Геном человека PowerPoint Presentation

Share Presentations

Email Presentation to Friend

Error in Email Address...

Email Sent Successfully

Embed Code Copied...

Like Share 352 Views

Геном человека. ПРОГРАММА «ГЕНОМ ЧЕЛОВЕКА». Начата в 1998 году К 2000 году геном человека был прочтен с точностью в 10 раз ниже необходимой (не более 1 ошибки на 10 000 нуклеотидов).

Uploaded on Sep 02, 2014

Download Presentation

Геном человека

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.

E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript

Начата в 1998 году К 2000 году геном человека был прочтен с точностью в 10 раз ниже необходимой (не более 1 ошибки на 10 000 нуклеотидов) Коммерческая фирма Селера выполнила проект за 9 месяцев 10 дней и сообщила об этом накануне конгресса в Ванкувере, где были представлены данные выполнения программы Международным сообществом ученых

Нуклеотидов, собранных у человека в 25 томов – 22 аутосомы, Х- иY-хромосомы и М-хромосома В геноме человека 3,5 млрд пар нуклеотидов С-парадокс – у человека ДНК в геноме столько же, сколько у гороха и кукурузы, но в 5 раз меньше, чем у репчатого лука и в 20 раз меньше, чем у сосны Лягушки, жабы и тритоны – чемпионы по содержанию ДНК в геноме, у них ДНК приблизительно в 25 раз больше, чем у любого из видов млекопитающих

У человека 10 в 14 степени клеток и 25 тыс генов Экономичность в использовании генов достигается альтернативным сплайсингом Пример- альтернативный сплайсинг в гене Bcl-x дает две формы белка. Bcl-xL запускает апоптоз, а Bcl-xS ингибирует

31 780 генов по данным Международного проекта 39 114 генов по данным коммерческой орг. Селера 120 000 –Вильям Хозелтайм 140 000 фирма Инсайт Протеом человека содержит более 250 000 белков Геном сложных организмов содержит больше генов ферментов и белков, участвующих в посттрансляционной модификации белков

Составляющие Конститутивный геном, - набор структурных генов, для разных систем универсальный. Это уникальные последовательности ДНК, в том числе фланкирующие структурные гены Факультативный – повторяющиеся последовательности, подвижные элементы, характеризующиеся непостоянством состава и положения

Кодирующая часть ДНК – менее 10% Гены кодирующие белки – 2 % Гены кодирующие РНК – 20% Некодирующая ДНК – уникальные последовательности, фланкирующие структурные гены, повторяющиеся последовательности, транспозоны и ДНК, функция которой не идентифицирована, интроны Протеом человека составляет 250 000 белков Подготовлен список 923 генов, вызывающих моногенные наследственные заболевания или повышающих вероятность развития заболевания ДНК человека и шимпанзе идентичны на 99 %

Ср. Длина гена 27000 п.н. Такой усредненный ген содержит 9 экзонов, 8 интронов по 3400п.н. Самые короткие гены содержат приблизительно 20 п.н. (гены эндорфинов) Самый большой ген – ген дистрофина – 2,4 млн п.н. Получается, что в кодировании принимает участие менее 1,5 % ДНК, т.е. 3 см из 2 м

Последовательности в ДНК Общее число 5 млн, 50% генома Обращенные повторы или палиндромы (уж редко рукою окурок держу) Простые тандемные повторы – сателлиты, в геноме человека 6 видов таких повторов 42 п.н. – на 7 разных хромосомах 5 п.н. – на 4 разных хромосомах 5 п.н. – на 20 разных хромосомах 171 п.н. –α-сателлиты 68 п.н. –β-сателлиты 220 п.н. – γ-сателлиты Микросателлиты – 1.2.3. – повторы, занимающие 0,5 % генома

Повторяются 50 – 400 раз Диспергированные повторы – постоянной прописки не имеют, могут менять положение LINE – дл. диспергированные повторы кодируют 2 белка, обеспечивающих перемещение Alu – короткие по 300 п.н. диспергированные повторы, в геноме их около 1 млн. Могут находиться в генах. Так, в гене 8 фактора при гемофилии есть Alu-повтор

Гена, продукты которых похожи на белки бактерий. Предполагают, что это результат горизонтального переноса генов 1% человеческого генома представлен эндогенными ретровирусами Усложнение генома человека произошло не за счет увеличения числа генов, а за счет усложнения механизмов регуляции, альтернативного сплайсинга, редактирования РНК идр. Механизмов, приводящих к увеличению численности и разнообразия протеома

