ГЕНОМА ЧЕЛОВЕКА
Геном человека - подарок от которого невозможно отказаться.
Структурная геномика
Геномика – это направление биотехнологии, занимающееся изучением геномов и ролей, которые играют различные гены, индивидуально и в комплексе, в определении структуры, направлении роста и развития и регуляции биологических функций. Существует две ветви этого направления: структурная геномика и функциональная геномика.
Структурная геномика
Занимается созданием и сравнением различных типов геномных карт и крупномасштабным секвенированием ДНК. Проект по изучению человеческого генома (Human Genome Project) и менее известная Программа по изучению растительных геномов (Plant Genome Research Program) являются самыми масштабными исследованиями структурной геномики. Кроме картирования и секвенирования геномов, в задачи структурной геномики входят идентификация, локализация и составление характеристик генов.
В результате осуществления частных и государственных проектов по структурной геномике были созданы карты геномов и расшифрованы последовательности ДНК большого количества организмов, в том числе сельскохозяйственных растений, болезнетворных бактерий и вирусов, дрожжей, необходимых для приготовления некоторых продуктов питания и производства пива, азотфиксирующих бактерий, малярийного плазмодия и переносящих его комаров, а также микроорганизмов, используемых человеком в самых разнообразных промышленных процессах. Кроме того, весной 2003 года был завершен Проект по изучению генома человека, черновые варианты которого были готовы уже к 2000 году. Благодаря тому, что генетический код универсален и все живые организмы способны расшифровывать генетическую информацию других организмов и осуществлять заложенные в ней биологические функции, любой ген, идентифицированный в ходе того или иного геномного проекта, может быть использован в широком спектре практических приложений.
Знание полной или частичной последовательности нуклеотидов определенных генов служит для исследователей источником очень полезной информации, даже если тонкости функционирования генов остаются неизученными. Например, информация об отдельных генах и кодируемых ими белках может:
– помочь селекционерам не наугад, а целенаправленно изменять свойства растений и убеждаться в наличии желаемых признаков, не дожидаясь появления плодов (последнее особенно важно для селекции деревьев);
– использоваться для выделения специфических рекомбинантных молекул или микроорганизмов, уникальных с биохимической точки зрения;
– применяться для идентификации генов, участвующих в осуществлении сложных процессов, контролируемых множеством генов, а также зависящих от влияния окружающей среды;
– применяться для обнаружения микробных заражений клеточных культур.(3)
Транскриптомика
Транскриптомика – как следует из ее названия – наука о транскриптоме. Транскриптомом называют совокупность всех транскриптов, которые синтезируются в одной клетке или группе клеток (в том числе мРНК и некодирующие РНК). Понятие «транскриптом» может обозначать полный набор транскриптов, синтезируемых в данном организме, или специфический набор транскриптов (молекул РНК), представленный в клетках определенного типа. Если геном у всех клеток одной линии, как правило, одинаков, то транскриптом может быть весьма изменчив и зависит от условий окружающей среды. Понятие «транскриптом» отражает профиль экспрессии генов в данный момент времени, поскольку включает в себя все транскрипты данной клетки. Понятие о транскриптоме и транскриптомике.
Цель транскриптомики – определение, описание механизмов регуляции экспрессии генов. Сегодня благодаря появлению и совершенствованию методов транскриптомики получен огромный массив данных о закономерностях контроля экспрессии генов в самых разных аспектах. Получена масштабная информация о влиянии различных факторов на активность генома. Появляется все больше информации о тканеспецифичных уровнях экспрессии всех генов во всех тканях человека и других животных.
Протеомика
Протеомика — наука, основным предметом изучения которой являются белки и их взаимодействия в живых организмах, в том числе — в человеческом. Учёные в области протеомики исследуют «производство» белков, их декомпозицию и замену белков внутри тела. Они также изучают как белки модифицируются после их синтеза в организме. Белки известны около 200 лет. В начале XIX века химики выбрали имя протеины для этих веществ от греческого слова proteios, означающего «удерживающий первое место». В русском языке эти вещества называются белками, что, вероятно, связано с цветом одного из самых распространенных белков — альбумина, когда он сворачивается под действием высокой температуры. Протеинами в русском языке принято называть простые белки, состоящие только из аминокислот. Важность протеомики можно представить себе по одному примеру её раннего развития. В начале XX века исследователи обнаружили альтернативные формы инсулина и, таким образом, спасли и продлили миллионы жизней людей, страдающих диабетом. Часто можно прослеживать связь между изменениями белков и их взаимодействием и болезненными состояниями. Таким образом, протеомика может значительно ускорять разработку лекарственных средств и гораздо быстрее вложить в руки пациента новое эффективное лекарство. Сегодня более 95 процентов всех фармакологических средств на рынке нацелены на воздействие на белки. Протеомика может помочь идентифицировать и оценить новые целевые белки гораздо эффективнее и с систематизированным подходом, что, в свою очередь, может ускорить разработку новых диагностик и терапевтических средств. Несмотря на особую важность исследования этих веществ, большая часть работ в биологии во второй половине XX века была сосредоточена на исследованиях генов и ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты). Эти работы базировались на основополагающем открытии, сделанном Джеймсом Уотсоном, Фрэнсисом Криком и Морисом Уилкинзом, которые получили в 1962 году Нобелевскую премию за объяснение двойной спиральной структуры ДНК. Генные исследования и протеомика комплиментарны в том смысле, что гены, составленные из ДНК, определяют производство специфических белков. Однако, как писал в 1998 году исследователь Norman G. Anderson «ДНК — это, на самом деле, не нижняя точка: любой современный учебник биологии объясняет, что белки определяют активную жизнь клетки, в то время как нуклеиновые кислоты представляют собой только план этой активности». Другими словами, биология в действительности реализуется на уровне белков. Наиболее значимый и разрекламированный прорыв последних лет это картирование генома человека, в результате чего создается атлас, включающий от 30 000 до 40 000 генов, определяющих составляющие человеческого тела. По сравнению с этим вызов, стоящий перед протеомикой, значительно серьёзнее. По некоторым оценкам, число белков в человеческом теле около 300 000 или больше — в 10 раз больше, чем количество генов в человеческом теле. Эти белки, конечно, могут взаимодействовать друг с другом, и число таких взаимодействий не поддается подсчету. В то время как определение последовательностей генома человека является основой полномасштабного исследования белков, необходимо помнить, что исследования белков были предметом интереса учёных в течение длительного времени. Исследователи, работающее в протеомике, просто смеются над утверждениями о том, что эта область науки только сейчас появилась. На самом деле, в начале 1980 годов Anderson возглавлял специальную группу индексирования белков человека, которая пыталась проводить систематические исследования протеома человека и развивать аналитические методы, необходимые для этих исследований. Эти попытки натолкнулись на отсутствие как политической поддержки и финансирования, так и ограничений со стороны технологии. Сегодня исследования белков оказались в центре внимания по двум причинам.
Во-первых, геном расшифрован и ускорение протеомных исследований является следующим логическим шагом.
Во-вторых, технология проведения протеомных исследований быстро развивается.
Выводы по II главе
В процессе данного исследования нами были сделаны следующие выводы:
1. Проект по изучению человеческого генома является дним из самых масштабных исследовании структурной геномики.
2. В результате осуществления частных и государственных проектов по структурной геномике были созданы карты геномов.
3.Благодаря появлению и совершенствованию методов транскриптомики получен огромный массив данных о закономерностях контроля экспрессии генов в самых разных аспектах.
4. Протеомика помогает идентифицировать и оценивать новые целевые белки гораздо эффективнее и с систематизированным подходом, что, в свою очередь, может ускорить разработку новых диагностик и терапевтических средств.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Чтобы разобраться в тех многочисленных взаимосвязях, которые существуют между проявлением отдельных вариантов генов и влиянием па этот процесс различных факторов окружающей среды, был создан специальный международный проект — The Environmental Genome Project (Проект: «Геном человека»). Среди множества задач данного проекта главной является, конечно же, изучение влияния окружающей среды па продолжительность жизни, а также на возникновение и развитие различных заболевании человека. В конечном итоге этот проект может оказаться не менее важным и сложным, чем знаменитый и очень дорогостоящий проект по секвенированию генома человека. А в том, что он будет продолжаться по времени значительно дольше, чем геномный проект, нет никакого сомнения.
В процессе курсовой работы были решены все поставленные цели и задачи:
1.Была дана характеристика программы «Геном человека».
2.Описан начальный вариант «Генома человека».
3.Рассмотренны современные направления в исследовании генома человека.
4. Раскрыты значение структурной геномики.
5. Роль метода транскриптомики.
6. Доказана важность науки протеомики.