2. ĮVADAS
Genomika yra rūšies viso genomo molekulinė
analizė
Genomo analizę sudaro dvi pagrindinės fazės
Genolapio sudarymas
Sekvenavimas (nukleotidų sekos nustatymas)
1995 m. mokslininkai vadovaujami Craigo
Venterio ir Hamiltono Smitho nustatė pirmojo
organizmo pilną DNR seką
Tai buvo bakterija Haemophilus influenzae
10-2
4. 1996 m. buvo pabaigtas pirmojo eukariotinio organizmo
genomo tyrimas. Jį atliko pasaulinis mokslininkų
konsorciumas, vadovaujamas Andre Goffeau iš Belgijos
Saccharomyces cerevisiae
Genomą sudaro 16 linijiškų chromosomų
~ 12 milijonų bp, ~ 6,200 genų
Vėliau buvo sekvenuoti kitų organizmų genomai, įskaitant
žmogų
Struktūrinė genomika prasideda genolapio sudarymu ir
baigiasi pilnu genomo sekvenavimu
Funkcinė genomika tiria, kaip genų sąveikos skuria
organizmo požymius
Funcinės genomikos pagrindinė paskirtis yra išsiaiškinti
genetinių sekų reikšmę organizmo funkcionavimui
Daugeliu atvejų tai leidžia suprasti geno funkciją
10-4
5. Pilnas rinkinys baltymų, kuriuos gali sintetinti
organizmas, yra vadinamas proteomu
Proteomika yra visų genomo koduojamų
baltymų ir jų sąveikų tyrimas
Proteomikos tikslas yra išsiaiškinti
organizmo baltymų funkcinę paskirtį
Taip pat ji siekia ištirti baltymų sąveikas
Bioinformatikos tikslas yra perskaityti
informaciją, esančią genetinėse sekose,
naudojant matematinius/kompiuterinius
metodus
10-5
6. DNR sričių struktūrinė organizacija paprastai
nustatoma trimis būdais
1. Citogenetinis (geno)kartografavimas
Remiasi mikroskopine analize
Genai siejami su chromosomų ruožais
2. Sankibos (geno)kartografavimas
Remiasi kryžminimais
Nustatoma genų padėtis vienas kito atžvilgiu
Atstumai matuojami genolapio vienetais (arba centimorganais)
3. Fizinis (geno)kartografavimas
Remiasi DNR klonavimo metodais
Nustatoma genų padėtis vienas kito atžvilgiu
Atstumai matuojami bazių poromis
10.1 STRUKTŪRINĖ GENOMIKA
10-6
7. Citogenetinis kartografavimas remiasi mikroskopija
Dažniausiai naudojamas tiriant eukariotus, turinčius
dideles chromosomas
Eukariotų chromosomas galima atskirti pagal
Dydį
Centromeros padėtį
Ruožuotumą
Ruožuotumas išryškėja chromosomas nudažius
specifiniais dažais
Jis naudojamas genų kartografavimui
Citogenetinis (geno)kartografavimas
10-7
8. Darant citogenetinį kartografavimą yra bandoma
nustatyti genų išsidėstymą specifinių chromosomos
ruožų atžvilgiu
Dažniausiai tai yra augalų ir gyvūnų genų lokalizacijos
nustatymo pirmasis etapas
Citogenetinis kartografavimas remiasi mikroskopija
Todėl jo skiriamoji geba yra gana limituota
Daugelio rūšių atveju ji yra ~ 5 milijonus bp
Skiriamoji geba daug geresnė toms rūšims, kurios turi
politenines chromosomas
Pvz., Drosophila melanogaster
10-8
9. Hibridizacija in situ padeda nustatyti geno padėtį
intaktinėse chromosomose
Ji naudojama nustatyti genų ar DNR sekų lokalizaciją
didelėse eukariotų chromosomose
Naudojami zondai, padedantys aptikti ieškomas
DNR sekas (“taikinį”)
Dažniausiai naudojami fluorescenciniais dažais
pažymėti DNR zondai
Šis metodas vadinamas fluorescencine in situ hibridizacija
(FISH)
Hibridizacija in situ
10-9
10. 10-10
Fluorescencinės in situ hibridizacijos (FISH) metodas
Ląstelės veikiamos medžiagomis, fiksuojančiomis
jas ant stikliuko
DNR zondai yra chemiškai
modifikuoti taip, kad prie jų
