Мазмұны І. Кіріспе ІІ. Негізгі бөлім
жүктеу/скачать 89,6 Kb.
|
1 2
Байланысты:Адам геномы
- Бұл бет үшін навигация:
- 2.2. Адам геномының ерекшеліктері 2.3.
- Қорытынды IV.Пайдаланылған әдебиеттер.
| Жобаның мақсаттары:
- Тұқым қуалайтын аурулардың пайда болу себептерін және оларды емдеу жолдарын ашатын адам жасушаларының әрбір түрінің ДНҚ молекуласындағы азотты негіздердің нақты реттілігін және гендердің орнын анықтау. Секвенирлеу әдістерінің дамуы (ДНҚ-дағы нуклеотидтердің нақты ретін зерттеу) бүгінгі рекордтық рұқсаты бар секвенирлеу карталарын құруға жол ашты. - Хромосома карталарының үш түрін алу: генетикалық, физикалық және секвенстік. Сонау 60-шы жылдары цитогенетика хромосомаларды олардағы арнайы көлденең жолақтарды анықтау үшін бояй бастады. Бояғаннан кейін жолақтар микроскопта көрінді. Жолақтар мен гендер арасындағы сәйкестікті орнату мүмкін болды, бұл хромосомаларды жаңа әдіспен зерттеуге мүмкіндік берді. Кейінірек олар ДНҚ молекулаларын (радиактивті немесе флуоресцентті белгілермен) «таңбалауды» және осы белгілердің хромосомаларға бекітілуін бақылауды үйренді, бұл олардың құрылымының ажыратымдылығын айтарлықтай арттырды: 2 Мб-ға дейін, содан кейін 0,1 Мб-ға дейін. 70-ші жылдары олар ДНҚ — ны ДНҚ-ның қысқа сегменттерін танитын арнайы ферменттермен "кесуді" үйренді, онда ақпарат палиндромдар түрінде жазылады-басынан аяғына дейін және басынан аяғына дейін бірдей оқылатын комбинациялар. Осылайша хромосомалардың шектеу карталары пайда болды. Қазіргі заманғы физикалық және химиялық әдістер мен құралдарды қолдану физикалық карталардың ажыратымдылығын жүздеген есе жақсартты. Генетикалық карталар гендерді түгендеу және олардың позицияларын көрсетуден басқа, гендер организмнің кейбір сипаттамаларын қалай анықтайды деген өте маңызды сұраққа жауап береді. Шынында да, көптеген белгілер көбінесе әртүрлі хромосомаларда орналасқан бірнеше гендерге байланысты және олардың әрқайсысының орналасуын білу жасушалардың, мүшелердің және тіндердің дифференциациясының қалай жүретінін түсінуге мүмкіндік береді. - Геномда бар барлық гендерді және олардың арасындағы қашықтықты анықтау - бұл хромосомадағы әрбір геннің локализациясын анықтайды. "Адам геномы" жобасының маңызды аспектісі — жаңа зерттеу әдістерін жасау. Жоба басталғанға дейін цитогенетикалық зерттеулердің бірқатар тиімді әдістері дамыды . Олардың ішінде: аталған шектеу ферменттерін құру және қолдану; гибридті молекулаларды алу, оларды клондау және ДНҚ бөлімдерін векторлар арқылы донор жасушаларына беру ; ақпараттық РНҚ матрицаларында ДНҚ синтезі; гендерді ретке келтіру; арнайы құрылғылардың көмегімен гендерді көшіру; ДНҚ молекулаларын тығыздығы, массасы, құрылымы бойынша талдау және жіктеу әдістері. Геном – жасушаның тұқым қуалау аппараты, ол организмнің дамуына, оның белгілі бір орта жағдайында өмір сүруіне, эволюциясына және барлық тұқым қуалаушылық қасиеттерінің ұрпақтар тізбегінде берілуіне қажетті ақпараттың барлық көлемін қамтиды. Қазіргі уақытта геномға келетін болсақ, олар, әдетте, белгілі бір типтегі организмдердің жасушаларының ядроларының