Oshqozon osti bezi va gippokampdagi genlar ekspressiyasining solishtirma tahlili

Inson genomining asosiy belgilari:
1. Qoralama butun inson genomining taxminan 90% ni tashkil qiladi. Muhim qismlarning aksariyati aniqlangan deb ishoniladi.
2. Qolgan 10% genom ketma-ketligi xromosomalarning (ya'ni telomerlarning) eng oxirida va sentromeralar atrofida joylashgan.
3. Inson genomi 3200 Mb (yoki 3,2 Gb), ya'ni 3,2 milliard tayanch juftlikdan (3 200 000 000) tashkil topgan.
4. Oqsillar uchun genom kodlarining taxminan 1,1 dan 1,5% gacha.
5. Umumiy genomning taxminan 24% kodlash hududlarini (eksonlarni) bo'luvchi intronlardan iborat bo'lib, ular o'ziga xos funktsiyalari bo'lmagan takrorlanuvchi ketma-ketliklar sifatida namoyon bo'ladi.
6. Proteinni kodlovchi genlar soni 30000-40000 oralig'ida.
7. O'rtacha gen 3000 ta asosdan iborat bo'lib, o'lchamlari juda katta farq qiladi. Distrofin geni 2,4 million asosga ega bo'lgan eng mashhur inson genidir.
8. 1-xromosoma (odamning maqsadli xromosomasi) eng ko'p genlarni o'z ichiga oladi (2968), Y xromosomasi esa eng kam. Xromosomalar o'zlarining GC tarkibi va ko'chiriladigan elementlar soni bilan ham farqlanadi.
9. Ko'krak saratoni, mushak kasalliklari, karlik va ko'rlik kabi ko'plab kasalliklar bilan bog'liq genlar va DNK ketma-ketligi aniqlangan.
10. 100 ga yaqin kodlash hududlari RNK asosidagi transpozitsiya (retro-transpozonlar) orqali ko'chirilgan va ko'chirilgan ko'rinadi.
11. Takroriy ketma-ketliklar inson genomining taxminan 50% ni tashkil qiladi.
12. Genomning katta qismi (
97% ning ma'lum funktsiyalari yo'q.
13. Odamlar o'rtasida DNK atigi 0,2% yoki 500 asosdan bittasi bilan farq qiladi.
14. 3 milliondan ortiq yagona nukleotid polimorfizmlari (SNP) aniqlangan.
15. Inson DNKsi shimpanzenikiga taxminan 98% o'xshaydi.
16. 200 ga yaqin gen bakteriyalardagiga yaqin.
Inson genomining 90% ga yaqini ketma-ketlashtirilgan. U 3,2 milliard tayanch juftlikdan (3200 Mb yoki 3,2 Gb) iborat. Agar telefon kitobi formatida yozilgan bo'lsa, inson genomining asosiy ketma-ketligi har biri 1000 sahifadan iborat 200 ga yaqin telefon kitoblarini to'ldiradi. Genomning ba'zi boshqa qiziqarli analoglari/yorug'liklari 12.3-jadvalda keltirilgan.
Shuni esda tutish kerakki, bir xil egizaklardan tashqari har bir odamning genom ketma-ketligining o'ziga xos versiyalari mavjud. Jismoniy shaxslar o'rtasidagi farqlar asosan bitta nukleotid polimorfizmi (SNP) bilan bog'liq. SNPlar genomdagi pozitsiyalarni ifodalaydi, bunda ba'zi odamlarda bitta nukleotid (ya'ni A), boshqalari esa boshqa nukleotidga (ya'ni, G) ega. SNPlarning paydo bo'lish chastotasi 1000 ta asosiy juftga bitta deb baholanadi. Taxminan 3 million SNP mavjud deb ishoniladi va ularning kamida yarmi aniqlangan.
Inson genomi va boshqa organizmlar genomlarining ketma-ketligi biologiya va tibbiyot haqidagi tushuncha va tasavvurlarimizni tubdan o‘zgartirishi kutilmoqda. Inson genomi loyihasining ba'zi afzalliklari berilgan.
Genomlarni tahlil qilish ba'zi genlarning genlari va funktsiyalarini aniqlashga yordam berdi. Boshqa genlarning funktsiyalari va gen mahsulotlari o'rtasidagi o'zaro ta'sirni yanada chuqurroq tushuntirish kerak.
