Направления геномики

Онлайн школа английского языка нового поколения. Более 7 лет предоставляет обучение английскому языку по Skype (Скайп) и является лидером данного направления! Основные преимущества:

  • Вводный урок бесплатно;
  • Большое число опытных преподавателей (нейтивов и русскоязычных);
  • Курсы НЕ на определенный срок (месяц, полгода, год), а на конкретное количество занятий (5, 10, 20, 50);
  • Более 10 000 довольных клиентов.
  • Стоимость одного занятия с русскоязычным преподавателем - от 600 рублей, с носителем языка - от 1500 рублей

Узнать детали


Выполнение первого этапа программы «Геном человека» имело огромный научный резонанс. Уже в середине 90-х гг. XX в. возникли и получили стремительное развитие сравнительная геномика, разнообразие геномов человека, функциональная геномика, социальные, этические и правовые аспекты генома человека.

Новые направления, особенно разнообразие геномов человека и функциональная геномика, активно проникают во все сферы жизни человека, что позволяет уже сейчас говорить о быстро нарастающей «геномизации» человечества.

Помимо генома человека к настоящему времени секвенированы геномы многих других организмов, в том числе около 400 видов бактерий, а также дрожжей, дрозофилы, нематоды, японской рыбки Pufo, растений – травы и риса. В декабре 2002 г. появилось официальное сообщение о завершении секвенирования генома мыши. На подходе расшифровка геномов крысы, кроликов, свиньи, шимпанзе и других организмов. Наличие такой информации открывает возможности для сравнительного компьютерного анализа геномов разных организмов, что важно для понимания процессов эволюции, для картирования генов человека, для создания универсальной системы классификации живых организмов, исходя из структуры их геномов. Есть основания предполагать, что компьютезированный анализ геномов различных животных позволит создать нечто вроде Периодической системы геномов. Методами сравнительной геномики уже установлена почти полная идентичность геномов человека и шимпанзе, по-новому трактуются вопросы эволюции человека.

Геномы всех людей, за исключением однояйцевых близнецов, различны. Выраженные популяционные, этнические, и, главное, индивидуальные различия геномов как в их смысловой части (экзоны), так и в их некодирующих нуклеотидных последовательностях (межгенные промежутки, интроны и пр.), обусловлены различными мутациями, приводящими к генетическому полиморфизму, являющемуся предметом пристального изучения быстро набирающей силу программы «Генетическое разнообразие человека».

Сравнительный анализ геномов представителей разных рас и этнических групп доказал не только глубокое генетическое родство всех людей (сходство геномов 99,9%),но и позволил получить ценную информацию о происхождении человека, путях его расселения по планете, механизмов этногенезов и пр. решение многих проблем геногеографии, происхождения человека, эволюции генома в филогенезе и этногенезе – вот круг фундаментальных проблем, стоящих перед этим быстро развивающимся направлением.

В то время как основные задачи геномики ограничиваются исследованиями структуры генома, идентификации генов, исследованиями генных мутаций и полиморфизмов и другими аспектами «анатомии» генома, функциональная геномика полностью посвящена проблемам работы генома. Отсюда такие новые направления геномики как транскриптомика (масштабный анализ мРНК для выяснения того, когда, где и при каких условиях транскрибируются разные гены), протеомика (исследование синтеза и функций наборов белков в разных клетках на различных стадиях развития), структурная геномика (исследование трехмерной структуры белков каждого семейства для более полного понимания их функций и получения новых лекарств).

По мере стремительного увеличения числа новых генов, все более очевидным становится недостаток имеющихся данных об их функциях и, прежде всего, о функциональной значимости тех белков, которые они кодируют. Из более 30 тыс. генов, уже идентифицированных на физической карте генома человека, на сегодняшний день изучены в функциональном отношении не более 10-11 тыс. Каковы функции остальных 20 тыс. генов, остается неизвестным и составляет основную  стратегическую задачу исследований в программе «Функциональная геномика». Нет сомнения в том, что именно изучение структуры, функции и взаимодействия белков станет основой функциональной геномики, которая получила название «протеомика». Методы направленного мутагенеза эмбриональных стволовых клетокс елью получения лабораторных животных (мышей) – биологических моделей наследственных болезней, создание банков кДНК различных тканей и органов на разных стадиях онтогенеза; разработка методов изучения функций участков ДНК, не кодирующих белки; развитие новых технологий по сравнительному анализу экспрессии иногих тысяч генов – вот уже существующие подходы в решении проблем функциональной геномики-протеомики. Предполагают, что создание полного генного портрета человека позволит идентифицировать 200-300 тыс. белков. Выяснить их появление в онтогенезе, исследовать  «экспрессионный профиль» сотен и тысяч генов на микропланшетах для мониторинга экспрессионного статуса клеток и тканей в норме и при различных заболеваниях – центральная задача функциональной геномики в уже наступившую геномную эру. Решение её непосредственно связано с проблемами молекулярной медицины.

Сравнительная геномика (эволюционная) занимается сравнительными исследованиями содержания и организации геномов разных организмов.

Получение полных последовательностей геномов позволило пролить свет на степень различий между геномами разных живых организмов. Ниже в таблице 2 представлены предварительные данные о сходстве геномов разных организмов с геномом человека. Сходство дано в процентах (отражает долю пар оснований, идентичных у двух сравниваемых видов).

Таблица 2

Сходство геномов различных организмов с геномом человека.

Вид

Сходство

Человек

99,9%

Шимпанзе

98,4%

Горилла

98,38%

Мышь

85%

Собака

95%

Банан

50%

Нарцисс

35%

Структурная геномика стремится описать трехмерную структуру каждого белка, закодированного данным геномом. Используется комбинация экспериментальных и моделирующих подходов. Принципиальное различие между структурной геномикой и традиционным структурным предсказанием - это то, что структурная геномика пытается определить структуру каждого белка, закодированного геномом, вместо того, чтобы сосредоточиться на одном определенном белке. С доступными последовательностями полного генома предсказание структуры может быть сделано более быстро используя комбинацию экспериментальных и моделирующих подходов, особенно потому что доступность большого количества упорядоченных геномов и ранее решенных структур белка позволяет ученым основываться на структурах ранее решенных гомологов.

Поскольку структура белка близко связана с функцией белка, структурная геномика позволяет узнать функции белка. В дополнение к объяснению функций белка структурная геномика может использоваться, чтобы идентифицировать новые сгибы белка и потенциальные цели для изобретения лекарства.

Вычислительная геномика использует вычислительный анализ, чтобы расшифровать последовательности генома и связанные с ними данные, включая последовательности ДНК и РНК. Также вычислительная геномика может быть определена как раздел биоинформатики, но с тем отличием, что внимание уделяется анализу целых геномов (а не отдельных генов), чтобы понять принципы того, как различные ДНК управляют организмом на молекулярном уровне.

По мере все более полной «геномизации» жизни человека, то есть проникновение геномики не только во все разделы медицины, но и далеко за ее пределы, в том числе и социальные сферы, нарастающей заинтересованности всех слоев мирового сообщества в достижениях генетики, все более очевидным для ученых, правительств и просто образованных людей становится необходимость решения многочисленных этических, юридических, правовых и социальных проблем, порождаемых успехами в изучении генома человека и понимания его функций. Ряд этических, правовых и социальных программ, направленных на изучение проблем адаптации человека и общества в целом к восприятию достижений генетики, быстро развиваются при финансовой поддержке тех же комитетов, институтов и организаций, которые финансируют и программу «Геном человека».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Предыдущие материалы: Следующие материалы: