РАС pNS секвенирование генома человека

Молекулярная биотехнология — это увлекательнейшая область научных исследований, с появлением которой произошел настоящий переворот во взаимоотношениях человека с живой природой. В ее основе лежит перенос единиц наследственности (генов) из одного организма в другой, осуш ествляемый методами генной инженерии (технология рекомбинантных ДНК). В большинстве случаев целью такого переноса является создание нового продукта или получение уже известного продукта в промышленных масштабах. В ч. I мы познакомим читателя с концепциями молекулярной биотехнологии и теми микроорганизмами, которые в ней используются, с основами молекулярной биологии и методологией рекомбинантных ДНК. Будут описаны такие методы, как химический синтез генов, полимеразная цепная реакция (ПЦР), определение нуклеотидной последовательности (секвенирование) ДНК. Помимо успешного клонирования нужного гена очень важно обеспечить его правильное функционирование в организме нового хозяина, поэтому мы остановимся также на способах оптимизации работы клонированных генов в про- и эукариотических системах. И наконец, мы рассмотрим, как можно улучшить свойства конечных продуктов, модифицируя клонированные гены путем введения в них специфических нуклеотидных замен (мутагенез in vitro). В целом материал, изложенный в первой части, служит фундаментом, который позволяет понять различные аспекты конкретных применений молекулярной биотехнологии. [c.13]

С самого начала своего существования HGP должна была решать этические, правовые и социальные проблемы, связанные с картированием и секвенированием генома человека, вырабатывать стратегию, тактику и разрабатывать законопроекты, гарантирующие ответственное использование информации по генетике человека. На самом деле HGP не ставит каких-либо принципиально новых этических, правовых или социальных вопросов, которые не возникали бы при проведении медико-генетических исследований в целом. Однако реализация HGP неизбежно приведет к идентификации большого числа генов различных заболеваний и к определению последовательности многих из них, и эта [c.478]

Секвенирование нуклеиновых кислот в настоящее время стало рутинным методом молекулярной биологии. Несомненно, в ближайшем будущем появятся еще более совершенные автоматические секвенаторы, что приведет к резкому увеличению числа расшифрованных последовательностей. В настоящее время расшифровано около 100 тыс. фрагментов различных геномов, а также ряд целых геномов небольшого размера (в сумме около 35 млн нуклеотидов). Однако, с биологической точки зрения, это совсем немного. Все расшифрованные последовательности составляют примерно 10 книг по 1000 страниц или суммарную длину генома пяти бактерий, а геном человека, например, составит несколько тысяч таких книг. [c.4]

Итак, если линейную информационную макромолекулу ДНК сравнить с длинными полосами лент, которые использовали в первых компьютерах, то ДНК хромосом можно представить как последовательность миллионов букв (оснований). В этих последовательностях закодирован весь набор инструкций, представляющих генетический материал всех живых клеток на Земле. Проект Геном человека поставил целью определить порядок этих букв во всех 22 парах аутосом и в двух половых хромосомах человека. Этой работой занимается целый ряд специализированных лабораторий мира, владеющих методами клонирования и секвенирования генов. В общедоступных базах данных и в персональных компьютерах молекулярных биологов хранятся сотни файлов, содержащих информацию о тысячах (может быть, миллионах) последовательностей ДНК. Достижения компьютерных технологий дают возможность биологам манипулировать последовательностями (например, искать определенную последовательность, разрезать ее или вставлять дополнительную информацию). Можно смело утверждать, что для появления ряда новых открытий молекулярной биологии было необходимо развитие современных компьютерных технологий (табл. 2.1). [c.50]

Наши представления о геноме человека — обширная область генетики человека, включающая по меньшей мере понятия инвентаризации генов, фупп сцепления, картирования генов (локализация), секвенирования всей ДНК (генов, их мутаций и хромосом в целом), мейотических преобразований, функционирования отдельных генов и их взаимодействий, интеграции структуры и функции генома в целом. На решении всех этих вопросов была сосредоточена обширная многолетняя международная программа Геном человека (с 1990 по 2000 г.). Главным направлением работ были последовательное секвенирование участков генома и их состыковка . Успешные разработки в этой области придали программе клинико-генетический аспект (табл. 1.5). [c.18]

В последнее десятилетие мы стали свидетелями целой серии ошеломляющих успехов в области молекулярной биологии. Разработка надежных методов клонирования, секвенирования и анализа экспрессии эукариотических генов углубила наши представления о структуре и регуляции активности гена, сделала более понятными механизмы многих наследственных болезней человека, В это же время быстро развивались и достигли значительных успехов методы картирования человеческих генов. В сентябре 1987 г. в Париже состоялась конференция по проблеме картирования генома человека. На ней было доложено о локализации в общей сложности 1360 генов и сегментов ДНК в специфических участках хромосом. Процесс накопления данных в этой области носит лавинообразный характер. Заметим, однако, что при этом исследования по молекулярному клонированию и картированию с помощью анализа сцепления и методами генетики соматических клеток находятся на разных операционных уровнях (рис. 1). [c.95]

Последняя цитадель гипотезы ненаследования приобретенных признаков — это первичная структура ДНК генеративных клеток, считающаяся полностью изолированной от изменений в соматических клетках. Однако и здесь ее позиции резко ослабляются из-за последних открытий молекулярной биологии, которые показывают, сколь много мы еще не знаем. Например, несколько месяцев назад был полностью секвенирован геном человека и открыто, что реальное число генов существенно меньше, чем предполагалось еще за год до этого. Разительное несовпадение только что выявленных фактов и существующей теории говорит о том, что многие фундаментальные вещи в биологии и генетике человека мы себе еще даже и не представляем. Можно только догадываться какие открытия, какая ломка прежде незыблемых представлений ждут нас в будущем. Вспомним, даже на нашей памяти многие открытия молекулярной биологии вначале объявлялись абсурдом, а затем их авторам присуждали Нобелевские премии. Так было с явлениями перемещения генов в геноме и обратной транскрипции. А между тем именно эти открытия позволяют предположить возможный путь наследования приобретенных признаков и на уровне первичной структуры ДНК синтез информационной РНК на мутантной ДНК соматических клеток — обратная транскрипция ДНК — встраивание ретротранскрипта в ДНК генеративной клетки. [c.6]

Геном хлоропластов не был первым полностью расшифрованным геномом органелл. Первым оказался митохондриальный геном человека относительно малые размеры сделали его особенно привлекательным объектом для молекулярных генетиков, вооруженных новейшей методикой секвенирования ДНК (см. разд. 4.6.6), и в 1981 г. была опубликована полная последовательность этого генома, состоящая из 16569 пар нуклеотидов. Сопоставляя ее с известными нуклеотидными последовательностями тРНК и частичными аминокислотными последовательностями белков, кодируемых генами митохондрий, удалось определить на кольцевой молекуле ДНК локализацию всех этих генов (рис. 7-70). По сравнению с геномами ядра, хлоропластов и бактерий митохондриальный геном человека имеет несколько поразительных особенностей [c.490]

Секвенирование генома человека, без сомнения, будет способствовать прогрессу в выявлении дефектных генов и внедрению новых методов диашостики и лечения генетических заболеваний. Станет возможным выявлять ичдивйдуальные предрасположения к различным заболеваниям и давать рекомендации как их избежать. [c.312]

В Отделе исследуется структурно-функциональная организация генома эукариот на примере модельного объекта - плодовой мушки Drosophila melanogaster. Огромная роль этого объекта в расшифровке механизмов функционирования более сложных геномов, включая геном человека, хорошо известна. Работы на дрозофиле заложили основу для развития работ на позвоночных, включая человека, по следующим основным направлениям молекулярной генетики молекулярный анализ генетики развития организма исследование рецепции сигналов окружающей среды роль структуры хроматина в клеточной дифференцировке. Успехи в исследовании геномов позвоночных, основанные на работах, выполненных на дрозофиле, стали стимулом для организации проекта секвенирования генома D. melanogaster, который в значительной степени был завершен в 2000 г. Доступный банк данных нуклеотидных последовательностей предоставил богатейший материал для выяснения функций генов, которые до сих пор не были идентифицированы, а также для анализа этой информации с помощью компьютерных программ. Однако гены, кодирующие белки, составляют только малую часть сложных геномов многоклеточных эукариот. Одной из наиболее важных задач является выявление в не кодирующих белки последовательностях ДНК тех контролирующих элементов, которые определяют правильную экспрессию генов во времени и в отдельных тканях развивающегося организма. [c.11]

Прочтение генетического кода генома человека стало центральной проблемой молекулярной биологии и генетики в конце 80-х годов. Национальные программы Геном человека были приняты во всех странах с-развитой наукой, в том числе и в бывшем Советском Союзе. В итоге за 10 лет интенсивной работы мирового сообщества на рубеже третьего тысячелетия вчерне расшифрована нуклеотидная последовательность генома человека, созданы физические карты каждой из 23 хромосом, идентифицированы гены, ответственные за многие наследственные заболевания. Полностью завершено секвенирование более десятка геномов микроорганизмов, растений, низших и высших эукариот. Возникли новые науки - геномика и протеоми-ка. Успехи в этих областях во многом обусловлены возможностью клонировать ДНК в искусственных хромосомах дрожжей (YA ). [c.72]

