Бөөмийн геном.
Хүний эд эсийн бөөмд орших 23 хос хромосом нийтдээ 3,3х109 хос нуклеотид буюу 30 000 ген агуулдаг гэж судлаачид үздэг. Үүнд уураг болоод үйл ажиллагааны ба бүтцийн ген орж нийт мэдээллийн зөвхөн 3% эзэлж байдаг юм. Үлдсэн 97% юуг хариуцаж ямар мэдээлэл агуулдаг вэ гэсэн асуудал гарна. Геномын бүрэлдэхүүн хэсэгт олон янзын давтагдсан дарааллууд орж ихэнх хувийг эзэлдэг байна.
1. Сателлит ДНХ дараалал нь 5-7 нуклеотид (ААТАТ)n , (ААТАG)n, (AATAAAC)n, (AATAGAC)n агуулсан 100 мянган х.н. урт зайд олон дахин давтагдсан геномын урт хайрцаг юм. Ийм бүтэц үүсэх шалтгаан одоо хүртэл тодорхой бус. Сателлит ДНХ-ийн хайрцаг хромосомын центромер ба теломерын хэсэгт байрласан байдаг. Урт сателлит ДНХ-г 5-171 нуклеотидын дараалал үүсгэнэ. Минисателлит ДНХ-г 15-100 хос суурь бүрдүүлж давталтын уртын хэмжээ богино байна.. Микросателлит ДНХ–д 1-4 нуклеотид ордог буюу давтамжийн урт 10-100 хос суурийн урттай тэнцэж байдаг.
2. Цөөн давтагдсан дарааллаас бүтэц ба үйл ажиллагаагаараа ялгагддаг хоёр төрлийн дараалал бий. Үүнд: нэгд гистон уургийн, зөөврийн РНХ, рибосомын РНХ-ийн бүл генийн давтагдсан дараалал юм. Энэ төрөл нийт геномын хэдхэн хувийг эзэлдэг ба эукариот геномын тодорхой хэсгүүдэд байрласан байна . Хоёрт, янз бүрийн гаралтай мобил-хөдөлгөөнт генетик элемент нийт геномын 20-40 хувийг эзэлж бүх геномоор тархсан байдаг.
Сүүн тэжээлтний геномд хуурамч генийн дараалал (псевдоген) байдаг байна. Хуурамч ген РНХ полимераза II ферментийн нийлэгжилт явуулж буй генийн ойролцоо байдгийг судлаачид тогтоосон. Хуурамч ген нь интроны хэсэггүй, 3’төгсгөлдөө полиААА, поли ТТТ дараалалтай тухайн генийн алдаатай дараалал юм.
Өөрөөр хэлбэл энэ бол ДНХ молекулын дараалалд орсон мРНХ-ын хуулбар юм. Ихэнхдээ хуурамч ген нь зөв уншигдах дарааллаа делеци ба зогс кодоны алдаанаас гээсэн гэж үздэг.
Хүний геномд жишээ нь глобины, зөөврийн РНХ, рибосомын L уургийн генийн хуурамч ген олдсон байна. Хуурамч ген геномд нэгээс арав гаруй дахин давтагдана.
Зарим богино давталтуудыг Alu-давталт (Alu рестриктаз ферментийн үйлчилгээгээр олон богино хэрчим үүсдэг), урт давталтуудыг Kpn- давталт (Kpn ферментийн үйлчилгээгээр урт хэрчим үүснэ) гэнэ. Alu-давталт 5-6% эзэлдэг бөгөөд олон янз байдаг учир бүгдийг нь SINE (short interspersed nuclear elements) төрөлд хамруулдаг.
Урт богино давтагддаг дарааллын гүйцэтгэх үүрэг нь тодорхойгүй. Давтагдсан дараалалд ретротранспозон мобил-хөдөлгөөнт элемент ордог. Бүтцийн хувьд ретровирустай төстэй, эзэн эсийн геномд нэвтрэн орохдоо урвуу транскрипцийн механизм ашиглана. Ретротранспозон нь 5-8 мян.х.с –ийн урт “биетэй” хоёр талаасаа урт давтагдсан дарааллаар LTR (long terminal repeats-300-400 х.с.) хүрээлэгдсэн байдаг.
LINE (long interspersed nuclear elements) L1 урт дараалал хүний геномд 600 000 дахин давтагдсан нь нийт геномын 15 хувийг эзлэдэг.
Хүний митохондрийн геном нь 1,6х103 хос нуклеотидээс бүрдсэн нийт 37 ген агуулж байдаг цагирган ДНХ молекул юм. Хоёр төрлийн рибосомын РНХ, 22 төрлийн зөөврийн РНХ нийлэгжүүлдэг. Хүний митохондрийн геном АТG (метионин) кодоос эхэлсэн 13 уураг нийлэгжүүлдэг.
