Večina evkariontskih genov ima za razliko od prokariontskih genov diskontinuirano strukturo. Relativno kratke kodirne regije (eksoni) se izmenjujejo z nekodirajočimi regijami (introni). Regulacijski elementi gena - promotorji, ki določajo natančnost iniciacije in transkripcije, so lokalizirani pred prvim eksonom na 5" koncu verige DNA in so predstavljeni z več elementi (TATA, CCAAT boxes, GC motiv).
Izražanje genov uravnavajo tudi ojačevalci (ojačevalci), slabilci (dušilci), pa tudi izolatorji (omejevalci delovanja ojačevalcev) in odzivni elementi, ki medsebojno delujejo s transkripcijskimi faktorji, ksenobiotiki, steroidnimi hormoni itd. Ta zaporedja sodelujejo pri določanju pogostost iniciacije transkripcije.
Prva stopnja realizacije genetske informacije je transkripcija. Evkariontski geni se prepisujejo kot prekurzor, ki je sestavljen iz eksonov in intronov (nezrela mRNA). Nato posebni encimi izrežejo introne, eksone pa zaporedno zlepijo skupaj in tvorijo prepis (zrela mRNA), pripravljen za prevajanje. Ta postopek se imenuje spajanje. Isto zaporedje DNA lahko kodira več različnih proteinov zaradi tako imenovanega alternativnega spajanja (nastanek različnih mRNA s spreminjanjem menjave eksonov iz enega primarnega zapisa RNA).
Po transkripciji ali vzporedno z njo se nezrela mRNA dodatno modificira. Metilirani gvaninski ostanek na 7. položaju purinskega obroča je pritrjen na 5" konec pre-mRNA s pomočjo encima (postopek kopiranja). Menijo, da je kapica (kapa) potrebna za pravilno orientacijo in pritrditev ribosomov na mRNK pred začetkom translacije.K Z" -konec pre-mRNK je prav tako encimsko vezan na kratko nukleotidno zaporedje, sestavljeno iz ostankov adenina (poliadenilacija). Menijo, da je zaporedje poli-A potrebno za transport mRNA preko jedrske membrane v citoplazmo.
Glede na funkcijo, ki jo opravljajo v celici, delimo evkariontske gene v več skupin.
Prvo skupino sestavljajo geni, izraženi v vseh vrstah celic. Produkti njihovega delovanja so beljakovine, potrebne za zagotavljanje vitalne aktivnosti katere koli celice v telesu (ribosomski RNA geni, histoni itd.).
Druga skupina so tkivno specifični geni, ki delujejo samo v določenih vrstah celic ali tkiv v določenih fazah ontogeneze (geni globulinov, albuminov, α-fetoproteina, imunoglobulinov, mišičnih proteinov, sekretornih proteinov endokrinih in prebavnih žlez in mnogi drugi). ).
Tretjo skupino sestavljajo geni, ki kodirajo različne proteine, ki sodelujejo pri regulaciji prepisovanja (transkripcijski faktorji). Proteinski produkti teh genov medsebojno delujejo z regulatornimi regijami genov, kar povzroči povečano ali zavrto izražanje.
V četrto skupino spadajo geni, katerih izražanje je inducirano z zunanjimi dejavniki, vključno s ksenobiotiki.
Ena glavnih nalog farmakogenomike je preučevanje izražanja genov pri različnih boleznih in učinkov posameznega zdravila ali biološko aktivne spojine. S tem bo mogoče ugotoviti možnost njihove usmerjene regulacije.
Uspešna implementacija farmakogenomike v eksperimentalno farmakologijo je postala mogoča zaradi razvoja ustreznih tehnologij, vključno z informacijskimi (bioinformatika). Vsi so asimilirali in integrirali farmakogenetiko v široko znanstveno področje.
Na splošno so vse metode DGE sestavljene iz številnih, pogosto ponavljajočih se istih operacij. Delati jih ročno ni zanimiva naloga. Vendar grožnja ni monotono delo operaterja, ampak je veliko večji problem neskončno ponavljanje enih in istih operacij, kar lahko privede do izgube natančnosti. Zato je pred farmakogenomskimi tehnologijami ena naloga - delna ali popolna avtomatizacija analitičnih operacij.
Osnova vsake tehnologije je metoda, ki ima v analitični praksi svoje značilnosti (parametre). Za DGE morajo izpolnjevati naslednje zahteve:
Ločljivost je povezana z določeno natančnostjo pri določanju sosednjih genov;
Občutljivost je meja zaporedij redčenja, ki omogočajo statistično zanesljivo beleženje sprememb DGE;
Pokritost je odstotek izraženih genov dane poskusne živalske vrste ali danega tkiva, ki jih je mogoče zanesljivo zaznati in eksperimentalno ponoviti;
Lažno pozitivna norma - število genov, ki so nepravilno razvrščeni kot izraženi;
Lažno negativna norma je število izraženih genov, vendar razvrščenih kot neaktivni.