Проект Хромосома 19 в рамках программы Геном человека предполагал осуществить картирование, секвенирование и изучение роли функционально-значимых некодирующих последовательностей. В дополнение к ко-смидной и кДНК-вой клонотекам хромосомы 19 была создана частичная клонотека протяженных фрагментов ДНК в искусственных хромосомах дрожжей. [c.73]

Анализ базы данных EMBL позволил обнаружить значительную гомологию фрагмента RP399 (66-75%) еще с четырьмя секвенированными ранее последовательностями с клонами EHS-1 и EHS-2, выделенными при скрининге библиотеки генов человека с помощью гена env HIV-1 (Horwitz et al., [c.175]

Хотя это является весьма трудной задачей, поскольку в октябре 1998 г. определено только около 6% от всего генома. Достигнутая сейчас производительность секвенирования генома человека составляет около 90 мпн в год, а в течение последующих пяти лет она должна быть доведена до 500 мпн/год за счет улучшения существующих и разработки новых технологий секвенирования. Предполагается, что американскими участниками проекта к моменту завершения будет сделан вклад в пределах 60-70% от всего генома, тогда как на долю Сэнгеровского центра в Англии и других иностранных партнеров придется остальная часть. Здесь следует отметить, что проект, начавшись как американский, практически сразу стал международным, поскольку многие страны, включая СССР, изъявили желание принять участие в его вьшолнении. Причем Советский Союз стал второй страной после США, где в 1988 г. по инициативе выдающегося ученого академика А.А. Баева была сформирована Государственная программа Геном человека , воз- [c.370]

Так, в настоящее время, после анализа какого-либо ставшего известным бактериального генома становится очевидным, что в его про-теоме более половины открытых рамок считывания принадлежит потенциальным генам, функции которых не известны. Более того, для части из них даже не обнаруживается заметной гомологии с уже имеющимися в банках данных последовательностями. И это для не очень больших геномов с довольно ограниченным набором генов. После завершения секвенирования генома человека с его 100 тыс. генов или около того (причем считается, что 30 тыс. из них экспрессируется в мозге) надо думать, что пропорция будет совсем иной. В то же время нельзя не учитывать постоянное пополнение банков данных нуклеотидными последовательностями, принадлежащими генам с известной функцией, что, несомненно, окажет влияние на соотношение известных и неизвестных открытых рамок считывания в протеоме человека. [c.381]

С развитием новых технологий молекулярных исследований, основанных на быстрых методах работы с ДНК (клонировании фрагментов ДНК генноинженерными способами и с помощью полимеразной реакции, автоматизированном секвенировании), с введением в практику молекулярногенетических исследований компьютерных технологий сравнительного анализа строения гено.мов представителей разных систематических групп, с развитием техники направленного воздействия на генетический аппарат клетки и организма в целом и возможности создания искусственных ферментов по нуклеотидной последовательности фрагмента ДНК темпы развития молекулярной генетики обрели стремительный характер и привели к возникновению в конце 80-х гг. международной программы Геном человека . Этот глобальный проект предполагает к 2005 г. завершить определение полной последовательности всех трех миллиардов нуклеотидных звеньев, составляющих геном человека. Принятие такой программы означает, что характер развития молекулярной биологии достиг совершенно нового уровня. Произошедший качественный скачок в технологии позволяет решать принципиально новые задачи. [c.72]

На фоне современных успехов генетики человека по-новому ставится задача её освоения врачом. Как наша современная медицинская практика опирается на уточнённые знания в области анатомии человека, физиологии и биохимии, так в будущем изучение генетических болезней потребует детального понимания молекулярной патологии, физиологии и биохимии генома человека. Нам потребуются врачи настолько осведомленные в молекулярной анатомии и физиологии хромосом и генов, насколько кардиохирург знает работу сердца и структуру сосудистого дерева . Это высказывание лауреата Нобелевской премии П. Берга в 1981 г. особенно актуально в настоящее время, когда в результате международной программы секвенирован и во многом расшифрован геном человека, когда молекулярная медицина становится основой клинической и профилактической медицины. [c.13]

Компанией elera Genomi s в рамках проекта по секвенированию генома человека использовалось пять образцов человеческой ДНК от двух женщин и трех мужчин. Среди этих людей были один афроамериканец, один китаец, один испано-мексиканец и двое европейцев. На основании данных секвенирования пяти образцов ДНК была рассчитана консенсусная последовательность генома человека длиной 2,91 млрд пн. Компьютерный анализ позволил обнаружить 26 588 транскрибируемых и транслируемых в белки генов, а также еще около 12 тыс. предсказанных генов. Экзоны занимают лишь 1,1 % генома, в то время как интроны — 24 %. Остальная часть генома (75 %) представ- [c.46]