МГЭ и умеренные повторы Сателлит-ная ДНК 1% 10% 20% 50% Гены – 90% Гены – 30% Экзоны – 1.5% Прокариота (E.coli) Эукариота (человек)

HUMAN GENOME Ядерныйгеном ~3,000 Mb 25-30000 генов Митохондриальный геном 16.6 kb 37 генов 30% 70% Гены и родств последоват-ти меж- генная ДНК Двар-РНК гена 22 т-РНК гена 13 генов белков 70% 30% Уникальны или несколько копий 10% 90% Высоко повторенные Умеренно повторены Кодирующая ДНК Некодирующая ДНК Тандемные повторы и другие Генные фрагменты Псевдогены Интроны, регулят. сайты Мобильные элементы

Экзоны – 1.5% Мобильные элементы > 50%

Гены, имеющие общее происхождение и сходные, хотя не одинаковые функции. Часто располагаются кластерами, хотя могут быть рассеяны по геному. Кластер из 5 генов α-субъединицы в хромосоме 16 Интроны Экзоны Кластер из 7 генов β-субъединицы в хромосоме 11

Число уже открытых псевдогенов ~ 20,000 Два типа – процессированные 70% непроцессированные 30% Процессированные псевдогены являются копией зрелой м-РНК гена – у них отсутствуют интроны и часто есть полиА-хвост Torrents et al. Genome Res. 2003 13: 2559-67.

Мыши и человека

Названия отражают их главное свойство – у них нет постоянной прописки в геноме – бродяга, цыган, Бигль, Магеллан, блоха, турист, Улисс и т.д. Транспозоны вездесущи – они есть у бактерий и у эукариот Перемещение транспозонов происходит 2 способами Путем вырезания с одного места и встраивания в другое Путем образования копии, которая внедряется на новое место. При этом мобильные элементы размножаются

Группы Транспозоны ретротранспозоны 1-й способ перемещения 2-ой способ перемещения Для перемещения ретротранспозонов необходим фермент интеграза, разрезающий ДНК перед вставкой и элемент L1, в человеческом геноме он составляет 20% от всей ДНК Транспозоны могут содержать инсуляторы

Транспозонов Инсерционный мутагенез – у дрозофилы 80% мутаций связано с перемещением моб. Элементов Изменение экспрессии генов за счет наличия в транспозонах регулирующих элементов 3. Хромосомные аберрации (инверсии, делеции) 4. Могут изменить границы гена, внедряясь в петлю ДНК и имитируя эффект инсулятора

Обычных генов 1948 – Барбара МакКлинток, МЭ у кукурузы 1976 – Г.П. Георгиев, Д. Хогнесс, МЭ у дрозофилы представлены в геноме одной копией Гены имеют постоянное место в определенной хромосоме число копий у разных особей – разное, от 0 до десятков и сотен Мобильные элементы могут менять свое место, перемещаясь в новые локусы той же хромосомы или других

Содержание
- Введение.
- Глава I.
- Предпосылки и причины разработки
- Международного проекта «Геном человека».
- Глава II.
- Этапы реализации Международного проекта.
- Глава III.
- Результаты Международного проекта «Геном человека».
- Заключение.
- Международный проект «Геном человека» в практике
школьного образования.
- Библиографический список.

введение

ВВЕДЕНИЕ
1. Тема. «Международный проект «Геном человека».
2. Проблема. Выявить значение международного проекта «Геном
человека» для развития школьной науки.
3. Актуальность темы исследования: В настоящее время большую
актуальность приобретают исследования в области биологии и
медицины. Международный проект «Геном человека» - один из
наиболее дорогостоящих и потенциально важных проектов в истории
науки. Знание генома человека внесет неоценимый вклад в развитие
медицины и биологии человека. Результаты этого проекта позволят
лучше понять принципы развития организма человека, генетические
причины многих наследственных болезней и механизмы старения.

