Медицинская генетика, методы генетики
Изучение генома человека

Изучение генома человека вступает в новую фазу

Оригинал статьи опубликован на сайте "Элементы"

Автор - Александр МАРКОВ

Участники международного научного проекта ENCODE, созданного 4 года назад с целью максимально полной расшифровки информации, закодированной в геноме человека, сообщили о завершении первого этапа работы. Более 300 исследователей из США и других стран провели детальный анализ структуры и функции одной сотой части человеческого генома (30 млн пар оснований из 3 млрд). В клетках человека обнаружено неожиданно большое разнообразие транскриптов — молекул РНК, синтезированных на матрице геномной ДНК. Выяснилось, что первичному прочтению (транскрипции) подвергается 80% генома, несмотря на то, что кодирует белки лишь 2% генома. Этот и другие результаты говорят о том, что механизмы функционирования генома сложнее, чем принято считать, и сам «язык», на котором записана наследственная информация, нам еще не до конца понятен.

 

 

 

 

Схематическое изображение человеческого генома: половые хромосомы X и Y и 22 неполовые хромосомы (аутосомы). Синими черточками обозначены участки, проанализированные участниками проекта ENCODE

Хотя геном человека был объявлен «прочтенным вчерне» еще в 2000-2001 гг., а в 2003-2004 гг. заговорили о «почти совсем полном прочтении», наука по-прежнему далека от полного понимания закодированной в геноме информации. Для решения этой глобальной задачи в 2003 году Национальным институтом по изучению генома человека (National Human Genome Research Institute, NHGRI) был запущен проект ENCODE (Encyclopedia of DNA Elements), объединивший сотни ученых и десятки научных коллективов из США и других стран.

Задача-максимум, стоящая перед участниками проекта, состоит в том, чтобы выяснить, зачем нужен и что кодирует каждый из 3 млрд нуклеотидов человеческого генома. Причем выяснить не только теоретически, in silico (путем компьютерного анализа последовательностей ДНК), но и подтвердить результаты экспериментально. До решения этой задачи, разумеется, еще очень далеко. Пока же ученые отрапортовали о завершении первого этапа работы, целью которого была в основном отработка методик и проба сил.

Ученые использовали весь обширный арсенал средств и методов современной генетики, геномики и молекулярной биологии. В частности, широко использовалось сравнение человеческого генома с геномами других млекопитающих (см.: Геном макака резуса расскажет об эволюции человека, «Элементы», 19.04.2007; Прочтение генома опоссума доказало ключевую роль транспозонов в эволюции млекопитающих, «Элементы», 13.05.2007). Такое сравнение позволяет выявить «консервативные», то есть схожие у разных видов участки генома. Консерватизм обычно свидетельствует о функциональной важности данного участка (см.: Сравнение геномов человека и мыши помогло обнаружить новый способ регуляции работы генов, «Элементы», 21.04.2007).

Но главным «коньком» проекта ENCODE является тотальный анализ транскриптома, то есть тех молекул РНК, которые синтезируются клеткой на матрице геномной ДНК в ходе транскрипции — «прочтения» генетической информации. Напомним, что информация, закодированная в классических белок-кодирующих генах, реализуется в два этапа: сначала на матрице ДНК синтезируется РНК (транскрипция), затем на матрице РНК синтезируется белок (трансляция).

Ранее уже было известно, что только 2% генома человека кодируют белки. Лишь эти два процента генетического «текста» подвергаются не только транскрипции, но и трансляции. Было известно и то, что транскрипции подвергаются также и многие нетранслируемые участки генома. Это, во-первых, гены функциональных РНК (транспортных, рибосомных и разнообразных регуляторных), во-вторых — интроны, некодирующие «вставки», имеющиеся в большинстве белок-кодирующих генов. Перед трансляцией интроны вырезаются из молекул РНК (это называется сплайсингом). Одно из главных достижений проекта ENCODE состоит в том, что наконец удалось выяснить, какая доля геномной ДНК подвергается транскрипции в человеческих клетках. Оказалось — целых 80%, гораздо больше, чем предполагалось. До начала выполнения проекта было известно, что в той сотой части генома, которую предстояло изучить, есть 8 генов нетранслируемых РНК. Оказалось, что в действительности их тысячи.