Tehnologije DGE vključujejo dve skupini metod. Eden od njih je tako imenovani zaprti, drugi pa odprti arhitekturni sistem.
Zaprti arhitekturni sistem zahteva informacije o vsakem genu ali klonu in uporablja mikromreže kot analizator.
Teorija ustvarjanja mikročipov temelji na hibridizaciji oligonukleotidov znanega zaporedja, imobiliziranih na trdni površini na točno določenih mestih, z vzorcem označenim na različne načine. Ustvarjanje te tehnologije je olajšal najnovejši napredek v računalništvu, kemiji polprevodnikov, industriji mikroelektronike, pa tudi obilo informacij, ki so se nabrale v letih dela na programu Human Genome.
DNK čip je miniaturna ploščica z mikrocelicami. Vsaka mikrocelica vsebuje umetno sintetizirane oligonukleotide, ki ustrezajo fragmentom določenih genov, ki delujejo kot predloga. V teh celicah pride do komplementarne interakcije med matriko in vzorcem (cDNA proučevanih vzorcev). Trenutno obstajata dve smeri ustvarjanja DNK čipov. Razlikujejo se po načinu sintetiziranja in uporabe šablonskih oligonukleotidov.
Prva smer temelji na predhodni sintezi oligonukleotidov. Oligonukleotide sintetiziramo kemično ali s PCR (dolžine od 500 do 5000 baz) in jih nato z roboti nanesemo na posebej obdelano stekleno površino. Te vrste čipov se imenujejo cDNA mikromreže. PCR pomnoži zaporedja cDNA določenih genov. Zato je ta vrsta čipa draga, saj je treba ustvariti lastno knjižnico cDNA ali jo kupiti v velikih raziskovalnih centrih.
Izkazalo se je, da mikromreže cDNA niso primerne za študije polimorfizma (genetske variabilnosti posameznega lokusa v določeni populaciji), analize mutacij in primerjalne študije izražanja velikega števila genov, saj je gostota šablonskih oligonukleotidov zelo omejena ( število celic je = 1000 na čip). Poleg tega uporaba dolgih fragmentov DNA (cDNA) zmanjša specifičnost hibridizacije s testnim vzorcem in pojavijo se lažno pozitivni signali, ki ne ustrezajo resničnemu izražanju genov.
Kljub tem pomanjkljivostim je glavna prednost cDNA mikromrež zmožnost spreminjanja kvalitativne in kvantitativne sestave genskih fragmentov.
Bolj obetavna smer za ustvarjanje čipov je uporaba fotolitografskih tehnologij, ki omogočajo hkratno integracijo ogromnega števila oligonukleotidov katerega koli zaporedja neposredno na površino čipa. Gostota namestitve tako sintetiziranih nukleotidov lahko doseže 1 milijon na 1 cm2. Takšne čipe, imenovane DNA-chips, izdeluje Affymetrix Inc. Matrica čipa DNK je kratka (20-25-merna) oligonukleotidna sekvenca, pri čemer vsak gen ustreza 15-20 takim oligonukleotidom, kar bistveno poveča natančnost in ponovljivost rezultatov. Čipi DNK omogočajo sočasno ocenjevanje izražanja skoraj neomejenega števila genov in proučevanje polimorfizma, vključno s substitucijami posameznih nukleotidov (SNP). V tem primeru se sintetizirajo oligonukleotidi, ki so specifični za vsako zaporedje določenega gena, pri čemer se upoštevajo vse možne možnosti relativne razporeditve nukleotidov.
Med raziskavo se čip hibridizira z vzorcem, označenim na različne načine. V primerjalnih študijah je vzorec praviloma cDNA, pridobljena iz kontrolnih in primerjalnih vzorcev. Kot oznake se uporabljajo tako radioaktivno označene molekule kot fluorescentna barvila, ki so neposredno pritrjena na proučevane vzorce. Pri izvajanju primerjalne analize se običajno uporablja dvobarvna detekcija, pri kateri sta kontrolna in eksperimentalna cDNA označena z različnimi barvili. Rezultati se zabeležijo z intenzivnostjo hibridizacijskih signalov tistih celic čipov, kjer je prišlo do hibridizacije, čemur sledi računalniška obdelava podatkov.
Izdelujejo se tudi poenostavljene različice čipov z majhnim naborom genov (znotraj 1000-2000). Kratka zaporedja znanih genov so zapisana na najlonsko membrano. Hibridizirajo se z radioaktivno označeno sondo. Hibridizacijo zaznamo z avtoradiografijo.
