O`zbekiston Respublikasi Oliy va o`rta mahsus ta’lim vazirligi Urganch Davlat universiteti Tabiiy fanlar fakulteti Biologiya yo`nalishi 192-guruh talabasi Abdirimova Shaxnozaning

O`zbekiston Respublikasi
Oliy va o`rta mahsus ta’lim vazirligi
Urganch Davlat universiteti
Tabiiy fanlar fakulteti
Biologiya yo`nalishi 192-guruh
talabasi Abdirimova Shaxnozaning
“Bioinformatika”
fanidan bajargan

MUSTAQIL ISHI
Mavzu: Zamonaviy biologiya rivojlanishidagi bioinformatikaning hissasi (genomika , proteomika va boshqalar).

Topshirdi: Abdirimova Shaxnoza

Qabul qildi: Ro`zmetova Muborak
REJA:
1. Zamonaviy biologiyani rivojlantirish.
2. Genomika –molekulyar genomikaning bo’limi.
3.Proteomika va metabolomika.
4.Xulosa


Bioinformatika biologik tizimlarda axborotni saqlash va uzatishning nazariy masalalari bilan shug‘ullanadigan, informatikaning jadal rivojlanayotgan sohasi hisoblanadi. Bioinformatikaning asosiy tarmoqlari DNK, RNK nukleotidlar ketma- ketligida saqlanadigan genetik ―matnlarni‖ ochish muammosini hal qiladigan kompyuter genomikasi va hujayra metabolizmining tashkil etilishi, uning genom tomonidan boshqarilishini o‘rganadi. Genomika va metabolomika fan sohalarining rivojlanishi uchun zarur bo‘lgan eksperimental ma‘lumotlar bilan yetarli miqdorda va qulay shaklda ta‘minlaydigan kompyuter ma‘lumotlar bazalarini yaratish bioinformatikaning asosiy bo‘limlarini rivojlantirish uchun katta ahamiyatga ega. Bioinformatika biologik tizimlar asosida olingan bilimlarni to‘plash, saqlash va ulardan foydalanishni ta‘minlaydigan axborot xizmatlarini o‘z ichiga oladi. Shuning uchun bioinformatikaning bosh maqsadi biologik bilimlarni samarali foydalanishni ta‘minlaydigan shaklda to‘plash, biologik tizimlar elementlarini matematik modellarini qurish va tahlil qilishdan iborat. Organizmning faoliyatini ta‘minlaydigan moddiy elementlarning tuzilishi haqidagi ma‘lumotlar uning genomini tashkil etuvchi DNK yoki RNK nukleotidlar ketma-ketligida saqlanadi. Organizmlar genomlari DNKsining nukleotidlar ketma-ketligini yaratish (sekvenirlash) 21-asrning boshlarida rivojlangan va ancha tejamli va samarali texnologiyaga aylandi. Aniqlangan genom ketma-ketliklari soni tez sur‘atlarda o‘sib bormoqda. Bioinformatikada genomika deb nomlangan maxsus bo‘lim mavjud bo‘lib, uning mavzusi DNK va RNK ketma-ketligida kodlangan biologik tizimlarning asosiy moddiy elementlarining tuzilishi haqidagi ma‘lumotlarni saqlash usullarini modellashtirish va o‘rganishdir. Genomika sohasida ishlaydigan butun dunyo olimlarining asosiy sa‘yi-harakatlari hozirda hujayra genomining nukleotidlari ketma-ketligi bo‘lgan genetik ―matnlami‖ kompyuterda tahlil qilishning samarali usullarini ishlab chiqishga qaratilgan. Genetik matnni tahlil qilish, DNK ketma-ketligining funksiyalarini aniqlashni anglatadi ya‘ni, ularning boshqaruvchi va oqsil kodlovchi mintaqalari va genlar faoliyatini tartibga solish va muvofiqlashtirishni ta‘minlovchi mintaqalar o‘rganiladi. Hozirda eng dolzarb masala - bu inson genlarini hosil qiluvchi nukleotidlar ketma-ketligini, Xalqaro inson genomi loyihasiga muvofiq, oxirga yillarda inson genomining to‘liq ketma- ketligini aniqlash, izohlash hisoblanadi. Aytish joizki, DNKning nukleotidlar ketma-ketligi bo‘yicha aniq funktsiyalari bo‘lgan mintaqalarni ajratish oson ish emas, chunki ular tabiatan ancha xilmaxildir. Hozirgi vaqtda nukleotidlar ketma- ketligi bo‘yicha genlarni kompyuter usullari bilan aniqlash ehtimolligi 70% dan oshmaydi. Ammo bugungi kunda bioinformatik tadqiqot ishlari hujayradagi metabolism jarayonlarini o‘rganishga ko‘plab bag‘ishlangan. Hujayradagi metabolism jarayonlarini modellashtirish va biologik tizimning moddiy elementlarining birgalikdagi faoliyatini o‘rganishdan iborat bo‘lgan bioinformatikaning tegishli bo‘limini metabonomika deb atash mumkin.
1986 yil - Tomas Roderik genlarni xaritalash, sekvenlash va tahlil qilish muammolari bilan shug‘ullanadigan aloxida ilmiy fanni ―Genomika‖ deb atalishini taklif etdi. Jeneva universiteti tibbiy biokimyo bo‘limi va Evropa molekulyar biologiya laboratoriyasi bilan xamkorlikda SwissPROT ma‘lumotlar bazasi yaratildi. Leroy Hud va Lloyd Smit DNK ni sekvenlash usulini avtomatlashtirildi. 1987 yil - AQSH lari tabiatni muhafaza qilish vazirligi ―Inson genomi‖ loyihasini rasmiy ishga tushurganligini e‘lon qildi. 1988 yil - Devid T.Byork hammualliflar bilan birgalikda, zamburug‘lar sun‘iy xromosomasini ishlatish uslubini yoritdilar. Pirson va Lipmen FASTA algoritmini e‘lon qilishdi.
Bugungi kunga qadar bioinformatikaga turlicha ta‘riflar beriladi, biroq asosan bioinformatika deganda turli biologik axborotlarni tahlil qilishda kompyuterdan foydalanish tushuniladi. Shuningdek «bioinformatika» termini maydoni ham juda kengaydi va biologik ob‘ektlar bilan bog‘liq barcha matematik algoritmlardan hamda biologik tadqiqotlarda qo‘llaniladigan axborot kommunikatsiya texnologiyalaridan foydalanadi. Bioinformatikada informatikadagi singari amaliy matematika, statistika va boshqa aniq fanlar usullari qo‘llaniladi. Bioinformatika shuningdek genetika, molekulyar biologiya, biofizika, ekologiya, va qator tabiiy fanlar sohalarida foydalaniladi. Bioinformatika o‘z ichiga qo‘yidagilarni oladi:
S qiyosiy genomikada kompyuter tahlilining matematik usullari (genom bioinformatikasi);
S oqsil strukturalarini bashorat qilish uchun algoritm va dasturlarni ishlab chiqish (strukturaviy bioinformatika);
S muvofiq hisoblash uslubiyatlari strategiyasi tadqiqoti hamda informatsion murakkablikning biologik tizimlar tomonidan umumiy boshqarilishi.