Ko'pgina bir genli kasalliklarning biokimyosi va genetikasi aniqlangan, masalan. o'roqsimon hujayrali anemiya, kist fibroz va retinoblastoma. Odamlarda keng tarqalgan kasalliklarning aksariyati tabiatan poligenikdir, masalan. saraton, gipertoniya, diabet. Hozirda bu kasalliklarning kelib chiqish sabablari haqida juda kam ma'lumotga egamiz. Genom ketma-ketligi haqidagi ma'lumotlar, albatta, poligen kasalliklar atrofidagi sirlarni ochishga yordam beradi.
Hozirgi vaqtda inson gen terapiyasi turli sabablarga ko'ra boshlang'ich bosqichida. Genom ketma-ketligi haqidagi bilim, shubhasiz, gen terapiyasi orqali genetik kasalliklarni yanada samarali davolashga yordam beradi.
Yaqin kelajakda aniq identifikatsiyalash va tegishli davolanish uchun ko'plab genetik kasalliklar uchun problar mavjud bo'ladi.
Giyohvand moddalar har bir bemorni davolash uchun mo'ljallangan bo'lishi mumkin. Bu dori ta'sirida ishtirok etadigan fermentlar va boshqa oqsillarning o'zgarishini va odamlarning metabolizmini hisobga olgan holda mumkin bo'ladi.
Xulq-atvorda ishtirok etadigan genlarni o'rganish orqali psixiatrik kasalliklarning sabablarini tushunish mumkin. Bu ushbu kasalliklarni yaxshiroq davolashga yordam beradi.
Hozirgi vaqtda genom ketma-ketligi bilan murakkab ijtimoiy xususiyatlarni yaxshiroq tushunish mumkin. Masalan, yaqinda nutqni boshqaradigan genlar aniqlandi.
Mutatsiyaga olib keladigan ko'plab hodisalarni genom bilimi bilan ochish mumkin.
Inson genomining biologiyasini va uning tartibga soluvchi nazoratini aniqlash orqali odamlarning urug'lantirilgan tuxumdan kattalarga qadar qanday rivojlanishini tushunish mumkin bo'ladi.
Ko'pgina organizmlarning genomlari ketma-ketlashtirildi va kelgusi yillarda ularning soni ortadi. Turli turlarning genomlari haqidagi ma'lumotlar evolyutsiyaning asosiy bosqichlarini yoritib beradi.
Inson genomlari ketma-ketligi haqidagi ma'lumotlar turli sohalarda biotexnologiyaning rivojlanishiga turtki bo'ladi.
Biz 802 genomdan 1,816,486 ta arxeal oqsilni 49,269 oilaga to'pladik. Hammasi bo'lib, 6417 oila (jumladan, 132 458 oqsil) kamida uchta turli xil haloarxeal genomlarda topilgan va faqat Haloarxeyaga tegishli edi. Ushbu 132 458 ta oqsil bakterial oqsillarga to'liq o'xshashliklarga ega bo'lgan oilalarni olib tashlash uchun 2078 bakterial genomdan 7 239 663 ta ketma-ketlikdan iborat kengaytirilgan bakterial ma'lumotlar bazasiga moslashtirildi. Ushbu qo'shimcha ekrandan jami 5558 oila saqlanib qoldi va shuning uchun yangi, o'ziga xos genlar uchun yaxshi nomzodlar, chunki ular, ehtimol, Haloarchae paydo bo'lishi paytida yoki undan keyin paydo bo'lgan, chunki bu haloarxey genlarining homologlari boshqa taksonlarda topilmaydi. Biz ushbu eksklyuziv galoarxeal genlar kompozit bo'ladimi yoki yo'qmi, ya'ni komponentlar deb ataladigan ba'zi konstitutsiyaviy subgenik hududlar ham alohida gen oilalari bilan mos keladimi yoki yo'qligini tekshirdik (xususan, 7,239,663 bakterial ketma-ketlikda). Biz ushbu komponent va kompozit genlarni aniqlashni domen izohining qo'shimcha bosqichi bilan birlashtirdik ("Usullar" ga qarang). Ushbu protokol faqat Haloarchaea uchun 320 ta kompozit gen oilasini qaytardi.
Biz ushbu oilalarni ularning tarkibiy qismlarining taksonomik belgilashiga asoslanib, uchta katta guruhga ajratdik ("Usullar", 1-jadval va 1-rasmga qarang). Birinchidan, faqat arxeal kelib chiqishi komponentlarini birlashtirgan I sinf kompozit genlarining 68 oilasi bor edi (1-jadvaldagi 1 va 10-klasterlar, 1-rasmdagi issiqlik xaritasidan olingan), ammo kombinatsiyada faqat Haloarchaea ichida kuzatilgan. Ikkinchidan, 126 ta kompozit gen oilalari mavjud bo'lib, ular bakterial kelib chiqishining kamida bitta komponentini taqdim etgan (1-jadvaldagi 3, 4, 6 va 9-klasterlar, 1-rasmdagi issiqlik xaritasidan olingan). Ular doimiy ravishda kimerik kompozit genlar (ChiC genlari) sifatida etiketlangan. Nelson-Sathi [5] taʼriflagan 1089 ta yon tomondan olingan bakterial genlar orasida faqat yettita ChiC geni genlar oilasiga toʻgʻri keldi. Ushbu cheklangan o'zaro bog'liqlik ChiC genlari haqiqiy genetik innovatsiyalar ekanligini ko'rsatadi (Qo'shimcha fayl 1) va Haloarchaea evolyutsiyasiga qo'shimcha muhim bakterial hissa qo'shishga ishora qiladi. BLAST solishtirish orqali ushbu bakterial komponentlarning taksonomik tayinlanishi ko'plab mustaqil bakterial manbalar ushbu qayta ishlangan parchalarning donorlari bo'lishi mumkinligini ko'rsatadi (Qo'shimcha fayl 2: S1-rasm). 167 kompozit gen komponentlari uchun BLAST xitlari faqat bitta filum, arxeya yoki bakteriyalarga tegishli bo'lib, ularning taksonomik tayinlanishi aniq bo'ldi.
Komponent kelib chiqishi bo'yicha kompozit genlar oilalarini ierarxik klasterlash (BLAST tomonidan tayinlangan). The issiqlik xaritasi ma'lum oiladagi (ustunlar) kamida bitta kelib chiqishi (galoarxeal, arxeal, bakterial yoki prokaryotik, qatorlar) komponentiga ega bo'lgan genlarning nisbatini ifodalaydi. A oq belgi ma'lum bir kompozit genlar oilasidagi har bir genda ma'lum bir kelib chiqishi komponentlarining yo'qligiga to'g'ri keladi. Rangli shomillar ma'lum foizda ma'lum bir kelib chiqishining kamida bitta komponentining mavjudligiga to'g'ri keladi (qizil kompozit genlar oilasidagi genlarning 100% uchun). Issiqlik xaritasi ierarxik ravishda gen oilalari tomonidan to'plangan. The rangli yuqori bar COG toifalari bo'yicha kompozit gen oilalarining funktsional izohini ko'rsatadi (qizil: metabolizm, ko'k: axborotni saqlash va qayta ishlash, yashil: uyali jarayonlar va signalizatsiya, oq: yomon tavsiflangan). Ierarxik klasterlash uchun Evklid masofasi va to'liq bog'lanish usuli ishlatilgan
BLAST asosidagi taksonomik topshirig'imizning haqiqiyligini tekshirish uchun qo'shimcha filogenetik ekran amalga oshirildi. Shunisi e'tiborga loyiqki, filogenetik taksonomik topshiriqlarning 99% BLAST topshiriqlariga mos edi. BLAST va filogenetik taksonomik topshiriqlarning 56% to'liq mos keladi, komponentlarning 42% esa bir usul yordamida prokariot kelib chiqishiga ega bo'lib, ular qarama-qarshi natijalarni emas, balki metodologiyada turli darajadagi rezolyutsiyani aks ettiruvchi boshqa usul bilan archaeal yoki bakterial sifatida hal qilinadi ( Qo'shimcha fayl 3). Nihoyat, 2, 5, 7 va 8 klasterlar prokaryotik kelib chiqishi komponentlari (ya'ni prokariot genlariga o'xshash komponentlar) asosida qurilgan II sinf kompozit genlarning 136 oilasiga to'g'ri keladi, lekin biz ularni faqat arxeyaga yoki faqat bakteriyalarga ajrata olmaymiz. BLAST parametrlari). BLAST ekranida prokariot kelib chiqishi deb izohlangan ko'plab komponentlarga filogenetik ekranda prokariot kelib chiqishi ham berilgan (80 ta komponent). Shu bilan birga, prokaryotik deb hisoblangan ba'zi komponentlar filogenetik ekran tomonidan bakterial (94 komponent) yoki arxeal (72 komponent) kelib chiqishi taklif qilindi, bu esa II sinf kompozit genlarida bakterial kelib chiqishi komponentlari bo'lgan qo'shimcha vijdonli ChiC genlarini o'z ichiga olishi mumkinligini ko'rsatadi. metodologiyamiz yordamida aniqlanmaydi.