В.И. Иванов - Генетика (1117686), страница 87
Текст из файла (страница 87)
Итогом и продолжением развития этих исследований явился проект «Геном человека». Как следует из названия этого проекта его цель заключалась в се квенировании всего человеческого генома. Расшифровка генома, состоящего из 3 х 10з п.н. и содержащего 20 — 28 тыс.
генов, завершена в 2003 г., о чем было объявлено 17.04.2003 г. Международным консорциумом по секвенированию генома человека. Знание полной нуклеотидной последовательности генома человека позволит создавать более точные генетические карты и, кроме того, ускорит идентификацию генов, которые были локализованы путем анализа сцепления с конкретным маркером.
К 2001 г. бьно идентифицировано 1,42 миллиона случаев полиморфизма по отдельным нуклеопщам (гбп8!е пис!еогн7е ро!утогрЧзтз, $с7Рз). В)ч)Р-маркеры встречаются с частотой 1 на 500 оснований; опубликована их карта. При изучении генетической восприимчивости к заболеваниям наиболее перспективно использовать внутригенные В)ч)Р, число которых в настоящее время составляет 60 000. Важно, что маркеры встречаются именно в гаплотипах, различающихся между индивидами, и, возможно, разработка карт гаплотипов окажется более перспективным подходом к идентификации генов. Значительная вариабельность по разным видам ДНК-маркеров, отражающая степень изменчивости геномов, предоставляетбольшие возможности для изучения эволюционной истории разных видов организмов. Важнейший элемент геномных исследований — характеристика различных генов, составляющих эти геномы, изучение механизмов их регуляции, взаимодействия друг с другом и с факторами среды в норме и при патологии.
Охарактеризовать таким образом как можно большее количество генов — основная задача функциональной геномикн. Чтобы ответить на вопрос, как функционируют и как регулируются примерно 25 000 генов, составляющих геном человека, необходимы длительные мультидисциплинарные исследовавния, Как говорилось выше, анализ любого генома включает определение нуклеотидной последовательности, белковых продуктов генов, изучение взаимодействия разных генов и белков и механизма регуляции всей системьь После расшифровки генома усилия исследователей фокусируются на изучении белковых продуктов генов. !лало 1П.
!Ьномоно о генамные еехнолнгоо лнл Эгим занимается вротеомика. Ее за!гачо определить всс бслки, сннтсзнрусмыс в клетке, ньшснить их строение, колнчсство, лок;шнзацию, модификацию н мсханнзмы взаимодействия. Ешс одно важное направление функциональной геномнки — тваисквинтомнка— н~учает координированную работу генов, образование первичных транскрнптов, ~ процессы сплайсинга и формирования зрелых мРНК. Благодаря технологии микрочн~ юв удается одновременно анализировать картину транскрипции мРНК со ста тысяч генов. Исследование «гранскриптома» этим методом позволяет установить разлн <ня между экспрессией генов в разных тканях, проанализировать характер экспрессии в разные периоды болезни, а также классифицировать белки — на секретируемые н связанные с мембранами (определяя положение их мРНК).
В рамках еше одного направления функциональной геномики — цитомики — исследуют генетические механизмы и генетический контроль клеточной дифференцировки и гистогенеза, а также образования субклеточных структур. ТЬхнологии, позволяющие анализировать молекулярные механизмы путем сран- ~ ~ения генов нли их продуктов в разных органах и тканях, а также геномов различных организмов, развиваются в рамках сравнительной геномикя.' Так, сравнения белковых последовательностей внутри и между видами организмод помогают получить информацию об их потенциальных функциях. Однако при неудаче простого сравнительного анализа, основанного на гомологии с другими белками и(или на их трехмерном строении, определяют разные компоненты белковых комплексов и!или клсточных структур перед тем, как нх истинная функция станет очевидной.
Изучение координации внутри клетки и организма действия пакетов генов путем сравнснио геномов разных видов основано на том, что жизненно важные регуляторные функции сохранились у многих видов организмов на протяжении эволюции. Например, информация о регуляции клеточного цикла, необходимая для понимания про~ 1сссо канцерогенеза у человека, была получена путем сравнения с аналогичными процессами у дрожжей. Избирательная инактивация у мышей позволила определить фу~|к|гни многих эффекторов иммунной системы и регуляторов ранних стадий кронс пюрения. Параллельно с программой «Геном человека» шла работа по секвеннровинню гсномов организмов, имеюших значение для здоровья и жизнеобеспечения челоиска. Такая информация необходима, чтобы наиболее эффективно использовать знания, полученные при разработке проекта «Геном человека» . Наибольший успех достигнут в секвеннрованин геномов патогенных для чслове ка организмов и переносчиков заболеваний, что имеет непосредственное приложс цие к профилактике, диагностике и лечению инфекционных и трансмиссн нных за болеваний.