Исследователи пока не могут точно сказать, какую функцию выполняют все эти транскрипты. Не исключено, что некоторые из них не выполняют никакой специальной функции и являются всего лишь побочным продуктом деятельности ферментов РНК-полимераз — деятельности, которая, вероятно, является отчасти хаотической (о хаотических аспектах работы некоторых белков см.: Работу регуляторного белка впервые пронаблюдали под микроскопом, «Элементы», 31.05.2007; Разгадан механизм движения «шагающего белка», «Элементы», 29.05.2007). Но многие из обнаруженных транскриптов все-таки зачем-то нужны. Это подтверждается тем, что в них имеются консервативные участки, почти одинаковые у человека и мыши.

Изучение транскриптов, считанных с обычных белок-кодирующих генов, тоже преподнесло сюрпризы. Всего в пределах изученного участка генома находится 400 таких генов. Более чем у 80% из них анализ транскриптов выявил наличие неизвестных ранее функциональных фрагментов — экзонов (экзонами, в отличие от интронов, называют те участки гена, которые кодируют белок). Некоторые из этих экзонов, как выяснилось, находятся в геномной ДНК на расстоянии тысяч пар нуклеотидов от всех остальных экзонов того же гена, иногда они даже оказываются внутри другого гена. То, что гены высших организмов состоят из кодирующих кусочков-экзонов, разделенных некодирующими вставками-интронами, было известно давно, но никто не знал, что экзоны многих человеческих генов находятся так далеко друг от друга и так причудливо разбросаны. Более того: были обнаружены транскрипты, содержащие экзоны двух разных генов.

Всё это заставляет признать, что мы до сих пор не очень хорошо представляем себе, что же такое ген и как он работает. Некоторые из участников проекта позволили себе даже высказаться в прессе в том смысле, что, мол, ген — понятие отчасти устаревшее, а на самом деле фундаментальными единицами генома являются транскрипты (как сказал кто-то из теоретиков — «мы до сих пор живем в мире РНК»). Другие не согласны с этим: по их мнению, ген остается центральным объектом молекулярной биологии, только вот определение этого понятия нужно подкорректировать.

В ходе выполнения проекта исследователи разработали целый ряд новых методик, которые пригодятся им в дальнейшем — например, научились гораздо лучше искать регуляторные участки ДНК, в том числе сайты начала транскрипции (промоторы) — последовательности нуклеотидов, сигнализирующие РНК-полимеразам о том, что в этом месте следует начинать транскрипцию. До начала выполнения проекта ENCODE в этой части генома человека было известно 532 промотора, сейчас их уже 775, и вдобавок много предположительных, ожидающих экспериментального подтверждения.

Назовем еще некоторые из полученных результатов:

Гистоны — специальные белки, на которые «наматывается» геномная ДНК в клеточном ядре — определенным образом модифицируются вблизи сайтов начала транскрипции и других регуляторных элементов; по характеру этих модификаций можно даже предсказывать наличие тех или иных регуляторных элементов в данном участке ДНК.

Примерно 5% нуклеотидов в геноме млекопитающих безусловно находятся под действием стабилизирующего (очищающего) отбора, иными словами, они консервативны — темп их эволюционных изменений сильно замедлен.

Для 60% этих консервативных оснований имеются экспериментальные подтверждения наличия функции — то есть они действительно зачем-то нужны, что-то кодируют.