Частичное секвенирование кДНК-клонов и обработка полученных данных полностью автоматизированы. Каждую новую EST сравнивают с теми, которые уже бьиш секвенированы, и если последовательность действительно является новой, ее вносят в базу данных по EST. Для поиска гомологии EST с известными генами или семействами генов и для определения категории, к которой относится функция представляемого ей гена, проводят дополнительные сравнения. К 1995 г. было идентифицировано примерно 300 ООО EST из 300 кДНК-библиотек 37 органов и тканей. Примерно 90 ООО EST представляют собой различающиеся экспрессирующиеся последовательности человека, из них примерно [c.467]

Определение первичной структуры ДНК долгие годы оставалось неразрешимой задачей. В 70-х гг XX в. с открытием ферментов рестриктаз, разрезающих молекулы ДНК в строго определенных точках, А. Максамом и В. Гилбертом был разработан метод секвенирования, позволяющий определять последовательности до 1000 нуютеотидов. В 1985 г удалось создать прибор для автоматического анализа нукнеиновых кислот. В последнее десятилетие в этой области наметился существенный прогресс, в результате чего определена последовательность не только отдельных генов, но и целых хромосом у разных видов живых организмов, в том числе и человека. Все данные по структуре генов, публикующиеся в мировой научной литературе, вводятся в память компьютера, формируя банк данных. [c.178]

В конце 70-х годов были разработаны методы для простого и быстрого определения последовательности нуклеотидов (секвенирования) любых очищенных фрагментов ДНК. Вслед за этим были определены полные последовательности нуклеотидов многих генов млекопитающих. включая гены, кодирующие гемоглобин, инсулин и цитохром с. Объем информации о последовательностях ДНК столь велик (многие миллионы нуклеотидов), что для хранения и анализа имеющихся данных необходимо использовать компьютеры. Секвенировано несколько протяженных последовательностей ДНК, содержащих более 10 пар нуклеотидов среди них полный геном вируса Эпщтейна-Барр (вызывающего у человека инфекционный мононуклеоз), а также полный геном хлоропластов растений. В настоящее время щироко используются два различных метода секвенирования ДНК принципы, лежащие в основе химического метода иллюстрированы рис. 4-66 и 4-67. ферментативный метод объясняется на рис. 4-68. [c.234]

Благодаря методам генной инженерии исследователи получили возможность использовать для изучения клеточных механизмов мутации человека. Например, известно, что группа наследственных заболеваний крови, объединяемых под названием талассемии, характеризуется резким падением уровня гемоглобина. Секвенирование ДНК 50 больных талассемией показало, что в большинстве случаев снижение уровня гемоглобина было вызвано нарушением в сплайсинге РНК. Единичные замены нуклеотидов, обнаруженные в ДНК, либо инактивировали сайт сплайсинга, либо приводили к возникновению нового такого сайта. Удивительно, но анализ мРНК этих же больных показал, что потеря сайта сплайсинга не ведет к его отменению оставшийся нормальным второй, участвующий в сплайсинге сайт, ищет поблизости подходящий участок и соединяется с ним. Нри этом может реализоваться несколько вариантов сплайсинга, т. е. мутантный ген способен детерминировать несколько измененных белков (рис. [c.159]

По-прежнему уникальной задачей, которая по плечу лишь большим международным коллективам, остается клонирование неизвестных генов животных и растений, функционирование которых можно заметить по сложным фенотипическим признакам, например, симптомам системного наследственного заболевания. При выделении таких генов из генома человека работа начинается с проведения скрупулезного анализа сцепления исследуемого фенотипического признака и какого-либо полиморфного молекулярного маркера, например, редкого аллеля HLA или миниса-теллитного локуса всех членов семьи больного. После обнаружения сцепленных маркеров задача сводится к клонированию крупных фрагментов ДНК, включающих эти маркеры, их секвенированию, выявлению открытых рамок считывания, в которых пытаются обнаружить мутации, отсутствующие у здоровых индивидуумов. В случае удачи дальнейшая работа может проводиться [c.253]

Секвенирование одного из гибридизующихся фрагментов хромосомы 19 человека показало (рис. 56), что в нем в районе от 240 до 340 п.н. содержится несколько участков размером от 13 до 27 п.п., имеющих от 71 до 78% гомологии с зондом, которые расположены в клонированной последовательности и гене tat/rev колинеарно. При сравнении последовательности этого фрагмента с базами данных нуклеотидных последовательностей обнаружено заметное сходство (s ore >100) одной и той же области фрагмента [c.173]

Смотреть страницы где упоминается термин РАС pNS секвенирование генома человека: [c.467] [c.477] [c.480] [c.481] [c.537] [c.240] [c.97] [c.311] [c.204] [c.358] [c.365] [c.370] [c.371] [c.371] [c.375] [c.46] [c.49] [c.490] [c.32] [c.131] [c.86] [c.293] [c.24] [c.140] [c.140] [c.164]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология