29. Протеомика

Протеомика (англ. proteomics) — область молекулярной биологии, посвящённая идентификации и количественному анализу белков. Иными словами, это высокопроизводительное исследование белков.

Объект изучения протеомики — белки, которые экспрессируются в клетке, ткани или организме в данный момент времени (то есть протеом).

Основные задачи протеомики:

• подготовка полного каталога всех протеинов организма и расшифровка сети их взаимодействий;

• систематизация знаний о белках, разработка их классификации

• разработка методов и вычислительных средств для выявления механизмов функционирования белков.

Значение протеомики:

• данные, полученные методом протеомики, могут быть использованы для формирования более глубокого понимания причин возникновения разнообразных заболеваний, а также разработки методов лечения;

• с помощью протеомики осуществляется поиск антигенов, пригодных для создания новых вакцин;

• идентификация белков, которые аномально экспрессируются при различных раковых заболеваниях, имеет значение для диагностики с помощью биомаркеров, прогнозирования и лечения рака.

30. основные стадии протеома

Протеомика - это изучение белков, их функций, модификаций и взаимодействий в клетках и организмах. Протеомика включает в себя несколько основных стадий:

1. Извлечение белков:

• Обработка образца: Извлечение белков из клеток или тканей.

• Лизис клеток: Разрушение клеточной мембраны для высвобождения белков.

• Очистка белков: Удаление нежелательных компонентов, таких как липиды, нуклеиновые кислоты, углеводы.

2. Разделение белков:

• Электрофорез: Разделение белков по размеру и заряду.

• Хроматография: Разделение белков по различным свойствам, таким как гидрофобность, размер, заряд.

3. Идентификация белков:

• Масс-спектрометрия: Измерение массы белков и их фрагментов для определения их аминокислотной последовательности.

• Спектральный анализ: Сравнение полученного спектра с базами данных для идентификации белка.

4. Анализ белков:

• Количественный анализ: Измерение относительного содержания белков в разных образцах.

• Функциональный анализ: Изучение функций белков, их взаимодействий и модификаций.

• Биоинформатика: Использование компьютерных методов для анализа протеомных данных.

5. Интерпретация результатов:

• Создание протеомных карт: Создание карт белкового состава клетки или организма.

• Идентификация биомаркеров: Поиск белков, которые могут быть использованы для диагностики заболеваний или мониторинга лечения.

• Разработка лекарственных препаратов: Использование протеомных данных для разработки новых лекарственных препаратов.

31. картографирование генома

Картографирование генома - это процесс определения последовательности и расположения генов и других генетических элементов на хромосомах. Это позволяет ученым понимать:

• Функцию генов: Изучая, где расположены гены, можно понять, как они работают и взаимодействуют с другими генами.

• Причинные связи заболеваний: Картографирование генома помогает идентифицировать гены, связанные с наследственными заболеваниями.

• Эволюцию: Сравнивая геномы разных видов, можно изучать их эволюционные связи.

• Генетическое разнообразие: Картографирование генома позволяет изучать генетическое разнообразие внутри популяций.

Процесс картографирования генома:

1. Сбор ДНК: Из клеток организма извлекается ДНК.

2. Фрагментация ДНК: ДНК разбивается на фрагменты.

3. Секвенирование ДНК: Определяется последовательность каждого фрагмента ДНК.

4. Сборка генома: Фрагменты ДНК собираются в правильном порядке, чтобы создать полную последовательность генома.

5. Анализ данных: Последовательность генома анализируется для определения местоположения генов, других генетических элементов и выявления изменений в геноме.

32. генетичсекий маркер и его типы

"Генетический маркер" - это уникальная последовательность ДНК, которая может быть использована для идентификации и отслеживания генов и хромосом в организме. Это своеобразный "маячок", который помогает нам найти нужные гены и следить за их передачей от родителей к потомству.

Типы генетических маркеров:

1. STR-маркеры (Short Tandem Repeats, короткие тандемные повторы):

- Это короткие последовательности ДНК, которые повторяются в геноме несколько раз.

- Число повторов может варьироваться у разных людей, что делает STR-маркеры очень информативными для идентификации.

- Используются в криминалистике, для генетического тестирования и генеалогического анализа.

2. SNP-маркеры (Single Nucleotide Polymorphisms, однонуклеотидные полиморфизмы):

- Это изменения в одном нуклеотиде в ДНК.

- SNP-маркеры очень распространены в геноме, и их изучение позволяет выявить генетическую предположенность к болезням, прогнозировать отклик на лекарства и изучать эволюционные процессы.

3. RFLP-маркеры (Restriction Fragment Length Polymorphisms, полиморфизм длин рестрикционных фрагментов):

- Это различия в длине фрагментов ДНК, полученных после обработки ее ферментами рестрикции.

- RFLP-маркеры использовались в ранних исследованиях генетики, но в настоящее время их заменили более современные методы.

4. Микросателлитные маркеры:

- Это короткие повторяющиеся последовательности ДНК, которые часто используются для изучения генетического разнообразия и эволюционных процессов.

5. SNV-маркеры (Single Nucleotide Variants, однонуклеотидные варианты):

- Это изменения в одном нуклеотиде в ДНК, которые могут быть редкими или распространенными.

- SNV-маркеры используются для изучения генетических заболеваний, идентификации особенностей метаболизма и разработки новых лекарств.

Применение генетических маркеров:

- Идентификация личности:

- Генетическое тестирование:

- Селекция растений и животных:

- Изучение эволюции:

33. методы секвенирования днк

Секвенирование ДНК - это процесс определения последовательности нуклеотидов в ДНК. Это ключевой метод в современной генетике, позволяющий нам изучать геном человека и других организмов, понимать причины генетических заболеваний и разрабатывать новые лекарства.

Существует несколько методов секвенирования ДНК, которые можно разделить на два основных класса:

1. Методы первого поколения

- Метод Сангера (1977):

- Классический метод, который использовался в первых исследованиях генома.

- Основан на использовании дидезоксинуклеотидов (ddNTP), которые блокируют синтез ДНК.

- В результате получается набор фрагментов ДНК разной длины, которые разделяют электрофорезом.

- По положению фрагментов определяют последовательность нуклеотидов.

- Преимущества:

- Высокая точность.

- Недостатки:

- Низкая производительность, длительное время секвенирования.

- Ограниченная длина секвенируемого фрагмента.

2. Методы секвенирования следующего поколения (NGS)

- Появились в начале 2000-х годов.

- Высокопроизводительные методы, позволяющие секвенировать миллионы и даже миллиарды фрагментов ДНК одновременно.

- Разные платформы NGS используют разные технологии:

- Секвенирование по синтезу (Illumina):

- ДНК прикрепляют к поверхности микрочипа, и на ней синтезируют новые цепи ДНК, определяя последовательность нуклеотидов.

- Секвенирование по лигированию (SOLiD):

- ДНК разрезают на короткие фрагменты, которые лигируют с олигонуклеотидными зондами.

- Секвенирование на основе нанопор (Oxford Nanopore):

- ДНК проходит через нанопору, которая измеряет изменения в токе, позволяя определять последовательность нуклеотидов.

- Преимущества:

- Высокая производительность, быстрое время секвенирования.

- Доступна секвенция длинных фрагментов ДНК.

- Недостатки:

- Более высокая стоимость.

- Немного меньшая точность по сравнению с методом Сангера.