Многие фрагменты ДНК с экспериментально подтвержденной функциональной ролью не являются, однако, эволюционно консервативными — последовательность нуклеотидов в них быстро менялась в ходе эволюции млекопитающих. По-видимому, многие из этих участков кодируют функции, не являющиеся жизненно важными. Такие участки могут служить хорошим «материалом для отбора». Кстати, сами исследователи именно этот результат считают наиболее неожиданным: раньше думали, что практически всё функциональное в геноме должно быть консервативным.

Функциональные фрагменты ДНК имеют разную степень вариабельности в пределах человеческой популяции: одни из них почти одинаковы у всех людей, другие могут очень сильно различаться.

Стоимость первого этапа исследований составила $42 млн. На продолжение работы NHGRI намерен выделять $23 млн ежегодно. Предполагается, что через 4 года весь геном человека будет подвергнут столь же глубокому анализу, как и изученная на сегодняшний день сотая часть. Ускорение и удешевление процесса будет обеспечено за счет новых методик, разработанных участниками проекта.

Источники:
1) The ENCODE Project Consortium. Identification and analysis of functional elements in 1% of the human genome by the ENCODE pilot project (полный текст — Pdf, 4,5 Мб) // Nature. 2007. V. 447. P. 799–816.
2) Elizabeth Pennisi. DNA Study Forces Rethink of What It Means to Be a Gene // Science. 2007. V. 316. P. 1556–1557.


просмотров: 2810
Search All Amazon* UK* DE* FR* JP* CA* CN* IT* ES* IN* BR* MX
Search All Ebay* AU* AT* BE* CA* FR* DE* IN* IE* IT* MY* NL* PL* SG* ES* CH* UK*
Таблетка коврик Компьютер для детей Kid Изучение английского языка Учить игрушки

$5.88
End Date: Aug-02 21:35
Buy It Now for only: US $5.88
Buy it now |
Изучение строения скелета лошади в военной академии Сен-Сир. L'Album militaire

$19.25
End Date: Jul-22 05:30
Buy It Now for only: US $19.25
Buy it now |
Изучение шариата в Дагестане. Le Caucase pittoresque князя Гагарина, л. L, Париж

$40.11
End Date: Aug-11 06:35
Buy It Now for only: US $40.11
Buy it now |
Виньетка к письму «Изучение немецкой литературы». Заботившийся о развитии

$12.83
End Date: Jul-22 05:17
Buy It Now for only: US $12.83
Buy it now |
Imperial RUSSIA Изучение ДРЕВНЕ-РУССКОЙ КНИЖНОСТИ Ancient Russian BOOK-LEARNING

$69.00
End Date: Aug-11 07:57
Buy It Now for only: US $69.00
Buy it now |
1904 Изучение Третичных Слоев Кавказа RUSSIAN Tertiary Layers in Caucasus XXIV 4

$31.99
End Date: Aug-02 23:16
Buy It Now for only: US $31.99
Buy it now |
1928 Изучение читателя. Russian book.

$30.00
End Date: Aug-01 07:59
Buy It Now for only: US $30.00
Buy it now |
Alexander Piatigorsky Введение в изучение буддийской философии Hardcover Rus

$8.50
End Date: Jul-17 19:52
Buy It Now for only: US $8.50
Buy it now |
Search Results from AllSoft: новости

Сан-Франциско ждет! Вы — Маркус, блестящий хакер, объединяетесь с DedSec, чтобы противостоять ctOS 2.0, системе глобального контроля. Сокрушите ее, это будет взлом века!
Первым покупателям — скидка 250 рублей! Успей купить первым! 


подробнее»
181528

PrintStore Pro — программа для учета расходных материалов и оборудования. Просчитывает запас каждого картриджа в каждом принтере и помогает сформировать заказ на следующий период. Поддерживает учет перезаправок. Учитывает при всех операциях совместимость принтеров и картриджей. Хранит историю всех действий с картриджами и принтерами, позволяет создавать множество отчетов.


подробнее»
123795

Fax Voip T38 Fax & Voice — факс и автоответчик для вашей SIP/H.323/ISDN сети. Виртуальные голосовые факс модемы. Поддержка T.38, Fax поверх G.711 и CAPI факс. Одновременные SIP регистрации, маршрутизация вызовов, цветные факсы. Совместимость со стандартными факс программами. Fax Voip принтер, Консоль Fax Voip для управления факсами. Сохранение входящих факсов в TIFF/PDF/SFF файлы. Маршрутизация входящих факсов: E-mail, Сохранить в папке, Печать. Факс по запросу. Отправка факса через e-mail (Почта-на-факс) и получение факсов на e-mail (Факс-на-почту).


подробнее»
139103

Fax Voip T38 Fax & Voice — факс и автоответчик для вашей SIP/H.323/ISDN сети. Виртуальные голосовые факс модемы. Поддержка T.38, Fax поверх G.711 и CAPI факс. Одновременные SIP регистрации, маршрутизация вызовов, цветные факсы. Совместимость со стандартными факс программами. Fax Voip принтер, Консоль Fax Voip для управления факсами. Сохранение входящих факсов в TIFF/PDF/SFF файлы. Маршрутизация входящих факсов: E-mail, Сохранить в папке, Печать. Факс по запросу. Отправка факса через e-mail (Почта-на-факс) и получение факсов на e-mail (Факс-на-почту).


подробнее»
141754

Retouch Pilot — программа для удаления изъянов с фотографий, таких как царапины, мелкие пятна и другие мелкие дефекты, существующие на фото или полученные при сканировании. Вы можете удалять целые объекты, попавшие случайно в кадр, а также инструментом пластика изменять форму и пропорции. Программа позволяет ретушировать изъяны кожи - пятнышки, морщинки и др..


подробнее»
26516

R-Studio — эффективное программное обеспечение, позволяющее восстанавливать данные с жестких дисков, CD, DVD, дискет, USB дисков, ZIP дисков и устройств флеш-памяти.


подробнее»
88115

Сборка электронных каталогов автозапчастей включает в себя грузовые автомобили Европы и Китая. В сборку включена программа Tecdoc, позволяющая подобрать не оригинальные запчасти.


подробнее»
183206

Sound Pilot озвучивает клавиатуру. Каждое прикосновение к клавиатуре рождает звук, который разнообразит процесс набора текста, развлекает и снижает утомляемость.


подробнее»
78205
Search Results from «Озон» Медицинская литература
 
Карл Циммер Микрокосм. E. coli и новая наука о жизни Microcosm: E. coli and the New Science of Life
Микрокосм. E. coli и новая наука о жизни
Цитата
"В начале XX в. ученые, стремясь познать природу жизни, начали исследовать безвредные штаммы E. coli. И кое-кому из них уже в конце первого десятилетия пришлось съездить в Стокгольм за Нобелевскими премиями, присужденными за эти работы. Позже новые поколения ученых пытались разобраться в устройстве E. coli. Они тщательно изучили большую часть из четырех с чем-то тысяч генов этого микроорганизма и открыли новые законы жизни.

Именно на примере E. coli мы начинаем понимать, как гены согласованно работают, поддерживая жизнь, и как жизнь попирает стремление Вселенной к беспорядку и хаосу. E. coli - одноклеточный микроорганизм и как таковой имеет на первый взгляд мало общего с представителями высокоорганизованных видов, таких как наш. Но ученые продолжают находить все новые и новые параллели между нами".

Карл Циммер



О чем книга
E. coli, или кишечная палочка, - микроорганизм, с которым мы сталкиваемся практически ежедневно, но который при этом является одним из важнейших инструментов биологической науки. С ним связаны многие крупнейшие события в истории биологии, от открытия ДНК до новейших достижений генной инженерии. E. coli - самое изученное живое существо на Земле. Интересно, что E. coli - общественный микроб.

Почему книга достойна прочтения
Автор проводит удивительные и тревожные параллели между жизнью E. coli и нашей собственной жизнью. Он показывает, как этот микроорганизм меняется практически на глазах исследователей, раскрывая перед их изумленным взором миллиарды лет эволюции, закодированные в его геноме.

Для кого эта книга
Для всех интересующихся биологией, тайнами природы человека и новой наукой о жизни.

Кто автор
Карл Циммер - один из лучших научных журналистов, постоянный участник научно-популярных программ, автор нескольких бестселлеров, в том числе переведенных на русский язык: "Паразит - царь природы: Тайный мир самых опасных существ на Земле" и "Эволюция: Триумф идеи". Неизменный интерес публики вызывают его публикации в New York Times, Discover, National Geographic, Natural History, Nature и Science. Лауреат многочисленных премий, в том числе премии за научную журналистику Американской ассоциации содействия развитию науки. Живет в Нью-Йорке.

Ключевые понятия
E.coli, кишечная палочка, микроорганизмы, биология, человек, эволюция, общество, наука, микрокосм....

Цена:
639 руб

Поль де Крюи Охотники за микробами Microbe Hunters
Охотники за микробами
?Эта книга входит в сотню лучших научно-популярных книг всех времен и народов. Она была издана в 1926 году, переведена на все языки мира и до сих пор регулярно переиздается и пользуется огромным успехом у читателей. Критики называют ее "историей научного поиска, которая читается как самый увлекательный роман".
Новые и новые поколения читателей открывают для себя историю первых микробиологов, вступивших в борьбу с извечными врагами человечества - болезнетворными микробами....

Цена:
171 руб

Основы генетики человека
Основы генетики человека
Генетика человека - одна из наиболее трудных и вместе с тем ответственных областей генетики. Вопросы практического характера преобладают в ней над теоретическими. Однако ответственное разрешение медицинских проблем невозможно без углубленного и детального знания основ генетической теории. Книга К.Штерна дает прежде всего обстоятельное изложение этих основ. Изложение ведется в общедоступной форме, постепенно подводя читателя к пониманию более специальных и сложных разделов, которые требуют некоторого умственного напряжения.
Книга рассчитана прежде всего на врачей, которые занимаются медициной не только практически, но и научно. Она сослужит службу и как руководство и как справочник профессорам и преподавателям медицинских факультетов и институтов, а также аспирантам, готовящимся для научной и преподавательской работы.
Приложенные к книге дополнения дают читателю представление о достижениях антропогенетики за пятилетие....

Цена:
639 руб

Проблемы радиационной генетики
Проблемы радиационной генетики
Необходим глубокий теоретический анализ сущности процессов взаимодействия радиации с веществами, составляющими наследственные структуры, идущих на фоне всех процессов обмена веществ. Следуя этим задачам, наша наука и на этом ответственном участке выходит на передовые позиции в мире.
В данной книге автор сделал попытку осветить главные проблемы радиационной генетики....

Цена:
519 руб

Блики на портрете
Блики на портрете
Расшифровка генетического кода, защита от инфекционных болезней и патент на совершенную фиксацию азота, проникновение в тайну злокачественного роста и извлечение полезных ископаемых из морских вод — неисчислимы сферы познания и практики, где изучение микроорганизмов помогает добиваться невиданных и неслыханных результатов... О достижениях микробиологии, о завтрашнем дне этой науки рассказывает академик АМН СССР О.Бароян....

Цена:
144 руб

Р. Дитерт Человеческий суперорганизм. Как микробиом изменил наши представления о здоровом образе жизни
Человеческий суперорганизм. Как микробиом изменил наши представления о здоровом образе жизни
Каждый из нас представляет собой суперорганизм, состоящий из тысяч разновидностей бактерий, а результаты последних научных исследований подтверждают: объявленная в ХХ веке война со всеми микробами без разбора — это война с самими собой. Родни Дитерт, авторитетный американский микробиолог, более 35 лет изучавший воздействие различных внешних факторов на иммунную систему, наглядно демонстрирует, как посредством небольших изменений в рационе и поведении можно приручить свой микробиом и заставить наших биологических партнеров служить нам верой и правдой долгие годы....

Цена:
424 руб

Биохимическая индивидуальность. Основы генетотрофной концепции
Биохимическая индивидуальность. Основы генетотрофной концепции
Москва, 1960 год. Государственное издательство иностранной литературы.
Издательский переплет. Сохранность хорошая.
Книга президента американского химического общества известного биохимика Роджера Уильямса посвящена одному из наиболее актуальных вопросов не только современной биохимии, но и биологии в целом, а именно пределам биохимической изменчивости организма человека и роли этой изменчивости в процессах жизнедеятельности, а также в возникновении различных заболеваний. Большое значение имеет проводимая автором критика широко распространенного в США и некоторых других странах мнения о том, будто бы с наследственными заболеваниями бороться невозможно. Большой интерес, в особенности для фармакологов и врачей, представляют собранные в книге данные об индивидуальной чувствительности людей и животных к различного рода ядам и фармакологическим препаратам, о различном влиянии температуры и изменений в атмосферном давлении на процессы обмена, об извращениях во вкусовой чувствительности и т.д.
Книга предназначена для широких кругов биологов и врачей....

Цена:
494 руб

Мама, папа и я
Мама, папа и я
В роду Иоганна Себастиана Баха было 56 талантливых музыкантов, и из этого многие делают справедливый вывод, что талант — свойство врожденное, вдобавок передаваемое по наследству.
Но как тогда быть с Толстыми, в роду которых «Бахом» оказался лишь один Лев Николаевич? Почему дети в одно и то же время и похожи и не похожи на своих родителей? И можем ли мы, мамы и папы, или мы, произведения наших мам и пап, вмешаться в соотношение похожести — непохожести, изменив его в свою пользу?
Если не можем, то почему с этой задачей ловко справляются селекционеры, «переделывающие» наследственность животных и растений?
Если можем, то почему наши современники в числе гораздо меньшем, чем это хотелось бы, дотягивают до того совершенства, к которому человечество упорно стремится тысячелетиями? И что в конце-то концов может и должен сделать каждый из нас, волей-неволей выступающий в одной из трех ролей жизненной коллизии «мама, папа и я», чтобы коллизия эта оказалась со счастливым исходом?
Мы надеемся, что ваше мнение на этот счет будет более твердым и менее ошибочным, если вы познакомитесь с предлагаемой книгой....

Цена:
171 руб

Нуклеиновые кислоты Progress in Nucleic Acid Research
Нуклеиновые кислоты
Книга представляет собой логическое продолжение двух книг "Нуклеиновые кислоты", выпущенных Издательством иностранной литературы в 1957 и 1962 гг. Значение подобных обзорных изданий, особенно в столь бурно развивающейся области, как исследование нуклеиновых кислот, чрезвычайно велико.
Отдельные обзоры посвящены механизму ферментативного синтеза ДНК, роли и макромолекулярной структуре РНК, анализу различных аспектов проблемы биосинтеза РНК, новейшим данным по проблеме кодирования, методам исследования макромолекулярной структуры и свойств ДНК и РНК.
Книга предназначена для широкого круга научных работников, студентов и аспирантов - биохимиков, биофизиков, цитологов, генетиков, вирусологов, а также для химиков и физиков, занимающихся биологией....

Цена:
599 руб

Наследственность человека
Наследственность человека
В брошюре рассказано о механизме передачи наследственных признаков, взаимодействии генов, причинах изменения наследственности.

Брошюра рассчитана на широкий круг читателей....

Цена:
113 руб

2007 Copyright © GenDNA.ru Мобильная Версия v.2015 | PeterLife и компания
Пользовательское соглашение использование материалов сайта разрешено с активной ссылкой на сайт
Яндекс.Метрика Яндекс цитирования