Treba je opozoriti, da delo s čipi zahteva posebno, drago opremo za hibridizacijo. Pričakovati je, da se bodo v prihodnjih letih cene sklopov opreme za proizvodnjo čipov in delo z njimi zaradi zasičenosti trga znižale.
Razvoj in implementacija novih tehnologij v znanost in prakso je pogosto gibalo razvoja biomedicinskih vej znanja, kot je bil na primer razvoj tehnologije PCR v bližnji preteklosti. Današnji razvoj molekularne biologije veliko dolguje PCR in zdaj mikromrežam. Uvedba tehnologije mikročipov je pomembna tudi za farmakologijo. Razvoj novih zdravil že začenja temeljiti na informacijah o funkcijski vlogi določenih genov pri razvoju patologije. Zato se lahko razvojni čas skrajša z 10-15 na 5-8 let avtorja Harmar Hillery
Vloga plemenjaka v procesu parjenja Takoj, ko je pes dovolj stimuliran s strani psice in jo želi pariti, spleza nanjo in jo trdno prime s prednjimi nogami, konica penisa se dvigne iz prepucija in , po nizu močnih poskusov prodre
Iz knjige Službeni pes [Vodnik za šolanje specialistov za vzrejo službenih psov] avtor Krušinski Leonid Viktorovič5. Teorija stopenjskega razvoja in značilnosti razvoja živali Osnova za upravljanje razvoja organizmov je teorija stopenjskega razvoja, ki jo je oblikoval akademik T. D. Lysenko na podlagi dela I. V. Michurina in številnih lastnih študij
Iz knjige Biologija [Celoten priročnik za pripravo na enotni državni izpit] avtor Lerner Georgij Isaakovič Iz knjige Osnove psihofiziologije avtor Aleksandrov JurijDIFERENCIALNA SENZORIČNA OBČUTLJIVOST Diferencialna senzorična občutljivost temelji na sposobnosti senzoričnega sistema za razlikovanje med signali. Pomembna značilnost vsakega senzoričnega sistema je sposobnost zaznavanja razlik v lastnostih hkrati oz
Iz knjige Zarodki, geni in evolucija avtor Raff Rudolf A2.12. Diferencialna občutljivost vida Če dodatna osvetlitev dI pade na osvetljeno površino s svetlostjo I, potem bo po Webrovem zakonu oseba opazila razliko v osvetlitvi le, če je dI/I = K, kjer je K konstanta enaka 0,01–0,015. . Količina dI/I se imenuje
Iz knjige Akvarij v šoli avtor Makhlin Mark Davidovič17. poglavje DIFERENCIALNA PSIHOFIZIOLOGIJA
Iz knjige Problemi terapevtskega posta. Klinične in eksperimentalne študije [vsi štirje deli!] avtor Anohin Petr KuzmičCelična smrt med normalnim razvojem pri samicah in Müllerjevih kanalih pri samcih so primeri struktur, ki se najprej razvijejo in nato podvržejo nekrozi. Ti procesi
Iz avtorjeve knjigeGeni, ki delujejo v poznejših fazah razvoja in med rastjo Jasno je, da lahko mutacije genov, ki neposredno določajo morfogenetske poti, zlasti tistih genov, ki delujejo v zgodnjih fazah, povzročijo izjemno dramatične spremembe.
Iz avtorjeve knjige10. poglavje Prilagoditve izražanja genov med razvojem Življenje je sila, ki izvaja nešteto poskusov, se poskuša organizirati ... mamut in človek, miš in megaterij, muhe in cerkveni očetje - vse to so rezultati bolj ali manj uspešnih poskusov.
Iz avtorjeve knjigeKoliko genov je potrebnih za razvoj? Na srečo obstajajo metode, ki nam omogočajo, da ocenimo količino genetskih informacij, ki so na voljo v višjih organizmih. Ena najbolj subtilnih teh metod je klasična mendelska genetika. Glavna težava, povezana s tem
Iz avtorjeve knjigePOMEN AKVARIJUMA V VZGOJNO-IZOBRAŽEVALNEM PROCESU Akvariji vedno pritegnejo otroke različnih starosti, jih presenetijo in vzbujajo radovednost. Toda v šolskem okolju, ko je naloga uporaba akvarija pri botaniki, zoologiji in splošnem pouku; biologije, njegov
Iz avtorjeve knjigeStanje bolnikov med zdravljenjem Na podlagi kliničnih opazovanj in laboratorijskih študij je mogoče opaziti 6 stopenj v dinamiki kliničnega stanja bolnikov med zdravljenjem, od tega 3 v obdobju postenja in 3 v obdobju okrevanja