gali prisijungti
fluorescuojanti žymė
11. Fluorescencinių zondų skleidžiamai šviesai
aptikti yra naudojami fluorescenciniai
mikroskopai
Fluorescuojantis zondas yra matomas kaip
švytinti sritis nešvytinčiame fone
Zondai prisitvirtina tik prie specifinių sekų
FISH eksperimentų rezultatai yra lyginami su
Giemsa dažais nudažytų chromosomų
vaizdu
Zondo padėtis gali būti nusakoma G ruožų
atžvilgiu
10-11
14. Sankibos kartografavimas remiasi rekombinantinių
palikuonių dažnio skaičiavimu
Visi genai, esantys vienoje chromosomoje, yra paveldmi
kartu sukibę, t.y. sudaro vieną sankibos grupę
Jei įvyksta krosingoveris, gali pasikeisti sukibusių genų seka
Krosingoverio dažnis tuo mažesnis, kuo arčiau vienas kito
yra sukibę genai
Gali būti sudaromi ne genų, o genetinių žymenų
genolapiai. Molekulinis žymuo yra DNR fragmentas,
kuris randamas specifinėje chromosomos vietoje ir
gali būti specifiškai atpažintas
Kaip ir alelių atveju, molekulinių žymenų ypatybės gali skirtis
tarp skirtingų individų
Sankibos (geno)kartografavimas
10-14
15. Restrikcijos fermentai atpažįsta specifines
DNR sekas ir jose kerpa DNR
Ilgose chromosomose gali būti daug vietų,
kurias atpažįsta ir kerpa restrikcijos fermentai
Jos yra pasiskirstę atsitiktinai
Lyginant du individus galima aptikti tokių
atpažinimo vietų kiekio ir/ar išsidėstymo skirtumus
Restrikcijos fragmentų ilgio
polimorfizmas (RFLP)
10-15
18. 10-18
Restrikcijos fragmentų ilgio polimorfizmas (RFLP)
Restrikcijos vieta,
randama tik 1-ame
individe
Populiacijoje stebimas DNR
fragmentų ilgio polimorfizmas
Ši variacija gali atsirasti dėl
delecijų, duplikacijų, genų mutacijų
ir t.t.
Rodyklės rodo
restriktazių kirpimo
vietas
19. Trijų individų chromosominės DNR RFLP analizė
EcoRI kirpimo
vietos yra abiejose
chromosomose
10-19
EcoRI kirpimo vietų
nėra abiejose
chromosomose
20. 10-20
EcoRI kirpimo vieta
yra tik vienoje
chromosomoje
Trys individai turi daug
bendrų vienodo ilgio DNR
fragmentų
Jei šie fragmentai randami
99% visų populiacijos
individų, jie vadinami
monomorfiniais
Polimorfinės
juostos
pažymėtos
strėlėmis
21. RFLP sankibos analizė gali būti atlikta su
daugeliu RFLP žymenų, nustatant jų
santykinę padėtį genome
Genolapis, sudarytas iš daugelio RFLP
žymenų, vadinamas RFLP genolapiu
RFLP genolapiai naudojami genų padėčiai
nustatyti tam tikroje chromosomoje
RFLP genolapiai
10-21
23. Fiziniam kartografavimui atlikti reikia klonuoti
daugelį chromosominės DNR fragmentų
Klonuoti DNR fragmentai yra apibūdinami pagal
1. Dydį
2. Turimus genus
3. Padėtį chromosomoje
Pastaraisiais metais naudojant fizinį
kartografavimą sekvenuoti ištisi genomai
Fizinis (geno)kartografavimas
10-23
25. Atliekamas plataus masto genomų
sekvenavimas leidžia tyrinėti genų veiklą daug
sudėtingesniame lygmenyje
Dabar galima vienu metu tirti daugelio genų grupių
veiklą
Vienas iš pagrindinių genominių tyrimų tikslų
yra nustatyti tas DNR sritis, kuriose iš tiesų
yra genų
Vienas būdų tai padaryti yra parodyti, kad tiriama
sritis yra transkribuojama į RNR
10.2 FUNKCINĖ GENOMIKA
10-25
26. Tai padaroma sukuriant cDNA biblioteką
cDNR (copy DNA) yra gaunama atvirkštinės transkriptazės pagalba
susintetinus DNR nuo mRNR, išskirtos iš ląstelės
cDNR biblioteka taip pat vadinama EST biblioteka (expressed
sequence tag library)
Šios sekos taip pat gali būti naudojamos kaip žymenys, atliekant fizinį
chromosomų kartografimą
EST bibliotekoje esančios sekos gali būti sekvenuotos ir
vėliau palygintos su genomo sekomis
Atitikimai rodo, kurios genomo vietos koduoja genus
cDNR bibliotekos sukūrimas padeda tirti genų reguliaciją
genomo lygmenyje
Tokių tyrimų strategija yra išskirti mRNR esant skirtingoms ląstelės ar
organizmo funkcionavimo sąlygoms
Tada galima nustatyti tas mRNR, kurios yra sintetinamos tik esant
vienokioms ar kitokioms sąlygoms
Genų ekspresija gali būti nustatyta
cDNR bibliotekoje
10-26
27. Sukurtas naujas tyrimo metodas, vadinamas DNR
mikrogardelėmis (taip pat vadinama genų lustais)
Šis naujas metodas leidžia vienu metu tirti tūkstančių genų
veiklą
DNR mikrogardelė yra maža silicio, stilo ar plastiko
plokštelė, padengta daugelio DNR sekų taškeliais
Kiekviena iš šių sekų atitinka vieną žinomą geną
Šios sekos veikia kaip zondai, aptinkantys transkribuojamus genus
10-27
Mikrogardelės gali nustatyti
transkribuojamus genus
28. Šie DNR fragmentai gali būti
Amplifkuoti PGR pagalba ir vėliau pritvirtinti ant
mikrogardelės
Tiesiogiai susintetinti ant mikrogardelės
Viena mikrogardelė turi dešimtis tūkstančių skirtingų taškų,
o jos dydis neviršia pašto ženklo
Kiekvieno taško (su skirtingo geno DNR) padėtis gardelėje yra
tiksliai žinoma
DNR mikrogradelių gamybos technologija yra gana
įdomi ir primena technologiją, kuri naudojama
rašaliniuose spausdintuvuose
Pagamintos DNR mikrogardelės naudojamos
hibridizacijai su cDNR, susintetinta atvirkštinės
transkriptazės pagalba nuo iš ląstelės išskirtų mRNR
10-28
29. 10-29
Mikrogardelė nuplaunama
Po to ji tiriama skenuojančiu
konfokaliniu fluorescenciniu
mikroskopu
Tiriama fluorescuojančios
vietos, kurios rodo įvykusią
hibridizaciją
31. DNR mikrogardelių panaudojimas
Panaudojimas Aprašymas
Specifinėms ląstelėms
būdingos genų
ekspresijos tyrimai
Lyginant cDNR, gautas iš skirtingų tipų ląstelių,
galima nustatyti genus, kurių ekspresija vyksta tik
tam tikrose ląstelėse ar audiniuose
Genų reguliacijos tyrimai Galima tirti kintančių aplinkos sąlygų įtaką genų
ekspresijai
Metabolizmo kelių
tyrimai
Galima tirti visų genų, dalyvaujančių viename ar
kitame metabolizmo kelyje, ekspresiją
Vėžinių ląstelių tyrimai Skirtingų tipų vėžinių ląstelių genų ekspresija
labai skiriasi. DNR mikrogardeles galima naudoti
klasifikacijai navikų, kurie morfologiškai nesiskiria
Genetinio kintamumo
tyrimai
Mutantinis alelis gali hibridizuotis su mikrogardele
prasčiau, negu laukinio tipo alelis
Mikroorganizmų
kamienų identifikacija
Mikrogardelių pagalba galima atskirti giminiškų
bakterijų rūšis ar porūšius
10-31
32. Proteomika tiria organizmo gaminamų baltymų
funkcinę paskirtį
Pilnas rūšies baltymų rinkinys yra vadinamas proteomu
Genomikos duomenys gali suteikti svarbių žinių apie
proteomą
1. DNR mikrogardelės parodo genus, kurie yra
transkribuojami esant tam tikroms sąlygoms
2. Skirtingų rūšių genų homologijos tyrimai gali būti
panaudojami baltymų struktūrai ar funkcijai nuspėti
Tačiau genominius tyrimus turi sekti tiesioginiai pačių
baltymų tyrimai
10.3 PROTEOMIKA
10-32
33. Viso genomo sekvenavimas ir analizė gali
padėti nustatyti visus rūšies genus
Tačiau proteomas yra didesnis už genomą ir