Amaliy ma‘noda bioinformatika - bu biologlar manfaatlari uchun xizmat qiladigan amaliy fandir. Ma‘lumotlarni birlamchi tahlil qilish texnik bioinformatika sohasiga tegishlidir. Olingan ma‘lumotlarni qayerdadir saqlash va ulardan foydalanish imkoniyatlarini ta‘minlash zarurati mavjud, jumladan B geni qaysidir jarayonda qatnashadi va hokazo, bu esa bioinformatika fanining amaliy ahamiyatidan dalolat beradi. Bioinformatika biologiya sohasining qo‘yidagi yo‘nalishlarida qo‘llaniladi: o genomika, transkriptomika va proteomika; o rivojlanish biologiyasida kompyuter modellashtirish; o gen tarmoqlarining kompyuter tahlili; o populyatsion genetikada modellashtirish. Bioinformatika dori preparatlarini loyihalashtirish muddatini 5-6 yildan bir necha oylarga qisqartish imkoniyatini yaratib farmakologiya sohasiga ham osongina kirib bordi. Shuningdek, bu fan ko‘plab boshqa tibbiyotga va biologiyaga oid fanlar bilan integratsiyalandi. Bugungi kunda bioinformatikaning qo‘yidagi bo‘limlari mavjud:
o umumiy bioinformatika;
o klinik bioinformatika;
o strukturaviy genomika;
o funktsional genomika;
o farmakogenomika;
o klinik proteomika;
o funktsional proteomika;
o strukturaviy proteomika.
Bioinformatika usullari yordamida katta hajmdagi biologik ma‘lumotlarni shunchaki tahlil qilish emas, balki har doim ham oddiy tajribalarda aniqlab bo‘lmaydigan qonuniyatlarni isbotlash, genlar va ular kodlaydigan oqsillar funksiyalarini bashorat qilish, hujayradagi genlarning o‘zaro ta‘siri modelini qurish, dori preparatlarini yaratish mumkin. Bu ma‘lumotlar oqsil ketma- ketliklarini va regulyator uchastkalarni aniqlash uchun foydalaniladi. Ma‘lumotlar miqdorining ko‘payishi bilan endi ketma-ketliklarni qo‘lda tahlil qilish mumkin bo‘lmay qoldi. Hozirgi kunda milliardlab juft nukleotidlardan tashkil topgan minglab organizmlar genomlari bo‘yicha qidiruvlar olib borish uchun kompyuter dasturlaridan foydalaniladi. Yirik genomlar uchun DNK fragmentlarini yig‘ish yetarli darajada qiyin vazifalardan hisoblanadi. Bu usul hozirda qariyb barcha genomlar uchun qo‘llaniladi va genomlarni yig‘ish algoritmlari bioinformatika sohasida bugungi kunning dolzarb muammolaridan biri sanaladi. Genomda genlarni va regulyator elementlarni avtomatik tarzda qidirish genetik ketma-ketliklarga kompyuter tahlilini qo‘llashda yana bir misol bo‘la oladi. Genomika kontekstida annotatsiya - bu DNK ketma-ketligida genlami va boshqa ob‘ektlarni markirovkalash nishonlash jarayonidir. Genomlar annotatsiyasi birinchi dasturiy tizimi Owen White tomonidan 1955 yildayoq yaratilgan edi. Bu orqali evolyutsion biologiya turlarning kelib chiqish va paydo bo‘lishini, ularning davrlar bo‘yicha rivojlanishini o‘rganadi. Informatika evolyutsiyani o‘rganuvchi biologlarga bir necha jihatlarda yordam berdi:
1) barcha DNK dagi o‘zgarishlarni o‘rgangan holda ko‘p sonli organizmlar evolyutsiyalarini tadqiq qilishda;
2) yanada kompleks evolyutsion hodisalarni o‘rganish imkonini beruvchi genomlarni bir-biriga taqqoslashda;
3) populyatsiyalar kompyuter modellarini qurishda;
4) ko‘p miqdordagi turlar haqida ma‘lumotni o‘z ichiga oluvchi nashrlarni sifatida aniqlanishi mumkin.
Ixtisoslashtirilgan dasturiy ta‘minot mahsulotlari qidirish, vizualizatsiya qilish, axborotni tahlil qilish va eng muhimi, natijalarni boshqa tadqiqotchilar bilan bo‘lishda foydalaniladi. Hozirgi zamon ilmiy biologik adabiyotida bioinformatika bilan birgalikda ―hisoblash biologiyasi‖ iborasi ham uchrab turadi. Hisoblash biologiyasi - bu fan sohasi emas, balki biologik jarayonlarni o‘rganish uchun kompyuterlardan foydalanishga uslubiy yondashuv hisoblanadi. Garchi ―hisoblash biologiyasi ko‘proq algoritmlar va aniq hisoblash usullarini ishlab chiqishlar bilan shug‘ullansada hozircha ―bioinformatika va ―hisoblash biologiyasi iboralaridan tez-tez ma‘nodosh so‘zlar sifatida foydalanilmoqda. Hisoblash biologiyasida foydalaniladigan barcha usullar ya‘ni, masalan, garchi biologik vazifalar bilan bog‘liq bo‘lsada matematik modellashtirish - bu bioinformatika hisoblanmaydi. Bundan tashqari matematik biologiya ham mavjud bo‘lib, u ham bioinformatika singari biologik muammolarni yechishda ishlatiladi, biroq unda qo‘llaniladigan usullar natijasi son bilan ifodalanmaydi va ularni amalga oshirishda dasturiy va jihoz ta‘minoti talab etilmaydi. Oqsillar fazoviy tuzilmalarini bashorat qilishda ishlatiladigan algoritm va dasturlar ishlab chiqish bilan shug‘ullanuvchi srukturaviy bioinformatika boshqalaridan ajralib turadi.
Bioinformatika biologiyaning ilmiy tajribalari asosida olingan natijalami tahlil qiladi. Olingan ma‘lumotlarni tadqiqotchi ma‘lumotlar bazasida mavjud bo‘lgan barcha to‘plamlar bilan solishtiradi. Bordiyu, u o‘zi aniqlagan ketmaketlikni ma‘lumotlar bazasidan topa olmasa bunda u bu ma‘lumotni shu joyga kiritib qo‘yadi va bu bilan bazani yanada boyitadi. Ma‘lumotlar bazasi funksiyalariga saqlash, tizimlashtirish, axborotlarni yangilab turish unga kirish huquqi bilan ta‘minlashlar kiradi. Bu operatsiyalar esa katta qudratlardagi kompyuterlarni talab qiladi. Shuningdek biologik mavzular majmuidagi ilmiy nashriyotlar bazalari ham mavjud. Biologiya bo‘yicha istalgan ilmiy jurnalning barcha sonlarida chiqadigan har bir maqola ma‘lumotlar bazasiga joylashtiriladi izlanuvchi uni internet tarmog‘i orqali oson topib olishi uchun qisqa ta‘rif berib qo‘yiladi . Integral ma‘lumotlar bazasi va ensiklopediyalar konkret gen, oqsil, funksiyalarni amalga oshishi haqida ma‘lumot beradi. Ular katta miqdordagi boshqa ma‘lumotlar bazalari axborotlarini umumlashtiradi va uni hamisha yangilab turadi. Har qanday yangidan o‘qilgan genom harflaming turli xil kombinatsiyalarida takrorlanuvchi ulkan ketma-ketliklar ko‘rinishida namoyon bo‘ladi. Bioinformatika bunday xilma-xillikdagi matndan genlarni ajratib olish imkoniyatini beradi. Genomdan genni ajratib olish kabi bunday operatsiya genomni belgilash deb ataladi. Barcha genlar funksiyalarini tajribalar asosida aniqlash yetarli darajada murakkablikni yuzaga keltiradi. Bu holatda bioinformatika funksiyalari allaqachon aniqlangan genlar bilan solishtirib ko‘rishga tayangan holda ularni PubMed
ma ’lumotlar bazasining asosiy oynasi. bashorat qilishda ko‘maklashadi. Oqsil molekulasida biologik vazifalarning har xil turlariga javob beruvchi uchastkalar mavjud. Bioinformatika usullari yordamida ushbu uchastkalarni aniqlash konkret bir oqsilning barcha spektr funksiyasini ochib beradi.