4. Объект и предмет исследования. Объектом исследования
является международный проект. Предмет исследования:
роль и функции международного проекта в науке.
5. Цели и задачи. Цель: определение значимости данного
проекта для науки и практической деятельности. Задачи:
- изучить историю новейших открытий в области генетики;
- выявить специфику проекта «Геном человека»;
- познакомиться с основными методами, используемыми в
рамках реализации международного проекта;
- изучить открытия в области биологии и медицины, внёсшие
вклад в международный проект;
- изучить результаты международного

6. Методы исследования:
изучение литературы;
теоретический анализ;
синтез информации.
7. Этапы исследования:
формулировка темы;
формулировка проблемы;
постановка цели и задач;
подборка источников информации по теме (литературы, периодических
изданий, Интернет-ресурсов);
анализ источников информации по теме;
работа с источниками информации;
подготовка глав проекта;
оформление проекта: печатного варианта, презентации;
отчёт о работе: выступление на районной конференции.

8. Практическая значимость. Исследовательская работа
«Международный проект «Геном человека» вносит вклад в
развитие школьной науки, так как изучение научных открытий
не всегда входит в школьную программу, но являются весьма
интересными и познавательными, способствуют расширению
кругозора, целостному восприятию природы, формированию
научной картины мира.

Глава I. Предпосылки и причины разработки Международного проекта «Геном человека».

ГЛАВА I.
ПРЕДПОСЫЛКИ И ПРИЧИНЫ РАЗРАБОТКИ
МЕЖДУНАРОДНОГО ПРОЕКТА «ГЕНОМ ЧЕЛОВЕКА».
Прогресс биологических наук в XX веке был необыкновенно велик.
Важнейшее событие – появление молекулярной биологии. По мнению
учёных, если XX век был веком генетики, то XXI век будет веком геномики
(термин введён в 1987 г.) - науки, которая изучает структурнофункциональную организацию генома. Конец XX века ознаменовался
разработкой международной научной программы «Геном человека» одного из самых дорогостоящих научных проектов в истории
человечества.

Его глобальная цель - выяснить последовательность нуклеотидов во всех
молекулах ДНК человека (ДНК 1 клетки человека содержит 3,2 млрд. пар
нуклеотидов).
Одновременно должно быть установлено положение всех генов, их функций,
взаимного влияния друг на друга.
Для реализации были выделены цели для поэтапной работы:
полное секвенирование генома человека;
идентификация новых генов и выявление среди них тех, которые
обусловливают предрасположенность к тем или иным заболеваниям;
возможность идентификации личности;
реализация идеи «генетического паспорта»;
выявление однонуклеотидного полиморфизма;
поиск новых методов лечения болезней;
определение нуклеотидной последовательности всей геномной ДНК человека;
выявление молекулярных причин «поломки» генов.

Исходная идея проекта зародилась в 1984 среди группы физиков.
В 1988 Объединенный комитет, куда входили Министерство
энергетики США и Национальные институты здоровья,
представили обширный проект, в задачи которого входило
всестороннее изучение генетики
Проект является ярким примером интеграции естественных наук,
показывающий их единство и взаимосвязь.

Глава II. Этапы реализации Международного проекта

ГЛАВА II.
ЭТАПЫ РЕАЛИЗАЦИИ МЕЖДУНАРОДНОГО ПРОЕКТА
Страны-участницы: Англия, Франция, Япония, Россия, США, Италия, Франция,
Великобритания, Германия.
В 1989 в нашей стране был организован научный совет по программе «Геном
человека».
В 1990 была создана Международная организация по изучению генома
человека (HUGO), вице-президентом которой в течение нескольких лет был
академик А.Д.Мирзабеков.

Все 23 хромосомы человека были поделены между странами-участницами.
Российские ученые должны были исследовать структуру 3-й и 19-й хромосом.
Скорость секвенирования с каждым годом возрастала, и если в первые годы она
составляла несколько миллионов нуклеотидных пар за год по всему миру, то на
исходе 1999 частная американская фирма «Celera» расшифровывала не менее 10
млн. нуклеотидных пар в сутки.
6 апреля 2000 состоялось заседание Комитета по науке Конгресса США, на
котором Вентер заявил, что его компания завершила расшифровку нуклеотидной
последовательности всех существенных фрагментов генома человека и что
предварительная работа по составлению нуклеотидной последовательности всех
генов завершена.

Сложности, возникающие при реализации проекта:
Человек не удобен для реализации генетических исследований по
следующим причинам:
большое количество хромосом (23 пары);
много генов (около 100 тысяч);
невозможность направленных скрещиваний;
длительные сроки полового созревания;
длительные сроки беременности;
малочисленное потомство.

Генетики ожидали обнаружить в человеческом геноме 100 тыс.
генов, а их оказалось примерно 21 тыс. Но, к своему удивлению,
наряду с ними ученые обнаружили и другие вспомогательные
молекулы – факторы транскрипции, маленькие РНК, белкирегуляторы

Глава III. Результаты Международного проекта «Геном человека»

ГЛАВА III.
РЕЗУЛЬТАТЫ МЕЖДУНАРОДНОГО ПРОЕКТА «ГЕНОМ
ЧЕЛОВЕКА»
Секвенированы все 3,2 млрд пар оснований, однако поскольку
секвенировать можно только относительно короткие фрагменты
ДНК, то нужно «собрать» эти фрагменты воедино. В настоящее
время установлены нуклеотидные последовательности более чем
для 38,5 тыс. генов.
В ходе осуществления программы были получены данные о
функции многих генов и о том, сколько разных генов участвуют в
формировании отдельных органов и тканей.
Картировано и секвенировано большое число генов, мутации
которых ответственны за наследственные заболевания.

Заключение Международный проект «Геном человека» в практике школьного образования

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
МЕЖДУНАРОДНЫЙ ПРОЕКТ «ГЕНОМ ЧЕЛОВЕКА» В ПРАКТИКЕ ШКОЛЬНОГО
ОБРАЗОВАНИЯ
Исследовательская работа «Международный проект «Геном
человека» вносит вклад в развитие школьной науки, так как
изучение новейших научных открытий способствует:
- расширению кругозора,
- целостному восприятию природы,
- формированию научной картины мира,
- формированию комплекса знаний в области теоретических основ
научных исследований,
- развитию способности анализировать структуру научных трудов,
- изучению направлений развития современной науки,
- формированию навыков по применению научных знаний.

Говоря об актуальности осуществления исследовательской работы
школьников, необходимо отметить, что концептуальной основой
современного школьного профильного образования должен стать
системный научный подход, объединяющий в себе как
академическую науку, так и методологию школьного образования.

Слайд 2

План

Проект «Геном человека» Цели проекта История проекта Общебиологическое значение исследований, проведенных в рамках проекта Практическое приложение Проблемы и опасения Список используемой литературы

Слайд 3

ГЕНОМ ЧЕЛОВЕКА, международная программа, конечной целью которой является определение нуклеотидной последовательности (секвенирование) всей геномной ДНК человека, а также идентификация генов и их локализация в геноме (картирование).

Слайд 4

Цели проекта

Создания подробных карт генома; - клонирования перекрывающихся фрагментов генома, встроенных в искусственные дрожжевые хромосомы или другие большие векторы; - идентификации и характеристики всех генов; - определения нуклеотидной последовательности генома человека; - биологическая интерпретация информации, закодированной в ДНК.

Слайд 5

История проекта

1984 г. - зародилась исходная идея проекта; 1988 г. - Объединенный комитет, куда входили Министерство энергетики США и Национальные институты здоровья, представили обширный проект; 1990 г. - создана Международная организация по изучению генома человека «HUGO» (Human Genome Organisation); 6 апреля 2000 - заседание Комитета по науке Конгресса США; в феврале 2001 в выпусках «Science» и «Nature» были раздельно опубликованы результаты исследований «Celera» и HUGO. Джеймс Уотсон Крейг Вентер

Слайд 6

Общебиологическое значение исследований, проведенных в рамках проекта.

Исследования генома человека «потянули» за собой секвенирование геномов огромного числа других организмов, гораздо более простых. Первым крупным успехом стало полное картирование в 1995 генома бактерии Haemophilusinfluenzae, позже были полностью расшифрованы геномы более 20 бактерий, среди которых – возбудители туберкулеза, сыпного тифа, сифилиса и др. В 1996 картировали геном первой эукариотической клетки (клетки, содержащей оформленное ядро) – дрожжевой, а в 1998 впервые секвенировали геном многоклеточного организма – круглого червя Caenorhabolitselegans (нематоды). Завершена расшифровка генома первого насекомого – плодовой мушки дрозофилы и первого растения – арабидопсиса. У человека уже установлено строение двух самых маленьких хромосом – 21-й и 22-й. Все это создало основы для создания нового направления в биологии – сравнительной геномики.

