Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Презентации 2020 / 07-20-FunctionGenomApplic-Metagenom

.pdf
Скачиваний:
60
Добавлен:
09.05.2021
Размер:
1.07 Mб
Скачать

Геномика и протеомика

Модуль II. Геномика

Тема 6. Функциональная и прикладная геномика

Лекция 7. Реализация информации генома. Метагеномика.

2.6.1. Реализация информации генома.

2.6.2. Уровни регуляции экспрессии генов в клетке

2.6.3. Координация экспрессии различных групп генов

2.6.4. Оценки уровня транскрипции генов в клетке

2.6.5. Транскриптом и виды РНК в клетке

2.6.6. Достижения геномики для практики

2.6.7. Метагеномика: метагеном и методы его анализа.

2.6.8. Практическое значение анализа метагеномов

Функциональная геномика

-область молекулярной биологии, которая использует огромное количество данных от геномных проектов для описания функционирования генов и белков, и их взаимодействий. Стартуя с аннотации генов, ФГ занимается исследованием и интеграцией генетической информации, активности генов и функции белков.

Задачи:

1.Анализ генной активности в здоровых и измененных клетках и тканях

2.Получение общей картины функционированияй генома, включая профили экспрессии на уровне мРНК (транскрипционные) и на уровне белка (функция генов, экспрессионные паттерны, контроль генной

экспрессии)

Геномика и протеомика

Функциональная геномика: методы

I.Дифференциальная экспрессия генов:

1.Вычитание кДНК библиотек генов

2.Серийный анализ генной экспрессии (serial analysis of gene expression, SAGE, секв-ние сДНК «ярлыки» 10—14 п.н., достаточные для идентификации индивидуальных генных продуктов)

3.Дифференциальный дисплей РНК

4.кДНК-микрочипы (Microarrays)

5.2D-электрофорез

6.Масс-спектрометрия (Протеомика)

II. Идентификация функций генов:

1.Функциональная комплементация

2.РНК-интерференция/РНК сайленсинг

Геномика и протеомика

Функциональная геномика

Геномика и протеомика

Реализация информации генома:

Промотор –

Терминатор

 

сайт инициации

транскрипции

 

транскрипции

 

Ген

 

мРНК

Белок

N-конец

С-конец

Упрощенная схема структуры гена и его экспрессии. Транслируется открытая рамка считывания (ОРС или ORF) со стартового кодона ATG (для Мет) до одного из стопкодонов. Если не подвергается отбору, частота встречаемости стоп-кодонов ~1 на 20

кодонов). Большинство эукариотических генов в своем составе имееют интроны –

некодирующие внутригенные вставки, удаляемые при созревании мРНК – сплайсинге.

Геномика и протеомика

Реализация информации генома

Геном

ДНК

Транскриптом

 

 

 

 

 

 

 

рРНК,

мРНК

Протеом

 

 

тРНК,

мяРНК

Белки

Биологическая

 

 

 

 

функция

 

1. Транскрип мутации

1. Посттранс-

 

 

SAP

 

ляционные

 

 

2. Альтернативный

модификации

 

 

сплайсинг

2. Протеолиз

 

 

3. Редактирование

 

 

1 белковый ген может дать до 100 различающихся вариантов белка,

AS ~40% описанных вариаций, SAP ~60%, PTM ~37%

Геномика и протеомика

Уровни регуляции экспрессии генов

1.Транскрипция: инициация Т. самый экономичный уровень регуляции экспрессии. Большая роль ТФ – транскр факторов.

2.Процессинг РНК

3.Стабильность РНК (на нескольких этапах)

4.Инициация трансляции. Большая факторов инициации.

5.Трансляция полипептидов

6.Посттрансляц-ные модификации

7.Фолдинг белков

8.Стабильность белков (на нескольких этапах)

Геномика и протеомика

Регуляция лактозного оперона E. coli

Гены, кодирующие функционально родственные фер-менты, у прокариот объединены в кластеры под контролем единых регуляторных элементов – опероны.

Упрощенная схема Л.О. – модель Жакоба и Моно (60-е г.) В присутствии лак-

тозы (индуктор) утилизирующие ее гены начинают синтезироваться в виде одной полицистронной мРНК. Структурные гены – β-галактозидаза расщепляет лактозу на галактозу и глюкозу, пермеаза – обеспечивает транспорт лактозы в клетку, трансацетилаза – участвует в удалении продуктов распада лактозы.

Идентификация и анализ экспрессии генов: РНК

Генотипирование (идентиф-я маркеров)

Гибридизация или ПЦР+гибридизация. Чип-гибридизация.

9

Геномика и протеомика

Идентификация и анализ экспрессии генов: РНК

ДНК-микрочип (DNA microarray)

- для гибридизации с кДНК или мРНК. Для выявления профилей экспресии, однонуклеотидных полиморфизмов, генотипирования.

Микрочип с ~40 000 олигонуклеотидами

Технологии изготовления:

1.Струйная печать

2.фотолитография (In-situ synthesized)

Часто несколько проб на один ген для повышения специфичности

3.Illumina high-density bead arrays –

цветокодированные 3-мкм кварцевые бусины

10

Соседние файлы в папке Презентации 2020