Нийлэгжсэн РНХ транскрипт болон уургууд бүгд митохондри дотроо үлдэж, шаардлагатай зарим нэг уураг цитозолиос митохондри руу орж ирдэг. Митохондрийн зарим генетик код бөөмийн генетик кодоос ялгагддаг. Жишээ нь UGA зогс кодон триптофан аминхүчлийг хариуцаж AGA,AGG нь аргинин аминхүчлийн оронд зогс кодоныг заана.
Хүний геном төсөл, түүний хэрэгжил, гарсан үр дүн, цаашдын төлөв
Хүний геномын төслийн суурь анх 1988-1989 онд тавигдаж 14 жилийн турш Америкийн Эрчим хүч, үндэсний эрүүл мэндийн хүрээлэнгийн нэгдсэн удирдлаган доор явагдсан. 1990 оноос Англи, Франц, Герман, Япон улс энэ төсөлд оролцож эхэлсэн. Төслийг 15 жилд багтааж хийнэ гэж тооцоолж байснаас жилийн өмнө дуусгасан.
Төслийн хүрээнд зорилт болгон тавигдсан үндсэн гол чиглэлүүд
•1. Хүний ДНХ-д агуулагдаж буй бүх генийг тогтоох
•2. хүний геномын ДНХ молекулыг бүрэлдүүлж байгаа нуклеотидын дарааллыг тогтоох
•3. Мэдээллийн сан байгуулах
•4. Мэдээллийг боловсруулах техникийг хөгжүүлэх
•5. Зарим технологийг хувийн секторт шилжүүлэн ашиглах
•6. Төслийн явцад гарч болзошгүй ёс зүй, нийгэм эдийн засгийн асуудлыг зөв хандлага руу чиглүүлэх
•Төслийн хүрээний тайлан 2001 оны 2-р сард, 2003 оны 4-р сард хоёр удаа Nature болон Science сэтгүүлд хэвлэгдсэн. Хүний геномын судалгаанд зарцуулсан хөрөнгө төсөв
•1988 он 27,9 сая ам долл
•1989 он 46,7 сая ам долл
•1990 он 86,7 сая ам долл
•1990 он 134,8 сая ам долл
•1995 он 222,5 сая ам долл
•1998 он 303,8 сая ам долл
•2000 он 360 сая ам долл
•2001 он 394,8 сая ам долл
•2002 он 434,3 сая ам долл
•2003 он 437, сая ам долл
•Хүний геномын судалгааны хүрээнд дээрхи төсөвд хүний өвчин судлах, бактери, дрожжи, дугариг хорхой, хулганы геномыг судлах, биологи ба анагаахын чиглэлийн судалгааг хөгжүүлэх, шинэ технологи боловсруулах, геномыг судлах компьютерын программ боловсронгуй болгох гээд олон ажил хамрагджээ.
Төслийн хугацаанд хийгдсэн ажил Төслийн хугацаанд хийгдсэн ажил Нуклеотидын дараалал тогтоох ажил - Хүний геномын нуклеотидын дарааллыг тогтоох ажил 2003 оны төгсгөлд бүрэн дууссан - 2001 оны сүүлээр хүний геномын нуклеотидын дараалал тогтоох судалгааны
1/3 хийгдсэн байсан. - 2001 оны эцэст хүний геномын зураглалын 90 % бүрэн хамрагдсан
Секвенсийн технологи Секвенсийн технологи
•Нуклеотидын дараалал тогтоодог технологийг улам боловсронгуй болгох замаар секвенсийн өртгийг хямдруулсан
•Нуклеотидын дараалал тогтоох шинэ техник технологийн судалгааг дэмжих замаар боловсронгуй болгож автоматчилсан
•Том урт хэмжээний дарааллыг хурдан тогтоох аргыг боловсруулсан
•100 мянган маркертай хромосомын карт зохион бүтээсэн
Геномын үйл ажиллагааны технологи
•Хүний генийн ба судалгааны амьтдын кДНХ клоны сан зохион байгуулсан
•Уургийн нийлэгжилтийг хариуцдаггүй нуклеотидын дарааллын ач холбогдлын судалгааг өргөжүүлсэн
•Генийн экпрессийн харьцуулсан судалгааг цаашид хөгжүүлсэн
•Мутагенезийн судалгааг хөгжүүлсэн
•Уураг судалдаг технологийг боловсронгуй болгох зорилт тавьсан
•Хулганы физик болоод генетик картыг дуусгаж 2008 онд хулганы геномын нуклеотидын дарааллыг тогтоож дуусах хэтийн төлөвлөгөө гарсан
•1998 онд цагираг хорхойн нуклеотидын дарааллыг тогтоож дууссан
•2002 онд жимсгэний ялааны нуклеотидын дарааллыг тогтоож дууссан
• National Institutes of Health (NIH)
http://www.ncbi.nih.gov./
-Major Public Sequence Databases
Мэдээллийн биологи буюу компьютерийн биологийн зорилт
•Хүний геномын мэдээллийн санг боловсронгуй болгох
•Нуклеотидын харьцуулсан судалгааг хөгжүүлэх
•Үйл ажиллагааг хариуцсан нуклеотидын хэсгүүдийг тодорхойлох
•Ижил төстэй хэсгүүдийг харьцуулан судлах
Хүний геномын судалгаанаас протеомын судалгаа руу хандах чиглэл гарсан.
