Dauguma eukariotų genų, skirtingai nei prokariotiniai genai, turi nepertraukiamą struktūrą. Santykinai trumpos koduojančios sritys (egzonai) kaitaliojasi su nekoduojančiomis sritimis (intronais). Geno reguliavimo elementai – promotoriai, lemiantys iniciacijos, transkripcijos tikslumą, yra prieš pirmąjį egzoną DNR grandinės 5' gale ir yra atstovaujami keliais elementais (TATA-, CCAAT-boxes, GC-motyvas) .
Genų ekspresiją taip pat reguliuoja stiprikliai (stiprintuvai), atenuatoriai (duslintuvai), taip pat izoliatoriai (stiprintuvų veikimo ribotojai) ir atsako elementai, sąveikaujantys su transkripcijos faktoriais, ksenobiotikais, steroidiniais hormonais ir kt. Šios sekos dalyvauja nustatant transkripcijos inicijavimo dažnis.
Pirmasis žingsnis įgyvendinant genetinę informaciją yra transkripcija. Eukariotų genai yra transkribuojami kaip pirmtakai, susidedantys iš egzonų ir intronų (nesubrendusių mRNR). Tada intronai išpjaunami specialiais fermentais, o egzonai nuosekliai sujungiami vienas su kitu, suformuojant transliacijai paruoštą transkriptą (brendusią mRNR). Šis procesas vadinamas sujungimu. Ta pati DNR seka gali koduoti kelis skirtingus baltymus dėl vadinamojo alternatyvaus splaisingo (skirtingų mRNR susidarymo keičiant vieno pirminio RNR transkripto egzonų jungties kaitą).
Po transkripcijos arba lygiagrečiai su ja nesubrendusi mRNR toliau modifikuojama. Metilinta guanino liekana, esanti 7-oje purino žiedo padėtyje (kopijavimo procesas), fermento pagalba pritvirtinama prie 5" pre-mRNR galo. Manoma, kad dangtelis (kepurė) yra būtinas norint teisingai orientuotis. ir ribosomų prijungimas prie iRNR prieš prasidedant transliacijai. K Z" – pre-mRNR galas taip pat fermentiškai prisijungia prie trumpos nukleotidų sekos, susidedančios iš adenino liekanų (poliadenilinimas). Manoma, kad poli-A seka yra būtina mRNR pernešimui per branduolio membraną į citoplazmą.
Pagal ląstelėje atliekamą funkciją eukariotų genai skirstomi į kelias grupes.
Pirmąją grupę sudaro genai, išreikšti visų tipų ląstelėse. Jų veiklos produktai yra baltymai, būtini bet kurios organizmo ląstelės gyvybinei veiklai užtikrinti (ribosominės RNR genai, histonai ir kt.).
Antroji grupė – audiniams būdingi genai, kurie veikia tik tam tikro tipo ląstelėse arba audiniuose tam tikrose ontogenezės stadijose (globulinų, albumino, a-fetoproteino, imunoglobulinų, raumenų baltymų, endokrininių ir virškinimo liaukų sekrecinių baltymų genai ir daugelis kitų). kiti).
Trečiąją grupę sudaro genai, koduojantys įvairius baltymus, dalyvaujančius transkripcijos reguliavime (transkripcijos faktoriai). Šių genų baltyminiai produktai sąveikauja su genų reguliavimo sritimis, sukeldami ekspresijos padidėjimą arba slopinimą.
Ketvirtajai grupei priklauso genai, kurių ekspresiją sukelia išoriniai veiksniai, įskaitant ksenobiotikų.
Vienas iš pagrindinių farmakogenomikos uždavinių yra genų ekspresijos sergant įvairiomis ligomis ir konkretaus vaisto ar biologiškai aktyvaus junginio poveikio tyrimas. Tai leis nustatyti jų kryptingo reguliavimo galimybę.