tikrąjį jo dydį sunku nustatyti
Taip įvyksta dėl keletos procesų
1. Alternatyvaus splaisingo
2. RNR redagavimo
3. Potransliacinės kovalentinės modifikacijos
10-33
Proteomas yra žymiai didesnis
už genomą
34. 1. Alternatyvus splaisingas
Svarbiausias pokytis, atsiradęs eukariotuose
Viena pre-mRNR yra pertvarkoma į keletą skirtingų mRNR
Splaisingas dažnai yra specifiškas tam tikroms ląstelėms arba tam
tikroms aplinkos sąlygoms
2. RNR redagavimas
Sutinkamas rečiau už alternatyvų splaisingą
Pakeičia koduojančią mRNR seką
3. Potransliacinė kovalentinė modifikacija
Funkcionaliam baltymui sukurti gali būti reikalingos negrįžtamos
modifikacijos
Proteolitinis procesingas; prostetinių grupių, cukrų ar lipidų prisijungimas
Grįžtami pokyčiai gali trumpam pakeisti baltymo funkcijas
Fosforilinimas; metilinimas
Visi šie procesai padidina potencialių baltymų kiekį proteome
10-34
35. Yra kuriamos ir baltymų mikrogardelės
Baltymų mikrogardelių kūrimas yra sudėtingesnis
procesas
1. Baltymus žymiai lengviau pažeisti, atliekant įvairias
manipuliacijas, reikalingas mikrogardelei pagaminti
2. Baltymų sintezė ir išgryninimas reikalauja daug daugiau
laiko, lyginant su DNR
Nepaisant to, pastaraisiais metais yra pasiektas tam
tikras progresas baltymų mikrogardelių kūrime ir
panaudojime proteomikos tyrimuose
10-35
Baltymų mikrogardelės
36. Baltymų mikrogardelių panaudojimas
Panaudojimas Aprašymas
Baltymų
ekspresijos tyrimai
Antikūnų mikrogardelės pagalba galima tirti baltymų
ekspresiją, nes kiekvienas antikūnas, esantis
mikrogardelės taške, atpažįsta specifinę aminorūgščių
seką
Baltymų funkcijos
tyrimai
Grupės baltymų substratinis specifiškumas ir
fermentinis aktyvumas gali būti tiriami veikiant
mikrogardelę skirtingais substratais
Baltymų sąveikos
su baltymais
tyrimai
Dviejų baltymų gebėjimas sąveikauti gali būti tiriamas
veikiant mikrogardelę fluorochromu pažymėtais
baltymais
Farmakologiniai
tyrimai
Vaistų gebėjimas susijungti su ląstelės baltymais gali
būti tiriamas veikiant mikrogardelę įvairiais
pažymėtais vaistais
10-36
37. Yra du pagrindiniai baltymų mikrogardelių tipai
1. Antikūnų mikrogardelės
2. Funkcinės mikrogardelės
Antikūnų mikrogardelės
Sudarytos iš rinkinio antikūnų, atpažįstančių
trumpas peptidų sekas
Naudojamos įvertinti baltymų ekspresijos laipsniui
Funkcinės mikrogardelės
Sudarytos iš daugelio skirtingų ląstelės baltymų
Naudojamos baltymų funkcijoms tirti
10-37
38. Kompiuteris tapo svarbiu genetinių tyrimų
instrumentu
Genetikos ir informatikos mokslų sandūroje
susikūrė nauja mokslo šaka - bioinformatika
Genetinių sekų kompiuterinei analizei
paprastai reikia trijų pagrindinių elementų:
Kompiuterio
Kompiuterinių programų
Genetinių duomenų
10.4 BIOINFORMATIKA
10-38
39. Kompiuterinė programa yra apibrėžta operacijų seka,
kuri gali analizuoti duomenis pasirinktu būdu
Pirmasis kompiuterinės genetinių duomenų analizės
etapas yra kompiuterinių duomenų bylos sukūrimas
Ši byla yra informacijos rinkinys, tinkamas saugoti ir
manipuliuoti kompiuteryje
Pavyzdžiui, bylą gali sudaryti lacY geno iš E. coli DNR
seka
10-39
Sekos analizuojamos naudojant
kompiuterines programas
41. Duomenų suvedimas į kompiuterį atliekamas
Rankiniu būdu
Automatizuotai (tiesiogiai iš sekvenavimo įrenginio)