Слайд 7

Весьма нтересным представляется вопрос о соотношении кодирующих и некодирующих областей в геноме. Как показывает компьютерный анализ, у C.elegans примерно равные доли – 27 и 26% соответственно – занимают в геноме экзоны (участки гена, в которых записана информация о структуре белка или РНК) и интроны (участки гена, не несущие подобной информации и вырезаемые при образовании зрелой РНК). Остальные 47% генома приходится на повторы, межгенные участки и т.д., т.е. на ДНК с неизвестными функциями.

Слайд 8

Еще один важный результат, имеющий общебиологическое (и практическое) значение – вариабельность генома.

Слайд 9

Практические приложения

Самые большие надежды ученые и общество возлагают на возможность применения результатов секвенирования генома человека для лечения генетических заболеваний. К настоящему времени в мире идентифицировано множество генов, ответственных за многие болезни человека, в том числе и такие серьезные, как болезнь Альцгеймера, муковисцидоз, мышечная дистрофия Дюшенна, хорея Гентингтона, наследственный рак молочной железы и яичников. Структуры этих генов полностью расшифрованы, а сами они клонированы.

Слайд 10

Еще одно важное применение результатов секвенирования – идентификация новых генов и выявление среди них тех, которые обусловливают предрасположенность к тем или иным заболеваниям. Широкое применение несомненно найдет и еще один феномен: обнаружилось, что разные аллели одного гена могут обусловливать разные реакции людей на лекарственные препараты. Важный практический аспект вариабельности генома – возможность идентификации личности.

Немного истории 25 апреля теперь уже далекого 1953 г. журнал Nature опубликовал небольшое письмо молодых и никому неизвестных Ф.Крика и Дж.Уотсона редактору журнала, которое начиналось словами: «Мы хотели бы предложить свои соображения по поводу структуры соли ДНК. Эта структура имеет новые свойства, которые представляют большой биологический интерес». Статья содержала около 900 слов, но – и это не преувеличение – каждое из них было на вес золота. «Ершистая молодежь» посмела выступить против нобелевского лауреата Лайнуса Полинга, автора знаменитой альфа-спирали белков. Полинг буквально накануне опубликовал статью, согласно которой ДНК представляла собой трехцепочечную спиральную структуру, наподобие девичьей косы. Тогда никто не знал, что у Полинга был просто недостаточно очищенный материал. Но и Полинг оказался отчасти прав – сейчас трехцепочечность некоторых участков наших генов хорошо известна. Это свойство ДНК даже пытались одно время использовать в борьбе с раком, выключая с помощью олигонуклеотидов те или иные раковые гены (онкогены).

Немного истории Научное сообщество, однако, не сразу признало открытие Ф.Крика и Дж.Уотсона. Достаточно сказать, что сначала Нобелевскую премию за работы в области ДНК «судьи» из Стокгольма присудили в 1959 г. известным американским биохимикам Северо Очоа и Артуру Корнбергу. Очоа был первым (1955), кто сумел синтезировать рибонуклеиновую кислоту (РНК). Корнберг же получил премию за синтез ДНК в пробирке (1956). В 1962 г. настал черед Крика и Уотсона.

Немного истории После открытия Уотсона и Крика важнейшей проблемой стало выявление соответствия между первичными структурами ДНК и белков. Поскольку в составе белков обнаруживается 20 аминокислот, а нуклеиновых оснований всего 4, то для записи информации о последовательности аминокислот в полинуклеотидах необходимо не менее трех оснований. На основании таких общих рассуждений варианты «трехбуквенных» генетических кодов предложили физик Г.Гамов и биолог А.Нейфах. Однако их гипотезы были чисто умозрительными и не вызвали большого отклика среди ученых. Трехбуквенный генетический код к 1964 г. расшифровал Ф.Крик. Вряд ли он тогда предполагал, что в обозримом будущем станет возможной расшифровка генома человека. Эта задача долгое время казалась неразрешимой.

И вот геном прочитан Завершение работ по расшифровке генома человека консорциумом ученых планировалось к 2003 г. – 50-летию открытия структуры ДНК. Однако конкуренция сказала свое слово и в этой области. Крейг Вентер основал частную компанию «Селера», которая продает генные последовательности за большие деньги. Включившись в гонку по расшифровке генома, она за один год сделала то, на что у международного консорциума ученых из разных стран ушло десять лет. Это стало возможным благодаря новому методу чтения генетических последовательностей и использованию автоматизации процесса чтения.