хромосомаларында ұсынылған ДНҚ тізбектерінің бүкіл жиынтығын білдіреді. Дегенмен, организмдердің жұмыс істеуіне қажетті генетикалық ақпарат тек ядрода ғана емес, сонымен қатар жасушаның кейбір басқа органеллаларында (атап айтқанда, митохондрияда) болатынын нақтылау қажет. Адамның митохондриялық геномы ядролық геноммен салыстырғанда аз; дегенмен, оның жасушалық метаболизмге қосқан үлесі өте маңызды. Адам геномының негізі ДНҚ молекуласы – атақты «өмір жібі» болып табылады, оның қос тізбекті құрылымын 1953 жылы Джеймс Уотсон мен Фрэнсис Крик болжаған және дәлелдеген. Мемлекетаралық "Адам геномы" (HGP) жобасында IHGSC зерттеушілері көптеген донорлардан қан мен шәует үлгілерін алды. Жиналған үлгілердің ішінен бірнеше ғана ДНҚ көзі болды. Осылайша, донорлардың жеке тұлғалары жасырын болды, сондықтан донорлар да, ғалымдар да ДНҚ-ны кімнің реттейтінін біле алмады. Бүкіл жобада әртүрлі кітапханалардан ДНҚ-ның көптеген клондары қолданылды. Бұл кітапханалардың көпшілігін доктор Питер де Хонг жасаған. Celera Genomics компаниясының жобасында бес түрлі адамнан тұратын ДНҚ-ны жүйелеу үшін қолданылды. Крейг Вентер, ол кезде Celera Genomics-тің бас ғылыми жетекшісі болған, кейінірек (Science журналына жазған хатында) оның ДНҚ-сы жалпы қордағы 21 үлгінің бірі болғанын мойындады, олардың бесеуі жобада қолдану үшін таңдалды. HGP ғалымдары екі еркек пен екі әйел донорларының қанынан ақ қан клеткаларын қолданды (әр жыныстың 20 үлгісінен кездейсоқ таңдалған) — әр донор жеке ДНҚ кітапханасының қайнар көзіне айналды. Осы кітапханалардың бірі (RP11) сапа тұрғысынан басқаларға қарағанда едәуір көп қолданылды. Кішкентай техникалық нюанс-ерлердің үлгілерінде басқа 22 хромосомамен (аутосомдармен) салыстырғанда X және Y хромосомаларынан алынған ДНҚ мөлшерінің жартысы ғана болған; бұл әр еркек жасушасында басқа хромосомалар (аутосомалар) сияқты екеуден гөрі бір X және бір Y хромосома болады. Адам геномының ДНҚ молекуласының біріншілік құрылымы секвенирлеудің, яғни ДНҚ спиралындағы нуклеотидтік жұптардың нақты салыстырмалы орнын анықтауға мүмкіндік беретін әдістердің көмегімен талданады. Геномды ретке келтірудің алып Автоматты фабрикалары-аптасына бірнеше миллион нуклеотидтерді ретке келтіру жылдамдығы бар геномотрондар әзірленіп, енгізілді. Қазіргі уақытта кейбір деректер бойынша әлемде күніне 10 млн. П. О. дейін жүйеленеді. Адамдардан басқа, қазіргі уақытта организмдердің тағы 600 түрінің геномдары, соның ішінде бактериялар, ашытқы, аскаридтер және дрозофилалар толығымен реттелген. 2000 жылдың сәуірінде ұзындығы 33,5 Мб болатын 21 хромосоманың құрылымы шешілді. Трисомиясы туылғаннан кейінгі өмірге сәйкес келмейтін 22-ші хромосомадан айырмашылығы, 21-ші хромосоманың трисомиясы жиі кездесетін хромосомалық аурудың — Даун ауруының себебі болып табылады. Бұл айырмашылықтар ішінара 21 хромосомасындағы гендердің саны 225-ке тең, яғни 22 хромосомасындағы гендер екі есе аз болуына байланысты болды. Геномның ДНҚ-ның 2% құрайтын екі түрлі хромосомадағы гендер саны туралы мәліметтердің болуы адамның кариотипіндегі гендердің жалпы санын 40 000-ға есептеуге