Oqsil strukturalarini tajribalar asosida, ya‘ni masalan oqsil molekulalaridan tashkil topgan mikroskopik kristalni rentgen nurlari bilan nurlantirish orqali aniqlash mumkin. Bu esa yetarli darajada uzoq va qimmatli jarayon hisoblanadi. Ayrim oqsillar kristall tuzilmalarga ega bo‘lmaganligi sababli ularni tahlil qilishning umuman iloji yo‘q. Bioinformatika kompyuter modellashtirish yordamida hech bo‘lmaganda oqsil strukturasi uzoqroq o‘xshash ketma-ketligi ma‘lum bo‘lgan holatlarda oqsilning fazoviy modelini yasashda yordam beradi. Bioinformatika metodlari asosida olingan molekulaning fazoviy strukturasini bilgan holda uning qanday ishlashini va uning ishlashiga qanday ta‘sir eta olishni bashorat qilish mumkin. Dori preparatlarini fazoda har xil ximiyoviy bog‘lanishlar bilan oqsil-nishonlarning o‘zaro ta‘sirini modellashtirish asosida tayyorlash mumkin. Bunda katta miqdori bog‘lanishlarni saralash va eng maqbullarini tanlab olish kerak bo‘ladi.
Mamlakatimizda genomika va bioinformatika fanlarining rivojlanishiga qaratilayotgan alohida e‘tibor tufayli dunyo fanida o‘z o‘rniga ega nufuzli ilmiy maktab va muhit shakllantirildi, zamonaviy laboratoriyalar tashkil etilib, keng miqyosda xalqaro ilmiy aloqalar yo‘lga qo‘yildi. Xususan, O‘zbekiston Respublikasi Fanlar akademiyasi ―Genomika va bioinformatika‖ markazida sohada anchagina muvaffaqiyatli dasturlar amalga oshirildi. Markazda yetakchi xorijiy ilmiy markaz tajribalariga ega, bioinformatsion texnologiyalar bo‘yicha bilim va ko‘nikmalarni puxta egallagan ilmiy xodimlarning faoliyat olib borishi va shular hisobga olingan holda markazda bioinformatika laboratoriyasining tashkil etilganligi bunga yaqqol misol bo‘la oladi. Markaz ilmiy jamoasi hanuzgacha noaniq bo‘lgan g‘o‘za genomidagi rekombinatsion bloklar (ya‘ni, avloddan avlodga ko‘chib o‘tadigan gen allellari to‘plami) o‘lchamlarini topib, topib, zamonaviy tezkor ―assotsiativ kartalashtirish usulini kashf etdi. Natijada g‘o‘za genomidagi genlardan foydalanishning yangi imkoniyatlari ochilib, g‘o‘zada zamonaviy markerlarga asoslangan selektsiya usullari ishlab chiqildi.
Genomika, proteomika va metabolomika. Genomika - molekulyar genetikaning tirik organizmlar genomini va genlarini o‘rganishga bag‘ishlangan bo‘limi bo‘lib, maxsus yo‘nalish sifatida tirik organizmlarning ayrim turlari genomlarini tartiblashtirish bo'yicha birinchi loyihalar paydo bo‘lishi bilan birga 1980 va 1990 yillarda paydo bo‘ldi. Birinchi bo‘lib 1977 yilda, 5368 nukleotid ketma-ketlik uzunligiga ega bo‘lgan C-X174 bakteriofagining genomi to'liq o'raganilgan va tartiblangan. Genom - bu organizm hujayrasida joylashgan irsiy materiallarning to‘plamidir. Odamlarda- Homo sapiens genom yadroda joylashgan 23 juft xromosomadan, shuningdek mitoxondriyal DNKdan iborat. Yigirma ikkita autosomal xromosoma, ikkita jinsiy xromosoma X va Y, inson mitoxondriyal DNKsi taxminan 3,1 milliard baza juftini o‘z ichiga oladi. Gen bu tirik organizmlar irsiyatining tarkibiy va funktsional birligi bo‘lib, ma‘lum bir polipeptid yoki funktsional RNKning ketma-ketligini belgilaydigan DNK ketma-ketligi hisoblanadi. Genlar aniqrog‘i, genlaming allellari ko‘payish jarayonida ota-onadan naslga o‘tadigan organizmlarning irsiy xususiyatlarini aniqlaydi. Shu bilan birga, ba‘zi organoidlar mitoxondriya, plastidalar organizm genomiga kirmaydigan xususiyatlarini aniqlaydigan DNKlariga ega bo‘ladi. Genetik ma‘lumot genlardagi DNK yoki RNK molekulalarining maxsus funktsional hududlarida nukleotidlar ketma-ketligi - genetik kod yordamida kodlangan oqsillarning tuzilishi haqidagi ma‘lumotdir. Genetika, genomika yoki gen muxandisligida olib boriladigan tajribalar ma‘lum model yoki muhitda o‘tkaziladi. In vitro lotincha so‘zdan olingan bo‘lib, ―probirka ichida ma‘nosini anglatadi - bu tajribalarni o‘tkazish texnologiyasi, tajribalar ―sinov probirkasida - tirik organizmdan tashqarida o‘tkaziladi. Umumiy ma‘noda, bu atama in vivo jonli organizmga odamlarda yoki hayvonot modelida eksperimentga qarshi holda olib boriladi. Molekulyar biologiya, biokimyo, farmakologiya, tibbiyot, genetika va boshqalar bilan bog‘liq ko‘plab tajribalar organizmdan tashqarida, tirik hujayralar kulturasida yoki hujayrasiz modelda amalga oshiriladi. In vivo lotin so‘zidan olingan bo‘lib- so‘zma-so‘z ―tiriklikda‖ ma‘nosini anglatadi, ya‘ni tajribalar ―tirik organizm ichida‖ yoki ―hujayra ichida‖ olib boriladi. Amplifikatsiya- lotincha ―amplification‖ - kuchaytirish, ko‘payish, molekulyar biologiyada - xromosoma DNK qismlarining qo‘shimcha nusxalarini shakllantirish jarayoni, odatda tarkibida ba‘zi genlar yoki strukturaviy geteroxromatin segmentlarini ko‘paytirish tushuniladi. Amplifikatsiya - bu o‘sma hujayralarining rivojlanishi paytida onkogenlarning faollashuv mexanizmlaridan biri, masalan, neyroblastomaning rivojlanishi paytida N-myc onkogen bolalarda to‘qima saratonining eng keng tarqalgan shaklini misol keltirish mumkin. Shuningdek, amplifikatsiya - PZR - polimeraza zanjiri reaktsiyasi paytida ma‘lum bir nukleotid ketma-ketligi nusxalarini ko‘paytirish bosqichi hisoblanadi. Bugungi kunda genomika soxasining qo‘yidagi bo‘limlari mavjud: Strukturaviy genomika - bu genom ma‘lumotlarining mazmuni va tashkil etilishi. Maqsad ma‘lum tuzilishga ega bo‘lgan genlarni o‘rganish, ularning funktsiyasini tushunish, shuningdek ―asosiy oqsil molekulalarining fazoviy tuzilishini va uning o‘zaro ta‘sirini aniqlashdir.
Funktsional genomika - bu gendan xususiyatga qadar genomda qayd etilgan ma‘lumotlarning amalga oshirilishi.
Qiyosiy genomika (evolyutsion) - turli organizmlar genomlari tarkibi va tashkil etilishini taqqoslovchi tadqiqotlar asosida olib boriladi. To‘liq genom ketma-ketliklarini olish turli xil tirik organizmlar genomlari o‘rtasidagi farqlar darajasini yoritib berdi. Allellar bir xil genning gomologik xromosomalarning bir xil bo‘limlarida lokuslarida joylashgan va bir xil belgi rivojlanishining muqobil variantlarini belgilaydigan turli shakllari. "Allel" atamasi V. Yoxansen tomonidan 1909 yilda taklif qilingan. Genomdagi o‘zgarishlar mutatsiyalar orqali sodir bo‘ladi. Evolyutsion taraqqiyotda ushbu jarayonlar turlar hosil bo‘lishida va jinsiy ko‘payish asosida bio xilma-xillikning rivojlanishiga olib kelgan. Mutatsiya lotin so‘zidan olingan bo‘lib, mutatio - o‘zgarish ma‘nosini anglatadi - tashqi yoki ichki muhit ta‘sirida yuzaga keladigan genotipdagi doimiy, ya‘ni ma‘lum bir hujayra yoki organizmning avlodlariga irsiylanishi mumkin bo‘lgan o‘zgarish hisoblanadi. Bu atama Gyugo de Friz tomonidan taklif qilingan. Mutatsiyalar paydo bo‘lish jarayoni mutagenez deb ataladi. Mutatsiyalar eng ko‘p tarqalgan turlariga quyidagilar kiradi: Translokatsiya - bu xromosomaning bir qismi homolog bo‘lmagan xromosomaga o‘tadigan xromosoma mutatsiyasining bir turi. Duplikatsiya lotinchadan ―duplication‖ - ikki baravar ko‘payish - xromosomalarning tuzilishini buzadigan mutatsiya turi hisoblanib, bu genlarni o‘z ichiga olgan xromosoma mintaqalarining takrorlanishi. Bu barcha xromosomalarning gomologik rekombinatsiyasi, retrotranspozitsiyasi yoki takrorlanishidagi xatolardan kelib chiqishi mumkin. Deletsiya bu lotin so‘zidan oingan bo‘lib, ―deletion - qisqarish ma‘nosini anglatadi, bunda xromosomaning qayta tashkil etilishi yuz berib, unda xromosomaning bir qismi yo‘qoladi. Xromosomaning qisqarishi orqali buzilishi yoki tengsiz irsiylanish natijasida bo‘lishi mumkin. Yo‘qotilgan xromosoma mintaqasining pozitsiyasi bo‘yicha qisqarishlar ichki -interstitsial va terminal deb tasniflanadi.
Proteomika inglizcha so‘zdan olingan bo‘lib, Proteomics- molekulyar biologiyaning oqsillarni aniqlash va miqdoriy tahliliga bag‘ishlangan sohasi hisoblanadi, boshqacha aytganda, oqsillarni yuqori samaradorlik bilan o‘rganishdir. ―Proteomika atamasi 1997 yilda taklif qilingan. Barcha hujayra oqsillarining umumiy miqdori proteom deb ataladi. Oqsillar va ularning tirik organizmlarda, shu jumladan odamlarda o‘zaro ta‘sirini o‘rganish proteomika fan soxasi tomonidan olib boriladi. Proteomika bo‘yicha olimlar oqsillarning "sintezi", ularning parchalanishi va organizmdagi sintezlanmaydigan oqsillarni almashtirish bilan shug‘ullanishadi. Shuningdek, oqsillar organizmda sintezlangandan keyin qanday o‘zgarshlarga uchrashi mumkin bo‘lgan jarayonlar tadqiqot qilinadi. An‘anaga ko‘ra oqsillarni o‘rganish biokimyo bo‘limlaridan biridir, ammo inson genomi DNKsi va boshqa bir qator organizmlarning tuzilishi aniqlagandan so‘ng, tadqiqotchilar oqsillarni o‘rganish soxasida yangi molekulyar usullarni qo‘llanilishi bilan birga yangi termin proteomika paydo bo‘ldi. Xususan, insonning barcha oqsillari tuzilishi va ularning standart sharoitlarda olingan proteolitik bo‘laklari haqida keng ma‘lumotlar bazalari rivojlandi. Bu oqsillarni bir xil sharoitda olingan proteolitik qismlarini molekulyar og‘irligi bo‘yicha aniqlashga imkon beradi. Proteomika hujayra , to‘qima yoki organizmda mavjud bo‘lgan oqsillar turini o‘rganadi. Birinchi proteomika usullari, masalan, Edmanning oqsillar ketma- ketligi texnologiyalari genom texnologiyalardan ancha oldin paydo bo‘lgan bo‘lsa- da, haqiqatan ham oqsillarni yuqori o‘tkazuvchanligi faqat post genom davrida, ya‘ni turli organizmlar genomlarining ma‘lum nukleotidlar ketma-ketligi aniqlangandan son‘ng mumkin bo‘lgan. Shunga ko‘ra, proteomika genomikaga qaraganda ob‘ektiv jihatdan murakkabroq, chunki organizm genomi ko‘p hollarda hayot davomida o‘zgarmaydi, lekin uning barcha oqsillari doimiy ravishda o‘zgarib turadi. Hatto bitta organizmning har xil tipdagi hujayralari proteomlari farq qiladi. Bundan tashqari, proteomni o‘rganish boshqa holatlar bilan murakkablashadi, masalan, ko‘plab oqsillar translyatsiyadan keyingi o‘tadigan modifikatsiyalarga asosan, proteomika bo‘limlari translyatsiyadan keyingi modifikatsiyani o‘rganish bilan shug‘ullanadi- fosfoproteomika va glikoproteomika. Ko‘pgina oqsillarning faolligi uchun boshqa oqsillar va RNK bilan o‘zaro aloqalar juda muhimdir, bu ularning identifikatsiyasini ham qiyinlashtiradi. Va nihoyat, ba‘zi oqsillar shu qadar qisqa vaqt ichida mavjud bo‘lib, shunchalik tez parchalanadiki, ularni mavjud usullar yordamida o‘rganish juda qiyin. Proteomika usuli bilan olingan ma‘lumotlar turli xil kasalliklarning sabablarini, masalan, neyrodegenerativ kasalliklar sabablarini, shuningdek davolash usullarini chuqurroq anglashni shakllantirish uchun ishlatilishi mumkin. Proteomika yangi vaksinalar yaratish uchun mos antigenlarni izlash bilan shig‘ullanadi. Turli xil saraton kasalliklarida maxsus oqsillarni aniqlash biomarker diagnostikasi, saraton kasalliklarini tashxis qilishda va davolash uchun katta ahamiyatga ega. Proteomika tarixi 1950 yilda, Edman oqsillarni sekvenirlash usulini taklif qilganida boshlanadi. 1958 yilda Frederik Senger tadqiqot guruhi insulinning aminokislotalar ketma-ketligini aniqladi.
1959 yilda immunotahlil usuliga asos solindi, bu usul oqsillarni o‘rganish uchun katta ahamiyatga ega edi.
1967 yilda Edman usuli yordamida oqsillarning aminokislota ketma-ketligini aniqlaydigan birinchi avtomat sekvenator yaratildi.
1970 yilda Laemmli denaturasiya uslubi asosida poliakrilamidli gel elektroforez yordamida oqsillarni ajratish usulini taklif qildi va 1975 yilda uning asosida ikki o‘lchamli elektroforez texnikasi ishlab chiqildi. 1984 yilda elektrosprey ionizasiya usuli ixtiro qilindi, bu oqsillarni mass- spektrometriya uslubi yordamida o‘rganish imkonini berdi va 1985 yilda MALDI ionlash usuli taklif qilindi. MALDI- Matrix-assisted laser desorption/ionization ingliz so‘zidan olingan bo‘lib, matrisali-faollashgan lazerli desorbsiya-ionlanish ma‘nosini anglatadi, ya‘ni tahlil qilinayotgan modda va matritsaga lazer nurlari impulslarini ta‘sir qilishi asosida ionlanish yuzaga kelishi natijasida amalga oshiriladi.
1994 yilda mass-spektrometriya bo‘yicha olingan ma‘lumotlar asosida shakllangan birinchi peptid xaritalari paydo bo‘ldi.
1996 yilda aspirant Mark Uilkins ―proteome atamasini kiritdi va keyingi yil "proteomika" atamasi paydo bo‘ldi. 1999 yilda fragmentlarni bashorat qilish uchun birinchi dasturlar paydo bo‘ldi, ularning massalari oqsillar ketma-ketligi bo‘yicha mass-spektrometriya yordamida aniqlandi.
2001 yilda дробовик uslubi asosida proteomika sohasining rivojlanishiga asos solindi va 2014 yilga kelib ushbu usul bitta namunada 20 ming odam oqsilini aniqlashga imkon berdi. Hozirgi vaqtda nafaqat mass- spektrometriyaning har xil turlari kabi proteomika usullarini ishlab chiqish va takomillashtirish, balki proteomik ma‘lumotlarni izohlash uchun yangi dasturlar ham mavjud. Proteomika sohasida eng dolzarb muammolardan biri bu oqsil biosintezi va uning genetik boshqarilishi muammosi hisoblanadi. Oqsil biosintezi - mRNK va tRNK molekulalari ishtirokida ribosomalarda paydo bo‘ladigan aminokislotalardan polipeptid zanjiri sintezining murakkab ko‘p bosqichli jarayoni. Protein biosintezi jarayoni sezilarli energiya sarfini talab qiladi. Oqsillar yuqori molekulyar organik moddalar bo‘lib, ular zanjirga peptid bog‘lari bilan bog‘langan alfaaminokislotalardan iborat. Tirik organizmlarda oqsillarning aminokislota tarkibi genetik kod bilan aniqlanadi, aksariyat hollarda 20 ta standart aminokislotalar sintezda ishlatiladi. Ularning ko‘plab birikmalari oqsil molekulalarining turli xil xususiyatlarini beradi. Bundan tashqari, oqsil tarkibidagi aminokislotalar ko‘pincha translyatsiyadan keyingi modifikatsiyani boshdan kechiradi, bu ham protein o‘z vazifasini bajara boshlashidan oldin, ham hujayradagi "vazifasi" paytida yuz berishi mumkin. Ko‘pincha, tirik organizmlarda bir nechta oqsil molekulalari murakkab komplekslarni, masalan, fotosintez kompleksini hosil qiladi. Oqsillarni o’rganish usullari. Oqsillarni o‘rganishda an‘anaviy yondashuv ularni to‘qima va hujayralardan ajratib olishni, keyinchalik tozalashni o‘z ichiga oladi, buning natijasida tozalangan oqsilning tuzilishi va funktsiyasini tahlil qilish mumkin bo‘ladi. Proteomika boshqacha yondashuvni qo‘llaydi: hujayraning tarkibidagi barcha oqsil tarkibini bir bosqichda ko‘rish va 24-rasm. Edman uslubida oqsilning feniltiogidantoin N-uchini aniqlash tahlil qilish mumkin. Bu mass-spektrometriya va ikki o‘lchovli elektroforez kabi usullar va texnologiyalar paydo bo‘lishi va rivojlanishi tufayli mumkin bo‘ldi. Biroq, proteomika usullari bu ikki misol bilan cheklanib qolmaydi. Edman usuli. Edmanning degradatsiyalash usuli peptidlarning birlamchi ketma-ketligini aniqlashning eng qadimgi usullaridan biridir. 1950-1956 yillarda shved biokimyosi Pyer Viktor Edman tomonidan ishlab chiqilgan. Usulning mohiyati o‘rganilayotgan peptidni ma‘lum reaktivlar to‘plami bilan qayta ishlashdan iborat bo‘lib, bu ketma-ketlikning N-uchidan bitta aminokislotani chiqarib tashlashga olib keladi. Reaktsiyani siklik takrorlash va reaktsiya mahsulotlarini tahlil qilish peptiddagi aminokislotalarning ketma-ketligi to‘g‘risida ma‘lumot beradi. Edman usuli yigirmanchi asrning ikkinchi yarmida keng tarqaldi. Hozirgi vaqtda usulning o‘ziga xos kamchiliklari - reaktsiyaning miqdoriy bo‘lmagan yo‘nalishi, bir nechta jarayonlar tufayli amalda qo‘llanilmaydi. 1953 yilda Frederik Senger insulin gormoni aminokislota ketma-ketligini aniqladi. N-terminal qoldig‘ini nishonlash va identifikatsiyalash uchun Senger 1- ftor-2,4- dinitrobenzoldan foydalanishni taklif qildi. Oqsilning N-terminal qoldig‘i ushbu reagentga bog‘langandan so‘ng, polipeptid zanjiri xlorid kislota bilan alohida aminokislotalarga gidrolizlanadi va belgilangan qoldiq aniqlanadi. Agar oqsil bir nechta polipeptid zanjiridan iborat bo‘lsa, u holda ikkala N-terminal qoldiqlari belgilanadi, ya‘ni oqsil tarkibidagi individual polipeptid zanjirlari soni aniqlanadi. Barcha oqsillar ketma-ketligini ketma-ketlashtirish uchun ko‘pincha Edmanning sekvens usuli qo‘llaniladi. 1960-yillarda Edman uslubini amalga oshiradigan avtomat sekvenatorlar yaratildi. Sengerni aniqlashi uchun 10 yildan ko‘proq vaqtni talab qilgan insulinning birlamchi tuzilishini endi bir necha kun ichida proteinlarni to‘g‘ridan-to‘g‘ri sekvenirlanish yo‘li bilan olish mumkin. Hozirda Edman usuli genom ketma-ketligi noma‘lum bo‘lgan organizmlarni o‘rganishda kamdan-kam qo‘llaniladi. An‘anaviy oqsillar ketmaketligi, ularning ko‘pgina xususiyatlarini masalan, translyatsiyadan keyingi modifikatsiyalar, genlar ketma-ketligining tanib bo‘lmaydigan qismlarini o‘rganishda ishlatiladi. Aksariyat oqsillarni ketma-ketlikgini aniqlashdan oldin maxsus usulda tayyorlash kerak. Birinchidan, oqsil tarkibidagi disulfid bog‘lanishlari, kislota bilan oksidlanish yoki, ditiotreytol bilan qaytarilish reaksiyasi natijasida yo‘q qilinadi. Bundan tashqari, oqsil zanjiri maxsus proteazalar