Žmogaus genomo projektas: tylūs žmogaus genomo projekto bruožai ir tikslai
Perskaitykite šį straipsnį, kad sužinotumėte apie tylias žmogaus genomo projekto savybes, tikslus, programas ir būsimus iššūkius!
Kiekvienas žmogus turi tapatybę, kuri yra dėl genetinės makiažo. Du asmenys nėra panašūs (išskyrus dvigubus dvynius), nes jie skiriasi savo genetine forma.
Image Courtesy: img.mit.edu/newsoffice/images/article_images/original/20130103132743-0.jpg
Genetiškos sudėties skirtumai atsiranda dėl jų DNR nukleotidų sekų skirtumų. Todėl mokslininkai visada siekė nustatyti žmogaus genomą. Genų inžinerijos metodų pažanga leido išskirti ir klonuoti DNR gabalus ir nustatyti šių fragmentų nukleotidų sekas.
Todėl 1990 m. JAV Energetikos departamentas ir Nacionalinis sveikatos institutas pradėjo ir koordinavo žmogaus genomo, vadinamo HGP arba Žmogaus genomo projektu, sekos nustatymo projektą. Welcome Trust (Jungtinė Karalystė) prisijungė prie projekto kaip pagrindinis partneris. Vėliau prisijungė ir Japonija, Prancūzija, Vokietija, Kinija ir kai kurios kitos šalys.
HGP yra mega projektas, apimantis daug pinigų, pažangiausių technologijų, daug kompiuterių ir mokslininkų darbe. Projekto mastą galima įsivaizduoti, kad jei bp sekos nustatymo kaina yra 3 doleriai, Зх 10 9 bp sekos nustatymas kainuotų milijardą dolerių. Jei duomenys bus saugomi knygose, kiekviena knyga turi 1000 puslapių, o kiekviename puslapyje yra 1000 raidžių, reikės apie 3300 knygų. Čia bioinformatikos duomenų bazės ir kiti didelio greičio skaičiavimo įrenginiai padėjo analizuoti, saugoti ir gauti informaciją.
Tikslai:
HGP nustatė šiuos tikslus.
1. Nustatykite visų žmogaus genomo bazinių porų seką ir skaičių.
2. Nustatyti visus žmogaus genome esančius genus.
3. Nustatykite visų genų funkcijas.
4. Nustatykite įvairius genus, kurie sukelia genetinius sutrikimus.
5. Nustatykite genetinį ryškumą ir imunitetą įvairiems sutrikimams.
6. Laikykite informaciją duomenų bazėse.
7. Pagerinti duomenų analizės priemones.
8. Išsiaiškinkite HGP metu sukurtos technologijos perdavimo pramonėje galimybes.
9. Projektas gali sukelti daug etikos, teisinių ir socialinių klausimų (ELSI), kuriuos reikia spręsti ir išspręsti.
Projektas buvo užbaigtas 2003 metais. 2001 m. Vasario 12 d. Buvo paskelbtas oficialus pranešimas apie projekto užbaigimą. Tačiau paskelbus atskirų chromosomų sekvenavimą, 2006 m. Gegužės mėn. Buvo baigtos nukleotidų sekų priskyrimas I chromosomoms.
Metodika:
Genomo analizei taikomi dviejų tipų metodai:
(i) Nustatyti visus genus, kurie yra išreikšti kaip RNR išreikštos sekos žymės arba EST
(ii) viso genomo seka (tiek koduojantys, tiek nekoduojantys regionai) ir vėliau priskiriant skirtingus regionus su funkcijomis - seka anotacija.
HGP laikėsi antrosios metodikos, apimančios šiuos veiksmus.
i) Visa ląstelės DNR išskiriama ir atsitiktinai suskaidoma į fragmentus, \ t
ii) jie įterpiami į specializuotus vektorius, tokius kaip ВАС (bakterinės dirbtinės chromosomos) ir YAC (mielių dirbtinė chromosoma),
(iii) fragmentai yra klonuojami tinkamose šeimose, tokiose kaip bakterijos ir mielės. PCR (polimerazės grandininė reakcija) taip pat gali būti naudojama DNR fragmentų klonavimui arba kopijų gamybai, \ t
(iv) fragmentai sekvenuojami kaip anotuotos DNR sekos (metodologijos nuokrypis, sukurtas dvigubo Nobelio laureato, Frederiko Sangerio),
(v) Tada sekos buvo išdėstytos remiantis tam tikrais persidengiančiais regionais. Dėl to reikėjo suskirstyti fragmentus, skirtus sekimui,
(vi) sekos lyginamos naudojant kompiuterines programas.
(vii) Tada sekos buvo anotuotos ir priskirtos skirtingoms chromosomoms. Visos žmogaus chromosomos buvo sekvenuojamos, 22 autosomos, X ir Y. I chromosoma paskutinį kartą buvo sekvenuota 2006 m. Gegužės mėn. (Viii) Naudojant polimorfizmą mikrosateliuose ir restrikcijos endonukleazės atpažinimo vietose, genetiniai ir fiziniai žemėlapiai. genomas.
Pagrindinės žmogaus genomo savybės:
1. Žmogaus genomas turi 3, 1647 mlrd. Nukleotidų bazinių porų.
2. Vidutinis geno dydis yra 3000 bazinių porų. Didžiausias genas yra Duchenne raumenų distrofija X-chromosomoje. Ji turi 2, 4 mln. (2400 kg) bazinių porų. B-globinas ir insulino genai yra mažiau nei 10 kilobazių.
3. Žmogaus genomas susideda iš maždaug 30 000 genų. Anksčiau buvo apskaičiuota, kad joje yra 80 000 - 100 000 genų. Žmogaus genų skaičius yra maždaug toks pat, kaip ir pelės. Devynios dešimtosios genų yra identiškos pelei. Mes turime daugiau nei du kartus daugiau vaisių (Drosophila melanogaster) ir šešis kartus daugiau genų nei bakterijų Escherichia coli.
Genomo ar genų skaičiaus dydis nesusijęs su kūno organizmo sudėtingumu, pvz., Lily turi 18 kartų daugiau DNR nei žmogaus genomas, tačiau gamina mažiau baltymų nei mes, nes jos DNR turi daugiau intronų ir mažiau eksonų.
4. I chromosomoje yra 2968 genų, o Y-chromosoma turi 231 geną. Jie yra maksimalūs ir minimalūs žmogaus chromosomų genai.
5. Daugiau nei 50% aptiktų genų funkcija nežinoma.
6. Mažiau nei 2% genomo sudaro struktūrinius genus, kurie koduoja baltymus.
7. 99, 9% nukleotidų bazių yra lygiai tokie patys visuose žmonėse.
8. Tik 0, 1% žmogaus genomo, turinčio apie 3, 2 mln. Nukleotidų, atspindi žmogui pastebėtą kintamumą.
9. Maždaug 1, 4 mln. Vietų atsiranda atskirų nukleotidų skirtumų, vadinamų SNP (snips) arba vieno nukleotido polimorfizmu. Jie gali padėti rasti chromosomų vietas ligų sukeltoms sekoms ir atsekti žmogaus istoriją.
10. Pakartotinės arba pasikartojančios sekos sudaro didelę žmogaus genomo dalį. Yra apie 30 000 minisatelitinių lokų, kurių kiekvienas turi 11-60 bp kartojimą tandemiškai iki tūkstančio kartų. Tai yra apie 2 000 000 mikrosatelių, kurių kiekvienas turi iki 10 bp, kartojant 10-100 kartų.
11. Pasikartojančios sekos yra nukleotidų sekos, kurios kartojasi daug kartų, kartais šimtus tūkstančių kartų. Jie neturi tiesioginio kodavimo funkcijos, bet teikia informaciją apie chromosomų struktūrą, dinamiką ir evoliuciją.
12. Maždaug 1 mln. Trumpų 5-8 bazinių porų pakartotinių sekų kopijos suskirstytos aplink centromerus ir netoli chromosomų galų. Jie atstovauja šiukšlių DNR.
Programos ir ateities iššūkiai:
1. sutrikimai:
Daugiau kaip 1200 genų yra atsakingi už bendras širdies ir kraujagyslių ligas, endokrinines ligas (pvz., Diabetą), neurologinius sutrikimus (pvz., Alzheimerio liga), vėžį ir daug daugiau.
2. Vėžys:
Vykdomos pastangos nustatyti genus, kurie pakeis vėžines ląsteles į įprastą.
3. Sveikatos priežiūra:
Tai parodys sveikesnio gyvenimo, dizainerio narkotikų, genetiškai modifikuotų dietų ir galiausiai mūsų genetinės tapatybės perspektyvas.
4. Sąveika:
Bus galima ištirti, kaip įvairūs genai ir baltymai veikia kartu tarpusavyje sujungtame tinkle.
5. Audinių tyrimas.
Visi genai ar transkriptai tam tikrame audinyje, organe ar naviklyje gali būti analizuojami, kad būtų žinoma jame atsiradusios priežastys.
6. Nežmoniški organizmai:
Informacija apie nežmogiškų organizmų gamtinius pajėgumus gali būti naudojama sprendžiant sveikatos priežiūros, žemės ūkio, energijos gamybos ir aplinkosaugos problemas. Dėl to buvo surūšiuoti keli modeliniai organizmai, pvz., Bakterijos, mielės Coenorhabditis elegans (laisvai gyvenantis nematogeninis nematodas), Drosofila (vaisingai), Ryžiai, Arabidopsis ir kt.