мүмкіндік берді.2001 жылы олар адам ДНҚ-ның қысқаша бөлімдеріндегі нуклеотидтік негіз тізбегін талдауға негізделген басқа зерттеу стратегиясын қолдану арқылы алынған адам геномын декодтау нәтижелерін жариялады. Адам геномын декодтау бойынша жарияланған материалдарды алдын ала талдау бірнеше ерекшеліктерді көрсетеді. Адамдардағы гендер саны ғалымдардың бірнеше жыл бұрын 80-100 000 геннің мәндерін атағанынан әлдеқайда аз болды. «Nature» журналында жарияланған мәліметтерге қарағанда, адамда 32 000-ға жуық ген болса, жеміс шыбынының геномында 13 000, нематодты дөңгелек құртта 19 100, арабидопсис өсімдігінде 25 000 ген бар. 2002 жылдың соңында тағы сегіз хромосоманың дәйектілігі жоғары дәлдікпен (99,9%) аяқталды: 5,6,7,14,16,19,20 және Υ. Ғалымдар адам геномының соңғы хромосомасын ашты. Адамның ең күрделі хромосомасының картасы жасалды. 1-хромосомада қарапайым хромосомадан екі есе көп гендер бар және адамның генетикалық кодының 8% құрайды. Бұл ең үлкен хромосома "Адам геномы" жобасы аясында шешілген 23 адам хромосомасының (22 жұп плюс жыныстық) соңғысы болды. Бұл хромосомада 3141 ген бар, оның ішінде қатерлі ісік, Альцгеймер және Паркинсон сияқты аурулармен байланысты. Адам геномын зерттеудің негізгі нәтижелерінің бірі медицина ғылымының сапалы жаңа саласы – молекулалық медицинаның пайда болуы және қарқынды дамуы болды. Көптеген мыңдаған құрылымдық және реттеуші Гендерді анықтау, көптеген тұқым қуалайтын және көп факторлы аурулардың гендік табиғаты мен молекулалық механизмдерін анықтау, әртүрлі патологиялық жағдайлардың, соның ішінде көптеген инфекциялардың этиологиясы мен патогенезіндегі генетикалық факторлардың рөлі, әр адамның генетикалық бірегейлігінің дәлелі – молекулалық медицинаның ғылыми негізін құрайтын жетістіктер. Молекулярлық медицинаның жалпы мойындалған жетістіктері мен қарқынды дамып келе жатқан бағыттарын атап өткен жөн: * Онтогенездің дамуының кез келген сатысында, оның ішінде туғанға дейін тұқым қуалайтын ауруларды диагностикалаудың дәл және тиімді әдістерін әзірлеу; * Геномдық дактилоскопия-тұлғаны дәл сәйкестендіру; * Тұқымқуалаушылық және тұқымқуалаушылық емес аурулардың гендік терапиясының эксперименттік және клиникалық негіздері қаланды; * Фармакогенетика бойынша зерттеулер жүргізіледі - жеке тұлғалардың немесе жекелеген популяциялардың(этностардың) әртүрлі дәрілік препараттардың немесе химиялық заттардың әсеріне сезімталдығының төмен немесе, керісінше, жоғары ерекшеліктерінің себептерін талдау және фармакогеномика бойынша-осы геномиканы жеке терапия негіздерін әзірлеу және патологиялық процестердің жекелеген буындарына ерекше әсер ететін жаңа препараттарды бағытталған жасау үшін пайдалану; * профилактикалық (предиктивті) медицинаның молекулалық негіздерін белсенді дамыту. Осы жұмыстың нәтижесінде әртүрлі ағзалардың ДНҚ-дағы нуклеотидтер тізбегінің (мысалы, GenBank/EMBL/DDBJ) және белоктардағы (PIR/SwissPot) аминқышқылдарының реттілігінің ең қуатты халықаралық деректер банктері құрылды. Әлемдегі кез келген маман бұл деректер банктеріне еркін дерлік кіріп, онда жиналған ақпаратты зерттеу мақсатында пайдалана алады. Адам геномын ашудағы жетістіктер "функционалды геномика", "генетикалық әртүрлілік", "адам геномын зерттеудің этикалық, құқықтық және әлеуметтік аспектілері" сияқты халықаралық бағдарламаларды бастайтын бірқатар жаңа ғылыми бағыттардың пайда болуына әкелді. 