Sėkmingas farmakogenomikos diegimas į eksperimentinę farmakologiją tapo įmanomas dėl atitinkamų technologijų, tarp jų ir informacinių technologijų (bioinformatikos), vystymosi. Visi jie asimiliavo ir integravo farmakogenetiką į plačią mokslo kryptį.
Apskritai visi DGE metodai susideda iš daugelio, dažnai pasikartojančių, tų pačių operacijų. Daryti juos rankomis nėra smagu. Tačiau grėsmė yra ne monotoniškas operatoriaus darbas, o begalinis tų pačių operacijų kartojimas, dėl kurio gali sumažėti tikslumas, laikomas daug didesne problema. Todėl farmakogenominės technologijos susiduria su viena užduotimi – daliniu arba visišku analitinių operacijų automatizavimu.
Bet kurios technologijos pagrindas yra metodas, turintis savo ypatybes (parametrus) analitinėje praktikoje. DGE atveju jie turi atitikti šiuos reikalavimus:
Rezoliucija siejama su tam tikru tikslumu nustatant kaimyninius genus;
Jautrumas – skiedimo sekų riba, leidžianti statistiškai patikimai fiksuoti DHE pokyčius;
Aprėptis – tam tikros eksperimentinių gyvūnų rūšies ar tam tikro audinio išreikštų genų procentas, kurį galima patikimai nustatyti ir eksperimentiškai pakartoti;
Klaidingai teigiama norma – genų skaičius, klaidingai klasifikuojamas kaip išreikštas;
Klaidingai neigiama norma – išreikštų genų skaičius, tačiau klasifikuojamas kaip neaktyvus.
DGE technologijos apima dvi metodų grupes. Viena jų – vadinamoji uždaroji, o antroji – atviroji architektūrinė sistema.
Uždara architektūrinė sistema reikalauja informacijos apie kiekvieną geną ar kloną ir naudoja mikro matricas kaip analizatorių.
Mikroschemos kūrimo teorija remiasi žinomos sekos oligonukleotidų, imobilizuotų ant kieto paviršiaus griežtai apibrėžtose vietose, hibridizavimu įvairiais būdais paženklintu zondu. Prie šios technologijos sukūrimo prisidėjo naujausi informatikos, puslaidininkių chemijos, mikroelektronikos pramonės pasiekimai, taip pat informacijos gausa, sukaupta per ilgus metus dirbant Žmogaus genomo programoje.
DNR lustas – miniatiūrinė plokštelė su mikroląstelėmis. Kiekviename mikrošulinėlyje yra dirbtinai susintetinti oligonukleotidai, atitinkantys tam tikrų genų fragmentus, veikiančius kaip šablonas. Šiose ląstelėse vyksta komplementari matricos ir mėginio (tiriamų mėginių cDNR) sąveika. Šiuo metu yra dvi DNR lustų kūrimo kryptys. Jie skiriasi tuo, kaip sintetina ir taiko šabloninius oligonukleotidus.
Pirmoji kryptis paremta preliminaria oligonukleotidų sinteze. Oligonukleotidai sintetinami chemiškai arba PGR (ilgis nuo 500 iki 5000 bazių) ir po to, naudojant robotus, uždedami ant specialiai apdoroto stiklo paviršiaus. Tokio tipo lustai vadinami cDNA mikromatricomis (cDNA-microarray). PGR amplifikuoja tam tikrų genų cDNR sekas. Todėl tokio tipo lustai yra brangūs, nes reikia susikurti savo cDNA biblioteką arba įsigyti ją iš didelių tyrimų centrų.
cDNR mikrogardelės pasirodė netinkamos polimorfizmo tyrimams (vieno lokuso genetinis kintamumas tam tikroje populiacijoje), mutacijų analizei, daugelio genų raiškos lyginamajam tyrimui, nes šabloninių oligonukleotidų išdėstymo tankis yra labai ribotas. ląstelių skaičius yra = 1000 viename luste). Be to, naudojant ilgus DNR fragmentus (cDNR), sumažėja hibridizacijos su tiriamuoju mėginiu specifiškumas ir atsiranda klaidingai teigiami signalai, neatitinkantys tikrosios genų ekspresijos.
