNK ni restriksion endonukleazalar bilan qirqish orqali hosil bo„lgan 350-1000 juft nukleotid va undan ortiq ketma-ketlikdan iborat bo„laklarning nukleotid asoslari izchilligini aniqlash imkonini beradi. Sekvenirlashining ikkita asosiy tamoyili: kimyoviy va fermentativ sekvens mavjud.
Kimyoviy sekvens nukleotidlarning tanlab kimyoviy degradatsiya qilinishiga asoslangan. U 1977 yilda A.M. Maksam va V. Gilbert tomonidan taklif etilgan va ularning nomi bilan ataladi. Bu usulda sekvenirlashda DNK ning bir zanjirli molekulasini olish zarur, uning bir uchini 32P izotopi bilan nishonlanadi, nishonlangan DNK preparati to„rt bo„lakka bo„linadi va har biriga to„rt asosni bir yoki ikkiga bo„luvchi maxsus reagent bilan ishlov beriladi. Masalan, 60%-li chumoli kislotasini qo„shish purin asoslari (A+G) ni, dimetilsulfatni faqat guanin asoslarini; toza gidrazin esa pirimidin asoslari (T+S) ni parchalaydi, 1,5 M Nacl eritmasida esa faqat sitozinli asoslar parchalanadi. Har bir DNK molekulasiga bir necha joyidan shikastlantirish to„g„ri kelishi uchun reaksiyani amalga oshirish sharoitini tanlab olish muhimdir. Shikastlangan molekulalarga piperidin bilan ishlov berilganda DNK da uzilish hosil bo„ladi, u aynan azotli asos shikastlangan joyda hosil bo„ladi. Natijada nishonlangan bo„laklar to„plami olinib, ularning uzunligi shikastlangan asosdan to molekulaning oxirigacha bo„lgan masofada aniqlanadi. To„rttala reaksiya natijasida hosil bo„lgan bo„laklarni denaturatsiyalovchi sharoitda akrilamid gelida to„rtta qo„shni yo„lakchalarga quyib chiqiladi. SHundan so„ng radioavtografiya amalga oshiriladi, natijada radioaktiv nishonga ega bo„laklar rentgen plenkasida iz qoldiradi. Ularning joylashuviga ko„ra, nishonlangan qismdan shikastlangan asos qanday masofada joylashganini, buni o„rganish orqali ularning holatini aniqlash mumkin. Rentgen plenkasidagi chiziqlar yig„indisiga ko„ra, tahlil qilinadigan DNK bo„lagining nukleotid ketma- ketligi aniqlanadi. Ushbu usul yordamida qisqa muddat ichida SV40 virusi nukleotid ketma-ketligi, pBR322 plazmidasi va boshqa ko„plab DNK ketma- ketliklarini to„liq aniqlashga muvaffaq bo„lingan. Biroq Maksam-Gilbert usuli muolajalarining sezilarli darajada qiyinligi va uzoq davom etishi bilan bog„liq bir qator kamchiliklarga ega. Hozirgi vaqtda kimyoviy degradatsiya yordamida sekvenirlash asosida nukleotid ketma-ketliklarni tez va mukammal aniqlash usullari ishlab chiqilgan, qattiq fazali sekvenirlash va aylanma fazali xromotografiyadan foydalanish orqali sekvenirlash shular jumlasidandir. Fermentativ sekvens Hozirda fermentativ sekvenirlash yoki Senger tomonidan 1977 yilda taklif etilgan (1.3.a rasm) zanjir terminatsiyasi (sintezni to„xtatib qo„yish) yo„li balan sekvenirlash usuli keng qo„llaniladi. Senger usuli negizida (komplementar) DNK zanjirining replikatsiyasi tamoyili yotadi. U DNK ketma- ketligi sintezi uzilgan, ya‟ni zanjir o„sishi terminatsiyaga uchragan turli qismlarida
amalga oshadi. Fermentativ sekvenirlashning asosiy xossasi tuzilayotgan zanjir sintezining terminatsiyasiga asoslanadi.
Replikatsiyani to„xtatishga sabab bo„ladigan terminatsiya agentlari 2, 3 – didezoksitrifosfatlar (ddATF, ddGTF, ddTTF, ddSTF) hisoblanadi. Mazkur modifikatsiya qilingan azotli asoslar keyingi dezoksiribonukleotid bilan fofodiefir bog„larni hosil qila olmaydi. Senger bo„yicha sekvenirlash negizida DNK ning replikatsiyasi yotadi, bunda asosiy ferment DNK polimeraza (asosan, DNK– polimeraza I) hisoblanadi. Bir zanjirli DNK-matritsa kalta nukleotid praymer va komplementar nukleotidlar ishtirokida DNKning ikkinchi zanjiri sintezi amalga oshadi. Bunda zanjir uzayishi toki dezoksinukleotidga birikishiga qadar davom etadi, natijada oxirgisining birikishi sintezni to„xtatilishiga olib keladi.
Proibirkalarga to„rtta bir xil tarkib: nukleotid ketma-ketligi oldindan aniqlab olingan DNK matritsaning denaturlangan bo„lagi, to„rtta dezoksinukleotid, DNK- matritsaga komplementar bo„lgan va undan DNK polimeraza I sintezini davom ettiradigan, hamda DNK polimeraza I fermentining o„zi, radioaktiv nishonlanagan qisqa praymer (16-24 n.j) dan iborat reaksion aralashma solinadi. SHundan so„ng har bir probirkaga didezoksinukleotidlardan biri qo„shiladi. Har bir probirkada sintezlanadigan zanjir DNK polimeraza I didezoksinukleotidni biriktirib oladigan joyda terminatsiyalanadi.

3.