Уже секвенировано или частично секвеннровано более 30 геномов важ ных бактерий и паразитов, среди которых НаегнорЬП1ол 1нПиеогае, Вас«Ьапонусьз и гг «!го«, МусоЬасгег1от гоЬегсо!ол1л, Сотру!оЬас!егу«1онб Б«Ьег1«Ь!а соП, И!Ьггв «Ьо1«пн МусоЬас!ег!от !ергае, 1уе!иег1а тетнСП!Ыи, Вггоргососсол рнеотон1ае, уегтн!о рсп» ЮоЬнонедо Пр/итог!от. В ближайшие 2 — 4 года ожидается завершение проектоо ~ и сг квеннрованию более 100 других видов, среди которых Р1алгноП1от ~а!с!рагин СебЬтонга, Тпранолоти Ьгосеб ТПринолота сгиб, Алрегх1Пилуонойагол, ВисП1о«онгЬго Ссквеннрованы практически все гвномы вирусов и почти все белок-коднрующг Час»в, ! Обличая генгтика районы геномов прокариот.
Расшифровка вирусных щпомов, знание механизмов инфи~гирования, репликации и формирования пюных вирусных частиц, позволяют проектировать новые антивирусные лекарственные препараты, которые разрушают вирусный геном, мешая синтезу белков или блокируя передачу вируса из клетки в клетку. Широкое использование ПЦР для идентификации организмов, трудно выращиваемых в культуре, неоценимо для диагностики и контроля инфекционных заболеваний. Например, ПЦР-метод позволяет отслеживать и оценивать активность инфекционного процесса до и по ходу лечения при вирусном гепатите С.
С помощью микрочипов можно изучать экспрессию различных наборов генов у микробов и паразитов на разных фазах инфекции, анализировать механизмы вирулентности и устойчивости патогенов к защитным механизмам хозяина и лекарственным средствам. Информация о характере генной экспрессии на разных стадиях клеточного цикла у патогенных микроорганизмов, обнаружение генов их вирулентности позволяет выявить новые точки возможного приложения лекарственной терапии. С помощью этого подхода, а также данных по секвенированию генома Р!аичог(гят уа1с1- лягив, удалось выявить блокатор ключевого для Р!аопойят~а!с!рагит, метаболического пути, называемого ООХР.
Данный путь характерен для всех растений и бактерий, но отсутствует у человека. Блокатор ООХР-пути — препарат фосмидомицин— эффективен против полирезистентных к хининовым препаратам штаммов плазмодия н является родоначальником нового класса антималярийных лекарственных средств. Секвенирование геномов патогенных организмов предоставляет информацию и о ~ ишых генах с неизвестной функцией, которые могут быть использованы для разработки не только новых классов диагностикумов и лекарственных средств, но и вакцин. Рак, при секвенировании генома вирулентного штамма !Че1«тел!а телглх11ЫМ ~руины В, приводящего к гнойному менингиту, было определено свыше 500 поверхностно-экспрессируюшихся или секретирующихся белков (поверхностных ангите~ юв).
Соответствующие им последовательности ДИК были клонированы и экспресси рованы в бактериях, а продукты экспрессии, предположительно являющиеся значимымии поверхностными антигенами, использованы для иммунизации мышей. В результате появились две высоко устойчивые вакцины-кандидаты. В настоягцее время вакцины против !Четег1а тел!пх11Ыгз групп А и С, широко используются в практике и присутствуют в календаре прививок.
Продолжаются испытания на модельных объектах, в частности на мышах, кандидатных противотуберкулезных вакцин, одна из которых представляет собой фрагмент ДНК, кодирующий белок теплового шока М. 1«Ьегси1ог1г (генная иммунизация). Эта вакцина не только защищает здоровых мьппей от болезни, но и лечит уже инфицированных.
Предварительное клиническое тестирование проходят и другие вакцины, основанные на ДНК: среди них вак!гины для профилактики малярии, В настоящее время у животных проводится гещ ьщ иммунизация для выработки иммунитета к некоторым вирусным патогенам (В И Ч, вирусы гепатита, герпеса, бешенства) и малярийному плазмодию. Определение полной нуклеотидной последовательности ДНК комара АлорЬе1ьт хаглЫае, (переносчика малярии) позволит выявить различия в геномах комаров, связанные со способностью к передаче заболевания. Полученную информацию можно исполыоватьдля «конструирования» с помощью транспозонов таких особей, у кото- !да«и И Геиомики и гснимпмс тсхиилигин 365 рых эгь способность снижена.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