1. Карталанған гендердің саны тез өсіп келе жатқанда, олардың функциялары туралы және, ең алдымен, олар кодтайтын ақуыздардың функционалды маңыздылығы туралы мәліметтердің жетіспеушілігі айқындала түсуде. Адам геномының физикалық картасында анықталған 30 мыңнан астам гендердің бүгінгі таңда функционалдық тұрғыдан 5-6 мыңнан аспайтыны зерттелді, қалған 25 мың қазірдің өзінде картаға түсірілген және әлі де картаға түсірілмеген гендердің саны "функционалды геномика"бағдарламасындағы маңызды стратегиялық зерттеу міндетін құрайды. Эмбриональды бағаналы жасушалардың бағытталған мутагенез әдістері, онтогенездің әртүрлі кезеңдерінде әртүрлі ұлпалар мен мүшелердің ДНҚ банктерін құру; ақуыздарды кодтамайтын ДНҚ бөлімдерінің функцияларын зерттеу әдістерін жасау; ген экспрессиясын салыстырмалы талдаудың жаңа технологияларын дамыту - бұл функционалды геномика мәселелерін шешудің бұрыннан бар тәсілдері. 2. Бірдей егіздерді қоспағанда, барлық адамдардың геномдары әртүрлі. Геномдардың семантикалық бөлігіндегі (құрылымдық гендердің экзондары) және олардың кодталмайтын тізбектеріндегі (интергендік интервалдар, интрондар және т.б.) айқын популяциялық, этникалық және ең бастысы индивидуальды айырмашылықтары генетикалық полиморфизмге әкелетін әртүрлі мутацияларға байланысты. Соңғысы "адамның генетикалық әртүрлілігі"бағдарламасының тез өсіп келе жатқан күшін мұқият зерттеу тақырыбы болып табылады. Этногенездің, геногеографияның, Адамның пайда болуының, филогенездегі және этногенездегі геномның эволюциясының көптеген мәселелерін шешу - бұл тез дамып келе жатқан бағыттың алдында тұрған іргелі мәселелер шеңбері. 3. Адам өмірінің "генетикасы" барған сайын, яғни генетиканың медицинаның барлық бөлімдеріне ғана емес, сонымен қатар одан да алыс жерлерге, оның ішінде әлеуметтік салаларға енуі, әлемдік қоғамдастықтың барлық топтарының генетика жетістіктеріне деген қызығушылығының артуы ғалымдарға, шенеуніктерге, үкіметтерге және жай білімді адамдарға айқынырақ бола бастады. Адам мен қоғамның генетика жетістіктерін қабылдауға бейімделу мәселелерін зерттеуге бағытталған бірқатар этикалық, құқықтық және әлеуметтік бағдарламалар "Адам геномы"бағдарламасын қаржыландыратын комитеттердің, институттар мен ұйымдардың қаржылық қолдауымен тез дамып келеді. Ғылыми қауымдастық жасаған консенсус бес негізгі қағидатқа негізделген: автономия, жеке өмірге қол сұғылмаушылық, әділеттілік, тең қол жетімділік және сапа, адамның қадір-қасиетін құрметтеу принциптерінен туындайды. Белгілі бір адамның мүдделері мен пайдасы қоғамның, ғылымның және кез-келген басқа мүдделерден басым болуы керек. Геномдық зерттеулер кемсітудің кез келген нысаны үшін немесе жекелеген жеке адамдар мен топтардың биологиялық артықшылығын дәлелдеу үшін негіз бола алмайды. "Адам геномы" жобасын іске асырумен байланысты туындайтын моральдық-құқықтық мәселелерді зерттеу және талқылау әртүрлі ғылыми қоғамдастықтың медицинасының моральдық өзін-өзі реттеу тетіктерін қалыптастыру үшін және ұлттық және халықаралық тапсырыстарды, зерттеулер жүргізудің ұсыныстары мен ережелерін әзірлеу және алынған білімді практикалық іске асыру үшін өте маңызды. 2.2. Адам геномының ерекшеліктері 2.3. Адам геномындағы жеке өзгерістер Тұқым қуалаушылықтың өзгеруінің себептері – генетикалық гомеостаздың азды-көпті бұзылулары болып табылады. Егер тұқым қуалаушылық материалы – ДНҚ молекуласының өзгерулері немесе бұзылыстары тіршілікке айтарлықтай зиян келтірмей, реакция нормасы деңгейінде болатын болса, онда мұны – полиморфизм (poly-көп; morpha-форма), көптүрлілік деп атаймыз. Полиморфизм – популяциядағы орташа жиілігі 1-2%-дан артық болатын ДНҚ молекуласының кез келген өзгерулері болып табылады. Полиморфизм арқасында тіршілік, түрлер, адамдар сан алуан түрлі болып келеді. Адамдар популяцияларында генетикалық полиморфизм жоғары деңгейде болады, сондықтан олардың алуан түрлі фенотиптері байқалады. Адамдар бір-бірінен терісінің, көзінің, шашының рендерінің әр түрлі болуымен, мұрын және құлақ қалқаншасының пішіндерінің т.б. белгілерінің әр түрлі болуымен ерекшеленеді. Адамдарда бір не бірнеше амин қышқылдар арқылы ерекшеленетін және әр түрлі қызмет атқаратын ақуыздар түрлері белгілі. Ақуыздар — белгілер, сондықтан да олар адам ағзасының тікелей генетикалық құрылымын анықтайды. Адамдарда АВО, резус жүйелері бойынша эритроцитарлық антигендерінің көптеген түрлері белгілі. Гемоглобиннің 130-ға жуық түрлері, глюкоза — 6 фосфатдегидрогеназа ферментінің 70 жуық түрі белгілі. Жалпы, адамдардың ферменттерінің синтезделуін қадағалайтын 30 пайыз гендерінің жиілігі түрліше болады, бірі жиі кездессе, екіншілері сирек кездеседі. Мысалы, гемоглобиннің 130 түрінен жиі кездесетіні 4-Нв8 (тропикалық Африкада, Жерорта теңізінде), НвС (Батыс Африкада), НвД (Үндістанда), НвЕ (Оңтүстік Шығыс Азияда). Ал гемоглобиннің қалған аллель дерінің концентрациясы 0.01—0.0001%-дан аспайды. Адамдар популяциясыңда аллельдердің таралуының әр түрлі болуы қарапайым эволюциялық факторларға, оның ішінде мутациялық құбылысқа, табиғи сұрыптауға, гендер дрейфіне және миграцияға байланысты. Полиморфизмнің ең жиі кездесетін формасы – жеке нуклеотидтер полиморфизмі (SNP). Жеке нуклеотидтер полиморфизмі дегеніміз – адам геномының әртүрлі учаскелерінде байқалатын бір нуклеотидтің екінші нуклеотидпен алмасуы. Жеке нуклеотидтер полиморфизмі геномның әрбір килобазасында кездеседі. Қорытынды IV.Пайдаланылған әдебиеттер. В.Г. Смирнов. Цитогенетика. Москва. Высшая школа 1991. А. Жученко, Ю. Л. Гужов, В. А. Пухальский и др.Генетика— М.: КолосС, 2004. Клаг У., Каммингс М./ Основы генетики.Москва –Техносфера, 2007г. Р.І.Берсімбай./Молекулалық биология:оқу құралы-Алматы:Қазақ университеті,2016.-286 б. Инге-Вечтомов С. Г.Генетика с основами селекции: Учеб. для биол. спец. ун-тов. — М.: Высш. шк.,1989. — 591 с. жүктеу/скачать 89,6 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|
1 2