tomonidan bo‘laklarga bo‘linadi, chunki uzun oqsillarni ketma-ketligi past darajadagi aniqlikka ega. Odatda, gidroliz uchun tripsin fermenti ishlatiladi, ushbu ferment lizin yoki arginin qoldig‘iga tegishli bo‘lgan peptid bog‘lanishlariga ta‘sir qiladi. Shuning uchun, to‘liq gidroliz paytida oqsil tarkibidagi lizin va arginin qoldiqlari soni tripsin orqali aniqlansa, hosil bo‘lgan bo‘laklar sonini taxmin qilish mumkin bo‘ladi. Olingan bo‘laklar elektroforez yoki xromatografiya usuli bilan qo‘shimcha ravishda tozalanadi va Edmanga ko‘ra ketma-ketlik hosil bo‘ladi. Oqsil bo‘laklarini ajratib ketma-ketliklarni olish uchun tripsin tomonidan aniqlanadigan qismlar va oqsilning boshqa qoldiqlarini taniy oladigan maxsus ferment bilan bo‘laklarga bo‘linadi. Olingan ikki hil bo‘laklar umumiy oqsilning ketma-ketligiga asoslanib, oqsilning to‘liq aminokislotalar ketma-ketligi tiklanadi. Ikki o’lchamli gel elektroforez 1970-80 yillarda oqsillarni ajratish va tozalash usullari rivojlandi. Ushbu usullar xromatografiya va elektroforez uslublarining prinsiplarini birlashtirdi, ularning ko‘plari uzoq vaqtdan beri ishlatilmay qolgan, ammo ba‘zilari hali XXI asrda ishlatilmoqda. 1970 yilda shveytsariyalik olim Ulrix Laemmli denaturatsiya asosida oqsillarni elektroforez bilan ajratish usulini taklif qildi. Birinchidan, oqsillar molekulyar massasiga ko‘ra, qatlamlar shaklida natriy dodesil sulfating. Natriy dodesil sulfat, SDS ta‘sirida denaturatsiyaga uchratilgan. Oqsil qancha ko‘p bo‘lsa, SDS shuncha ko‘p bog‘lanadi va ularning kompleksi shunchalik salbiy zaryadga ega bo‘ladi. Shuning uchun, namunalar poliakrilamid gelida tekshirilganda, ular elektr maydon ta‘sirida harakatlana boshlaydilar, oqsil molekulalarining harakatlanish tezligi ularning massasiga bog‘liq, yengil oqsillar gel bo‘ylab tezroq harakatlanadi. Ushbu uslubda molekulyar massasi 5 dan 250 kDa gacha bo‘lgan oqsillarni ajratish uchun juda mos keladi. Laemmli usuli yanada rivojlantirildi, 1975 yilda Patrik O‘Farell va Yoaxim Kloz mustaqil ravishda ikki o‘lchamli elektroforez usulini taklif qilishdi. SDS yordamida ajratishdan oldin oqsillarni izoelektrik nuqtalariga ko‘ra oldindan ajratiladi. Birinchidan, oqsillar statsionar pH ko‘rsatkichiga ko‘ra, maxsus polimerlar bilan to‘ldirilgan shisha naychaga kiritiladi. Oqsillar naycha orqali taqsimlanadi, pH korsatkichga ko‘ra, oqsillar izoelektrik nuqtasiga teng bo‘lgan maydonlarga joylashadi. Keyinchalik, naychaning tarkibi ajratiladi va an‘anaviy Laemmli boyicha gelda elektroforez o‘tkaziladi. Shunday qilib, oqsillar avval izoelektrik nuqtaga, so‘ngra molekulyar massasiga ko‘ra bo‘linadi. Ikki o‘lchamli elektroforez usulida oqsillar an‘anaviy elektroforezdagi kabi tasma bilan emas, balki oqsil kontsentratsiyasiga to‘g‘ri keladigan bo‘yalish intensivligi orqali aniqlanadi. Ikki o‘lchamli elektroforez yordamida nafaqat turli xil oqsillarni, balki bir xil oqsilning izoformalarini , shuningdek, translyatsiyadan keyingi modifikatsiyalari har xil bo‘lgan oqsil shakllarini ajratish mumkin. Ikki o‘lchamli elektroforez texnikasini turli xil takomillashtirish taklif qilindi, uning ba‘zi bosqichlari, shuningdek gell Ikki o ’Ichamli elektroforez skanerlarni qayta ishlash tizimlari avtomatlashtirildi. Aslida, ikki o‘lchamli elektroforez - bu proteomni tasavvur qilishning yagona usuli hisoblanadi.
Western blotting uslubi. Ba‘zi hollarda organizmlardan izolyatsiya qilingan hujayra oqsillarini ma‘lum hujayra antitanalar bilan o‘zaro ta‘sir qilishini aniqlash uchun Western blotting usuli qo‘llaniladi. Western blot yoki immunoblot uslubi oqsillarni antitanalar orqali aniqlashga asoslangan. Reaksiya birinchi bosqichida poliakrilamid gelida denaturasiyaga uchragan oqsillar uzunligi bo‘yicha yoki oqsil nativ holati uchlamchi strukturasiga ko‘ra, SDS tasirida elektroforez o‘tkaziladi. Keyinchalik oqsillar natriysellyulozaali yo‘ki PVDF membranalarga o‘tkaziladi va oqsillarga nisbatan maxsus bo‘lgan monoklonal yoki poliklonal antitanalar yordamida deteksiya qilinadi . Western blotting molekulyar biologiya, biokimyo, genetika va boshqa sohalarga keng qo‘llaniladi. Xuddi shunga o‘xshash, immunoenzim- ELISA yoki immunobo‘yash uslublari ham oqsillarni maxsus antitanalar yordamida aniqlashda ishlatiladi. Western blotting uslubi George Stark tomonidan Stenford Univeriteti laboratoriyasida ishlab chiqilgan bo‘lib, western blot nomlanishi W.Neal Burnett tomonidan berilgan. Uslub nomlanishi southernblotting DNK ni aniqlash texnologiyasini aniqlagan Edvin Southern nomiga atalgan va western-blotting uslubi shunga asosan nomlangan. Huddi shuningdek, analogiyada RNK ni aniqlash uslubi Northering-blotting deb ataladi va oqsillar modifikasiyasining post translyasion deteksiyasi uslubi Eastern blotting deb nomlanadi . Mass-spektrometriya. Mass-spektrometriya o‘rganilayotgan birikmalarning molekulyar og‘irligini aniqlashga qaratilgan bir qator usullarni o‘z ichiga oladi. U biologiyada , ayniqsa proteomikada keng qo‘llanilishini mumkin. Massspektrometriya, mass -spektografiya yoki massspektrometrik tahlillarini o‘z ichiga oladi va moddalarning kimyoviy, elementli va izotop tarkibiga qarab bu moddalarning konsentrasiyasini aniqlashda va identifikasiya qilishda qo‘llaniladi. O‘lchash asosini komponentlar ionizasiyasi hizmat qiladi va massaning zaryadga nisbati asosida modda tarkibini tashkil etuvchi komponentlarni aniqlash, ion tokining intensivligini o‘lchash va modda tarkibidagi har bir komponentning hissasini hisoblab chiqish, ya‘ni moddaning mass-spektrini aniqlash tashkil qiladi. Har bir komponentning kimyoviy tabiatiga ko‘ra, kelib chiqishi va o‘ziga xos xususiyatlarga ega bo‘lishini hisobga olsak, mass- spektrometriya tibbiyotda, biologiya va sanoatda katta ahamiyatga egadir. Mass- spektrlarni hosil qilish uchun birinchi navbatda, organik yoki noorganik moddani tashkil etuvchi neytral molekula va atomlarni zaryadlangan ionlarga aylantirish lozim. Bu jarayonga ionizasiya deb ataladi, organik va noorganik moddalar uchun turlicha o‘tkaziladi. Ikkinchi navbatda, asosiy shartlardan biri mass- spektrometrning vakuum qismida ionlarni gaz holatiga o‘tkaish lozim bo‘ladi. Massspektrometrlardagi vakuum qismlari chuqur bo‘lib, ionlar uning ichida to‘siqsiz bemalol harakat qiladi, agar mass-spektrometrlarda vakuum qimlari bo‘lmasa, ionlar tarqalib ketadi va rekombinasiyaga uchraydi, y‘ni qaytadan zaryadlanmagan holatga qaytadi. Ko‘pgina katta molekulyar massaga ega bo‘lmagan molekulalar faqatgina bitta musbat va manfiy zaryadga ega bo‘lishi mumkin. Molekula qanchalik katta bo‘lsa, shunchalik ionizasiya vaqtida ko‘p zaryadli ionga aylanish ehtimoli mavjud. Shuning uchun, bunday samara katta molekulalarda, masalan oqsillar, nuklein kislotalar va polimerlarda namoyon bo‘ladi. Ionizasiyaning ayrim turlarida, masalan elektronlar bilan ta‘sir ettirilganda, molekulalar bir nechta xarakterli qismlarga ajralishi mumkin, ushbu holat qo‘shimcha identifikasiya qilish va noma‘lum strukturalarni o‘rganish imkonini beradi. 1980-yillarda mass-spektrometriya asosida molekulalarning nurga sezgir bo‘lgan organik moddalar- matritsalar ishlatila boshlandi, shu bilan birga lazer yordamida ionlashtiruvchi usul ishlab chiqildi. Matritsa o‘rganilayotgan moddaning molekulalarini o‘rab oladi va lazer ta‘sirida qo‘shni molekulalarni ionlashtiradi. Yangi ionlash usuli an‘anaviy mass- spektrometr detektori bilan birlashtirildi- MALDI-TOF deb atala boshladi. Ushbu detektorda ionlar vakuum trubkasida harakatlanib, detektor bo‘lgan sezgir plastinkaga yetib boradi. Ion naychaning uzunligini bosib o‘tadigan vaqt uning massasiga teskari proportsionaldir. 1990-yillarda va 2000-yillarning boshlarida oqsillarni o‘rganish uchun MALDI-TOF usuli juda faol ishlatilgan. MALDI-TOF yordamida patogen mikroorganizmlarni aniq tur va turga qarab aniqlash mumkin. Proteomikani saraton kasalliklarini tashxislash uchun oqsil biomarkerlari tahlili yordamida, shuningdek o‘smaning malignanlik darajasini aniqlash imkoniyati o‘rganilmoqda. Ushbu yo‘nalishda allaqachon ma‘lum yutuqlarga erishilgan. Masalan, Qo‘shma Shtatlarda 2015 yilda ishlab chiqilgan Xpresys Lung testiga ruxsat beriladi, unda bir nechta plazma oqsillarining maqsadli mass-spektrometriyasidan foydalaniladi va o‘pkada o‘sma tugunlarining malignanligi darajasi baholanadi. Proteomikaning so‘nggi yutuqlari - mass-spektrometriya, organellalar oqsillari va membrana oqsillarini ajratish - yurak proteomini o‘rganish va modifikatsiyalangan oqsillarni aniqlash shuningdek, ularning modifikatsiyasining xususiyatini aniqlash imkoniyatini yaratishi mumkin. Yurak proteomidagi ma‘lumotlar turli yurak-qon tomir kasalliklari mexanizmlarini tushunishga yordam beradi. Proteomikada bioinformatika. Mass-spektrometriya va chiplar yordamida oqsil bo‘laklari haqida ma‘lumot olish mumkin, lekin ushbu uslublar oqsillarning to‘liq strukturasi haqida ma‘lumot bera olmaydi. Shu munosabat bilan, bugungi kunda mass-spektrometriya ma‘lumotlari va mikrosxemalardan o‘rganilgan oqsil bo‘laklaridan deyarli to‘liq yig‘ilgan oqsillar to‘g‘risida ma‘lumot beradigan dasturlar yaratildi. Ushbu dasturlar UniProt va PROSITE ma‘lumotlar bazalari asosidagi oqsillar kichik ketma-ketliklarining tahrirlariga asoslangan. Oqsillarni tahlil qiladigan dasturlarning aksariyati ularning translyatsiyadan keyingi modifikatsiyasini hisobga olmaydi. Translatsiyadan keyingi modifikatsiyani aniqlaydigan mavjud vositalar faqat taxminiy xarakterga ega. Biomarker oqsillarini o‘rganish uchun bioinformatikaning hisoblash usullari faol qo‘llaniladi. Shunday qilib, kompyuter modellari yordamida homiladorlik paytida ona organizmi va homila o‘rtasida intensiv ravishda oqsil almashinuvini ko‘rsatish mumkin va tahlil uchun onadan faqat invaziv bo‘lmagan qon namunalari talab qilinadi. Genom ketma-ketliklaridan olingan ma‘lumotlarni tasdiqlash uchun proteomika usullaridan foydalanadigan proteogenomika kabi yo‘nalish rivojlanmoqda. Shuningdek, rentgen difraksiyasini tahlil qilish va NMR spektroskopiyasi ma‘lumotlari asosida oqsil tuzilmalarini keng miqyosda o‘rganish bilan shug‘ullanadigan tarkibiy proteomika mavjud. Proteomika va tizimlar biologiyasi. Miqdoriy proteomikaning so‘nggi yutuqlari tizimlarni chuqur tahlil qilish uchun ishlatishga imkon beradi. Turli xil ta‘sirlarga, tashqi omillarning harakatlari, hujayra tsiklining turli bosqichlari bilan bog‘liq holda hujayra fiziologiyasining o‘zgarishiga javoban biologik tizimlarning xatti-harakatlarini ta‘riflash ko‘plab biologik jarayonlarning mohiyatini chuqur anglashga imkon beradi. Shu tufayli proteomika genomika, transkriptomika, epigenomika, metabolomika kabi ilmiy yo‘nalishlar - tizimlar biologiyasiga kiritilgan. Shunday qilib, saraton hujayralari proteomining atlasi, inglizcha Proteome Cancer Atlas tarkibida ushbu oqsillar uchun genom va transkriptom ma‘lumotlarni o‘z ichiga olgan, saraton genom atlasini ing. The Cancer Genome Atlas da taxminan 200 dan ortiq 4000 dan ortiq tahlil qilingan o‘sma namunalaridagi oqsillarning ekspressiyasi to‘g‘risida miqdoriy ma‘lumotlar mavjud. Proteomika usullari asosida ishlab chiqilgan doridarmonlarning maqsadga muvofiqligini tasdiqlash, biomarkerlarning samaradorligini aniqlash va dori ta‘sir mexanizmi va uning toksikligini o‘rganish uchun ishlatiladi. Bir-biri bilan bog‘liq bo‘lmagan ikki organizmning proteomlarini taqqoslash, bu ikki organizm uchun umumiy bo'lgan ikkala oqsilni va ularning fenotiplaridagi farqlarni aniqlaydigan oqsillarni aniqlashga imkon beradi. Bunday tahlil evolyutsion jarayonni tushunish uchun foydali bo‘lgan ma‘lumotni berishi mumkin va ba‘zida bu oqsillarning ilgari noma‘lum funktsiyalarini aniqlashga imkon beradi.