Nepaisant minėtų trūkumų, pagrindinis cDNR mikrogardelių privalumas yra galimybė keisti kokybinę ir kiekybinę genų fragmentų sudėtį.
Perspektyvesnė lustų kūrimo kryptis yra fotolitografinių technologijų naudojimas, leidžiantis vienu metu integruoti daugybę bet kokios sekos oligonukleotidų tiesiai ant lusto paviršiaus. Tokiu būdu susintetintų nukleotidų išsidėstymo tankis gali siekti 1 mln./1 cm2. Tokius lustus, vadinamus DNR lustais (DNA-lustais), gamina Affymetrix Inc. DNR lusto šablonas yra trumpa (20-25-merų) oligonukleotidų seka, kurioje kiekvienas genas atitinka 15-20 tokių oligonukleotidų, o tai žymiai padidina rezultatų tikslumą ir atkuriamumą. DNR lustai leidžia vienu metu įvertinti beveik neriboto skaičiaus genų raišką, tirti polimorfizmą, įskaitant vieno nukleotido pakaitalus (SNP). Tokiu atveju sintetinami oligonukleotidai, kurie yra specifiniai kiekvienai konkretaus geno sekai, atsižvelgiant į visus galimus abipusio nukleotidų išsidėstymo variantus.
Atliekant tyrimus, lustas hibridizuojamas su įvairiais būdais paženklintu pavyzdžiu. Atliekant lyginamuosius tyrimus, mėginys, kaip taisyklė, yra cDNR, gauta iš kontrolinių ir palyginamų mėginių. Kaip etiketė naudojamos ir radioaktyviai pažymėtos molekulės, ir fluorescenciniai dažai, tiesiogiai pritvirtinti prie tiriamų mėginių. Atliekant lyginamąją analizę, dažniausiai naudojamas dviejų spalvų aptikimas, kai kontrolinė ir eksperimentinė cDNR yra paženklintos skirtingais dažais. Rezultatai fiksuojami pagal hibridizacijos signalų intensyvumą tų lusto ląstelių, kuriose įvyko hibridizacija, o po to duomenys apdorojami kompiuteriu.
Taip pat gaminamos supaprastintos lustų versijos su nedideliu genų rinkiniu (per 1000-2000). Trumpos žinomų genų sekos fiksuojamos ant nailono membranos. Jie hibridizuojasi su radioaktyviai pažymėtu mėginiu. Hibridizacija nustatoma autoradiografijos būdu.
Reikėtų pažymėti, kad dirbant su lustais reikalinga speciali brangi hibridizavimo įranga. Tikimasi, kad artimiausiais metais dėl rinkos prisotinimo sumažės lustų gamybos ir darbo su jais įrangos komplektų kainos.
Naujų technologijų kūrimas ir diegimas moksle ir praktikoje dažnai yra varomasis momentas plėtojant biomedicinos žinių šakas, kaip, pavyzdžiui, neseniai buvo plėtojant PGR technologiją. Molekulinės biologijos raida dabar daug priklauso nuo PGR, o dabar ir dėl mikromatricų. Mikroschemų technologijos įdiegimas taip pat labai svarbus farmakologijai. Naujų vaistų kūrimas jau pradedamas grįsti informacija apie tam tikrų genų funkcinį vaidmenį patologijos vystymuisi. Todėl kūrimo laiką galima sutrumpinti nuo 10-15 iki 5-8 metų pateikė Harmar Hillery
Žirgyno vaidmuo poravimosi procese Kai tik žirgynas pakankamai stimuliuojamas kalytės ir nori ją kergti, jis užlipa ant jos ir stipriai apkabina priekinėmis kojomis, varpos galiukas išlenda iš prieauglio. ir po daugybės stiprių bandymų spaudžia į
Iš knygos Tarnybinis šuo [Tarnybinių šunų veisimo specialistų rengimo vadovas] autorius Krušinskis Leonidas Viktorovičius5. Sceninės raidos teorija ir gyvūnų vystymosi ypatumai Organizmų vystymasis grindžiamas stadijos vystymosi teorija, kurią suformulavo akademikas T. D. Lysenko, remdamasis I. V. Michurino darbais ir daugybe jo paties tyrimų.
Iš knygos Biologija [Visas pasiruošimo egzaminui vadovas] autorius Lerneris Georgijus Isaakovičius Iš knygos Psichofiziologijos pagrindai autorius Aleksandrovas JurijusDIFERENCINIS JAUTRUMAS Diferencinis jutimo jautrumas yra pagrįstas jutimo sistemos gebėjimu atskirti signalus. Svarbi kiekvienos jutimo sistemos savybė yra gebėjimas pastebėti savybių skirtumus vienu metu arba
Iš knygos Embrionai, genai ir evoliucija autorius Raffas Rudolphas A2.12. Diferencinis regėjimo jautrumas Jei papildomas apšvietimas dI patenka į apšviestą paviršių, kurio ryškumas yra I, tada pagal Weberio dėsnį žmogus apšvietimo skirtumą pastebės tik tada, kai dI / I \u003d K, kur K yra konstanta, lygi 0,01 –0,015. Reikšmė dI/I vadinama
Iš knygos Akvariumas mokykloje autorius Makhlinas Markas Davidovičius17 skyrius DIFERENCINĖ PSICHOFIZIOLOGIJA
Iš knygos Gydomojo bado problemos. Klinikiniai ir eksperimentiniai tyrimai [visos keturios dalys!] autorius Anokhinas Petras KuzmichasLąstelių mirtis normalios raidos metu Patelėms vystantis Wolffio latakų degeneracija ir patinų Miulerio latakų degeneracija yra struktūrų, kurios pirmiausia išsivysto, o vėliau patiria nekrozę, pavyzdžiai. Šie procesai
Iš autorės knygosGenai, kurie pradeda veikti vėlesnėse vystymosi stadijose ir augimo metu Akivaizdu, kad mutacijos genuose, kurie tiesiogiai lemia morfogenetinius kelius, ypač tų genų, kurie veikia ankstyvosiose stadijose, gali sukelti itin dramatiškus pokyčius.
Iš autorės knygos10 SKYRIUS Genų ekspresijos vystymosi adaptacijos Gyvybė yra jėga, kuri atlieka daugybę eksperimentų, bandydama susitvarkyti... mamutas ir žmogus, pelė ir megaterija, musės ir bažnyčios tėvai – visa tai yra daugiau ar mažiau sėkmingų bandymų rezultatai.
Iš autorės knygosKiek genų reikia vystymuisi? Laimei, yra metodų, leidžiančių įvertinti aukštesniųjų organizmų turimos genetinės informacijos kiekį. Vienas iš subtiliausių šių metodų yra klasikinė Mendelio genetika. Pagrindinis su tuo susijęs sunkumas
Iš autorės knygosAKVARIUMO REIKŠMĖ UGDYMO PROCESE Akvariumai visada pritraukia įvairaus amžiaus vaikus, sukelia jų nuostabą, sužadina smalsumą. Bet mokyklinėje aplinkoje, kai užduotis yra naudoti akvariumą botanikos, zoologijos, bendrojo lavinimo pamokose; biologija, jo
Iš autorės knygosPacientų būklė gydymo metu Remiantis klinikiniais stebėjimais ir laboratoriniais pacientų klinikinės būklės dinamikos gydymo metu tyrimais, galima išskirti 6 stadijas, iš kurių 3 priklauso iškrovos periodui, o 3 – sveikimo laikotarpiui.