И вот геном прочитан Итак, геном прочитан. Казалось бы, надо радоваться, но ученые пришли в недоумение: уж очень мало генов оказалось у человека – примерно в три раза меньше, чем ожидалось. Раньше думали, что генов у нас около 100 тыс., а на самом деле их оказалось около 35 тыс. Но даже не это самое главное. Недоумение ученых понятно: у дрозофилы 13 601 ген, у круглого почвенного червя – 19 тыс., у горчицы – 25 тыс. генов. Столь малое количество генов у человека не позволяет выделить его из животного царства и считать «венцом» творения.

И вот геном прочитан В геноме человека ученые насчитали 223 гена, которые сходны с генами кишечной палочки. Кишечная палочка возникла примерно 3 млрд. лет назад. Зачем нам такие «древние» гены? Видимо, современные организмы унаследовали от предков какие-то фундаментальные структурные свойства клеток и биохимические реакции, для которых необходимы соответствующие белки. Нет поэтому ничего удивительного и в том, что половина белков млекопитающих имеют сходство аминокислотных последовательностей с белками мухи дрозофилы. В конце концов мы дышим одним и тем же воздухом и потребляем животные и растительные белки, состоящие из одних и тех же аминокислот. Удивительно, что с мышью мы имеем 90% общих генов, а с шимпанзе – вообще 99%!

И вот геном прочитан В нашем геноме много последовательностей, доставшихся нам в «наследство» от ретровирусов. Эти вирусы, к которым относятся вирусы рака и СПИДа, вместо ДНК в качестве наследственного материала содержат РНК. Особенностью ретровирусов является, как уже говорилось, наличие обратной транскриптазы. После синтеза ДНК по РНК вируса вирусный геном встраивается в ДНК хромосом клетки. Таких ретровирусных последовательностей у нас много. Время от времени они «вырываются» на волю, в результате чего возникает рак (но рак в полном соответствии с законом Менделя проявляется лишь у рецессивных гомозигот, т.е. не более чем в 25% случаев). Совсем недавно было сделано открытие, которое позволяет понять не только механизм встраивания вирусов, но и назначение некодирующих последовательностей ДНК. Оказалось, что для встраивания вируса необходима специфическая последовательность из 14 букв генетического кода. Таким образом, можно надеяться, что вскоре ученые научатся не только блокировать агрессивные ретровирусы, но и целенаправленно «внедрять» нужные гены, и генотерапия из мечты превратится в реальность.

И вот геном прочитан К.Вентер говорил, что понимание генома потребует сотни лет. Ведь мы до сих пор не знаем функций и роли более чем 25 тыс. генов. И даже не знаем, как подступиться к решению этой задачи, поскольку большинство генов просто «молчит» в геноме, никак себя не проявляя. Следует учитывать, что в геноме накопилось множество псевдогенов и генов-«перевертышей», которые также неактивны. Похоже, что некодирующие последовательности являются как бы изолятором активных генов. В то же время, хотя генов у нас и не слишком много, они обеспечивают синтез до 1 млн (!) самых разных белков. Как же это достигается при таком ограниченном наборе генов.

И вот геном прочитан Как оказалось, в нашем геноме существует специальный механизм – альтернативный сплайсинг. Заключается он в следующем. На матрице одной и той же ДНК происходит синтез разных альтернативных и-РНК. Сплайсинг и означает «расщепление», когда образуются разные молекулы РНК, которые как бы «расщепляют» ген на разные варианты. Этот приводит к невообразимому разнообразию белков при ограниченном наборе генов. Функционирование генома человека, как и всех млекопитающих, регулируется различными транскрипционными факторами – специальными белками. Эти белки связываются с регуляторной частью гена (промотером) и таким образом регулируют его активность. Одни и те же факторы могут по-разному проявлять себя в разных тканях. У человека есть свои собственные, присущие только ему, транскрипционные факторы. Выявить эти чисто человеческие особенности генома еще только предстоит ученым.

СНП Существует и еще один механизм генетического разнообразия, который выявился только в процессе прочтения генома. Это сингулярный нуклеотидный полиморфизм, или, так называемые факторы СНП. Полиморфизмом в генетике называют ситуацию, когда гены одного и того же признака существуют в разных вариантах. Примером полиморфизма, или, другими словами, множественных аллелей, служат группы крови, когда в одном хромосомном локусе (участке) могут находиться варианты генов А, В или О. Сингулярность по-латыни означает одиночество, что-то единственное. СНП – это изменение «буквы» генетического кода без «последствий для здоровья». Считается, что у человека СНП встречается с частотой 0,1%, т.е. каждый человек отличается от других одним нуклеотидом на каждую тысячу нуклеотидов. У шимпанзе, представляющей собой более древний вид, и к тому же гораздо более гетерогенный, число СНП при сравнении двух разных особей достигает 0,4%.

СНП Но и практическое значение СНП велико. Возможно, не все знают, что сегодня самые распространенные лекарства эффективны не более чем для четверти населения. Минимальные генетические отличия, обусловленные СНП, определяют эффективность лекарств и их переносимость в каждом конкретном случае. Так, у больных диабетом выявили 16 специфических СНП. Всего при анализе 22-й хромосомы определили местоположение 2730 СНП. В одном из генов, кодирующих синтез рецептора адреналина, выявлено 13 СНП, которые могут комбинироватьcя друг с другом, давая 8192 различных варианта (гаплотипа). Насколько скоро и полно начнет использоваться полученная информация, пока не совсем ясно. Пока же приведем еще один конкретный пример. Среди астматиков довольно популярно лекарство албутерол, который взаимодействует с указанным рецептором адреналина и подавляет приступ удушья. Однако из-за разнообразия гаплотипов людей лекарство действует не на всех, а некоторым больным оно вообще противопоказано. Это обусловлено СНП: люди с последовательностью букв в одном из генов ТЦТЦЦ (Т–тимин, Ц–цитозин) не реагируют на албутерол, если же концевой цитозин заменен на гуанин (ТЦТЦГ), то реакция есть, но частичная. Для людей же с тимином вместо концевого цитозина в этом участке – ТЦТЦТ – лекарство токсично!

Протеомика Эта совершенно новая отрасль биологии, изучающая структуру и функции белков и взаимосвязи между ними, названа по аналогии с геномикой, занимавшейся геномом человека. Само рождение протеомики уже объясняет, зачем нужна была программа «Геном человека». Поясним на примере перспективы нового направления. В далеком 1962 г. вместе с Уотсоном и Криком в Стокгольм были приглашены из Кембриджа Джон Кэндрью и Макс Перутц. Они были удостоены Нобелевской премии по химии за впервые осуществленную расшифровку трехмерной структуры белков миоглобина и гемоглобина, ответственных за перенос кислорода в мышцах и эритроцитах соответственно.

Протеомика Протеомика позволяет ускорить и удешевить эти работы. К.Вентер отметил, что он 10 лет потратил на выделение и секвенирование гена адреналинового рецептора человека, теперь же его лаборатория тратит на это 15 с. Еще в середине 90-х гг. нахождение «адреса» гена в хромосомах занимало 5 лет, в конце 90-х – полгода, а в 2001 г. – одну неделю! Кстати, ускорению определения положения гена помогает информация о СНП, которых сегодня насчитываются уже миллионы. Анализ генома позволил выделить ген АСЕ-2, который кодирует более распространенный и эффективный вариант фермента. Затем была определена виртуальная структура белкового продукта, после чего подобраны химические вещества, активно связывающиеся с белком АСЕ-2. Так был найден новый препарат против артериального давления, причем за вдвое меньшее время и всего лишь за 200 вместо 500 млн долларов!

Протеомика Признаемся, что это был пример «догеномного» периода. Теперь же, после прочтения генома, на первый план выходит протеомика, цель которой – быстрее разобраться с тем миллионом белков, которые потенциально могут существовать в наших клетках. Протеомика позволит более тщательно диагностировать генетические отклонения и блокировать неблагоприятное действие мутантных белков на клетку. А со временем можно будет планировать и «исправление» генов.

Работа может использоваться для проведения уроков и докладов по предмету "Биология"

Готовые презентации по биологии содержат различную информацию о клетках и о строении организма целиком, о ДНК и о истории эволюции человечества. В данном разделе нашего сайта Вы можете скачать готовые презентации на урок биологии для 6,7,8,9,10,11 класса. Презентации по биологии будут полезны как учителям, так и их ученикам.