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.