Эсэд байгаа бүх л уургийг протеом гэж нэрлэнэ. Эсийн гадна дотор байгаа уургууд асар богино хугацаанд дотоод гадаад орчноос олон янзын мэдээлэл авч тэр дор нь хариу өгөх чадвартай байдаг. Уургийн бүтэц, үйл ажиллагаа, идэвхийг судлах ажлыг протеомын судалгаа гэж нэрлэдэг.
Протеомын судалгаа сайн хөгжсөн тохиолдолд эрүүл эсийн өвчлөлт, эсийн уургийн үйл ажиллагааг нарийвчлан судалж буруу хөгжлийн шалтгааныг молекулын түвшинд нээх бололцоотой юм.
Хүний геном төсөл хэрэгжснээр бид юу олж мэдсэн бэ?
•Хүний геном нь 3164,4 сая АТГЦ –ийн нуклеотидын дараалал агуулж байна.
•Нэг генийн уртын хэмжээ ойролцоогоор 3000 хос суурь байдаг байна. Гэвч энэ хэмжээ нэлээн хэлбэлзэлтэй юм. Хамгийн урт ген бол дистрофин уургийн ген нийт 2,4 сая нуклеотидэс тогтсон байдаг.
•Хүний геномд нийт генийн тоо 30000 байгаа нь өмнө төсөөлж байснаас маш бага байна.
•Төсөл хэрэгжихээс өмнө хүнд байгаа генийн тоог 45000-140000 гэж таамаглаж байжээ. Хүний геномд генээр баялаг, генээр баялаг бус хэсгүүд байдаг нь тогтоогдсон.
•Нуклеотидын дарааллын 99,9 % нь хүн бүрт ижил байдаг байна
•Тодорхойлогдсон генийн талаас дээш хувийн гүйцэтгэх үүрэг үйл ажиллагаа нь тодорхой бус байна.
•Хүний геномын хоёрхон хувь нь уургийн кодыг агуулдаг байна
•Уургийн код агуулдаггүй олон дахин давтагдах дарааллууд хүний геномын 50 гаруй хувийг эзэлдэг байна
•C ба G нуклеотидын дарааллууд генээр баялаг хэсэгт ихээр тааралддаг учир ген хоорондын зайнд генийн идэвхийн зохицуулалганд оролцдог гэж судлаачид үздэг байна.
•Хүний геном бусад ургамал, амьтдын (гич- /горчица/ 11% ,чийгийн улаан хорхой 7%, ялаа 3% ) геномыг бодвол хамгийн их (50%) давтагдсан дараалалтай.
•Хүний 1-р хромосом 2968 ген агуулж байхад Ү хромосом 231 гентэй юм байна.
Хүний геномын дараагийн үе шат, хэтийн төлөв
•Генийн үйл ажиллагааны судалгааг дараах чиглэлээр явагдана гэж үздэг
•1. транскриптомикс : Идэвхи бүхий генийн мРНХ нь үйл ажиллагааг судална: хэзээ, хаана, ямар нөхцөлд үйл ажиллагаагаа явуулдаг вэ гэсэн асуултанд хариулна
•2. протеомикс: Уургийн экпресси буюу эсэд гүйцэтгэх үйл ажиллагаа, үүргийг тодорхойлно
•3. бүтцийн геномикс : Төрөл бүрийн уургийн гуравдагч орон зайн бүтцийг тогтоож улмаар эм зохион бүтээх, эмийн нарийн найрлага, үйлчилгээг тогтооно.
•4. харьцуулсан геномикс : хүний геномын ДНХ-ийн дарааллыг өөр өөр биеийн ДНХ-ийн дараалалтай харьцуулан судалж хүний генийг олж, гүйцэтгэх үүргийг тодорхойлоно.
•5. судалгааны шинэ аргачлалын чиглэл: ДНХ-ийн кодын дараалалд байгаа уургийн мэдээллийг таньж олох. Үүний тулд туршилтын ажлын аргачлалыг боловсронгуй болгох, биеийн эсэд байгаа генийн идэвхийг зогсоох юм уу өөрчлөх замаар загварчласан туршилт хийж генийн гүйцэтгэх үүргийг тодорхойлоно.
No comments:
Post a Comment