Inson genomi ‘‘loyihasi logotipi “Inson genomi” loyihasi Inson Genom loyihasi ( ingliz tilidan, Human Genom Project , HGP ) - Xalqaro ilmiy-tadqiqot loyihasi bo‘lib, uning asosiy maqsadi DNK tarkibiga kiruvchi nukleotidlar ketma-ketligini va inson genomini tashkil qilgan 20-25 ming genlarni aniqlash bo‘ldi (20- rasm). Ushbu loyiha biologiya soxasida o‘tkazilgan eng yirik xalqaro xamkorlik munosobatlaridan biri hisoblanadi. Loyiha 1990 yilda Jeyms Uotson rahbarligida, AQSH lari Sog‘liqni saqlash Milliy Tashkiloti tomonidan o‘z faoliyatini boshlagan. 2000 yilda genom tuzilmasining qoralama ishchi varianti ishlb chiqildi va 2003 yilda to‘liq genom tuzilmasi taqdim etildi, lekin bugungi kunga qadar genom ayrim qismlarining to‘liq tahlillari tugatilmagan. Celera Corporation xususiy kompaniyasi tomonidan parallel ravishda xuddi shunday analogik loyiha ishga tushirilgan edi, ushbu loyiha ―Inson genomi‖ loyihasidan sal ilgari faoliyatini tugatgan. Sekvenirlash ishlari asosan AQSH, Kanada, Buyuk Britaniya davlatlarining universitetlari va tadqiqot markazlarida o'tkazilgan. Inson genlarini aniqlash kabi fundamental ahamiyatga ega bo‘lgan tadqiqotlardan tashqari, sog‘liqni saqlash soxasida yangi dorivor vositalarni yaratish va boshqa yo‘nalishlarini rivojlantirish soxasida ko‘p ishlar qilindi. Loyiha maqsadiga ko‘ra, inson turi genomi genlarini aniqlash, tahrirlash va tushunish ishlari bilan bog‘liq bo‘lsada, boshqa organizmlar, ayrim bakteriyalar shu jumladan, Escherichia coli, hashsrotlardan drozofila, va sut emizuvchilarga mansub bo‘lgan uy sichqoni genomi ham tadqiq qilindi. Loyiha faoliyatining bo‘shlahg‘ich davrida inson gaploid genomini tashkil etuvchi uch milliardga yaqin nukleotidlarni aniqlash rejalashtirilgan. Keyinchalik bir nechta tadqiqot guruhlari sekvenirlash ishlarini kengaytirish maqsadida, bir nechta xalqaro loyihalar HapMap, «Applied Biosystems», «Perlegen», «Illumina», «JCVI», «Personal Genome Project» va «Roche-454» inson diploid genomi ishlarini olib borishdi. Har bir tirik organizm - bitta tuxumdan rivojlangan egizaklar va klonlangan hayvonlar bundan mustasno bo‘lib, loyiha ishlaria inson genomini ketma-ketliklarini aniqlash, har bir gen variasiyasini sekvenirlash ishlarini o‘z ichiga oldi. Lekin, ―Inson genomi loyihasi hujayralar tarkibini tashkil etuvchi hamma DNK larning ketma-ketligini aniqlash kirmagan, balkim genom ayrim geteroxromatin qismlarni sekvenirlash ishlarini tashkil qilgan va hozirga qadar 8% ga yaqin qismlari sekvenirlanmagan. Ushbu loyiha AQSH Energetika vazirligi tomonidan qo‘llab quvvatlangan bir necha yillik ishlarning , xususan 1984 va 1986 yillarda bo‘lib o‘tgan seminarlarning va Energetika Vazirligining qo‘llab quvvatlashi natijasida faoliyat boshlaydi. 1987 yildagi hisobotlarga ko‘ra "Bu harakat yakuniy maqsadi inson genomini tushunishdan iborat" "Inson genomini bilish tibbiyot soxasining va sog‘liqni saqlash borasidagi boshqa fanlarni rivojlanishi uchun zarur deb ko‘rsatilgan. Ushbu vazifalarni hal etish uchun muhim bo‘lgan texnologiyalarni yaratish 1980 yillarning ikkinchi yarmidan boshlangan.
Milliy Biotexnologiya Axborot Markazi (va uning Evropa va Yaponiyadagi sherik tashkilotlari) genom ketma-ketliklari GenBank deb nomlanuvchi ma‘lumotlar bazasida, bugungi kunda aniqlangan va gipotetik genlar va oqsillar ketma-ketligi bilan birga saqlaydi. Boshqa tashkilotlar, masalan, Santa-Kruzdagi Kaliforniya universiteti va Ensembl ma‘lumotlar bazalarida qo‘shimcha ma‘lumotlar, annotasiyalar hamda vizualizatsiya bilan bog‘liq bo‘lgan ma‘lumotlarni qidirish uchun kuchli dastur vositalari qo‘llab-quvvatlaydi. Ma‘lumotlar tahlili uchun kompyuter dasturlari ishlab chiqilgan, chunki bu dasturlarsiz ma‘lumotlarni aniqlash juda murakkabdir. Genlarning chegarasini identifikasiya qilish va DNK ketma-ketliklaridagi boshqa ketma-ketliklarini aniqlash genom annotasiyasi deb ataladi, bu soha bioinformatikagaga tegishlidir. Ushbu jarayon kompyuterlar yordamida inson tomonidan amalga oshiriladi, lekin ular bu jarayonni juda sekin amalga oshiradi, genomlarning sekvenirlash jarayonini qisqa muddatlarda amalga oshirish maqsadida, maxsus kompyuter dasturlari ishlatiladi. Bugungu kunda annotasiya texnologiyalari DNK ketma- ketliklari va inson tili asosida parallel olib boriladigan statistik modellarga asoslangan- informakada formal grammatika deb ataluvchi konsepsiyalari ishlatiladi. ―Inson genomi loyihasining boshqa yana bir maqsadi- genom tadqiqotlarining etik, huquqiy va ijtimoiy asoratlarini tadqiqot qilish hisoblanadi. Hamma insonlar qandaydir darajada noyob genom ketma-ketliklariga egadir. Shining uchun ―Inson genomi loyihasi nashr etgan ma‘lumotlar aniq bir tanlab olingan insonga tegishli emasdir. Ma‘lumotlar asosan ko‘p bo‘lmagan miqdordagi anonim donorlarning kombinirlangan genom ma‘lumotlariga tegishli hisoblanadi. Olingan genom ketma-ketliklari individuumlar orasida genlarni aniqlash bo‘yicha kelgusi ishlarda asos bo‘lib hizmat qiladi. Asosiy ishlar asosan bir nukleotidlar polimorfizmini aniqlash tadqiqotlariga bag‘ishlangan.

FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR:

HAYDARALI RO’ZIBOYEV, NAFISA KOMILOVA, BIOINFORMATIKA 5140100-«Biologiya» ta‘lim yo‘nalishi Bakalavriat talabalari uchun o‘quv qo‘llanma Тoshkent-2021 RADJABOVA GULBAHOR