Genetinės sekos, esančios kompiuterinėse bylose,
gali būti analizuojamos daugeliu būdų
Pavyzdžiui, gali būti ieškoma atsakymų į šiuos klausimus
1. Ar sekoje yra genų?
2. Ar genai turi reguliuojančias sekas (promotorius, splaisingo
vietas ir kt.)?
3. Ar seka koduoja polipeptidą?
Jei taip,tai kokia šio polipeptido seka?
4. Ar seka yra homologinė kuriai nors kitai sekai?
5. Koks yra evoliucinis ryšys tarp dviejų ar daugiau genetinių
sekų?
10-41
42. Genetinės informacijos kiekis, nustatomas
mokslininkų, yra itin didelis
Ši informacija kompiuterinių bylų pavidalu yra
kaupiama genetinių duomenų bazėse
Bylos tokiose duomenų bazėse dažniausiai yra anotuotos
Jose yra genetinė seka ir detalus jos aprašymas
Be to, pateikiamos kitos svarbios sekų ypatybės
Pasaulyje egzistuoja keletas didelių genetinių
duomenų bazių, turinčių duomenis iš tūkstančių
laboratorijų
10-42
Kompiuterinės duomenų bazės
43. Pagrindinės genetinių duomenų bazės
Tipas Aprašymas
Nukleotidų
sekos
Duomenys kaupiami trijose bendradarbiaujančiose duomenų
bazėse: GenBank (JAV), EMBL (European Molecular
Biology Laboratory Nucleotide Sequence Database) ir DDBJ
(DNA Data Bank of Japan).
Aminorūgščių
sekos
Pagrindinės duomenų bazės yra šios: Swissprot (Swiss
Protein Database), PIR (Protein Information Resource),
Genpept (transliuojamų peptidų sekos iš GenBank db),
TrEMBL (transliojamų peptidų sekos iš EMBL db)
Erdvinės
struktūros
PDB (Protein Data Bank) saugomos biologinių
makromolekulių, pagrindinai baltymų, erdvinės struktūros.
Pagrindiniai duomenys gauti rentgenostruktūrinės analizės
būdu arba naudojam BMR.
Baltymų
motyvai
Prosite yra duomenų bazė, kaupianti informaciją apie
baltymų motyvus, būdingus baltymų šeimoms, domenų
struktūroms ar potransliacinėms modifikacijoms
10-43
44. Anksčiau paminėtos genetinių duomenų bazės
kaupia informaciją apie daugelį skirtingų biologinių
rūšių
Taip pat yra kuriamos genomo duomenų bazės
Tai yra specializuotos duomenų bazės, kuriose kaupiami
duomenys apie atskiras rūšis
Jų pagrindinis tikslas yra susisteminti sekvenavimo ir
kartografavimo rezultatus
Genomo duomenų bazėse taip pat yra duomenų apie
alelius, tyrimus atliekančius mokslininkus ir bibliografinės
rodyklės
10-44
Kompiuterinės duomenų bazės
45. Kompiuterinės programos gali aptinkti reikšmingas
vietas labai ilgose sekose
Jų veikimo principas gali būti pademonstruotas 54
raidžių sekos pavyzdžiu:
10-45
Skirtingos analizės strategijos
GJTYLLAMAQLHEOGYLTOBWENTMNMTORXXXTGOODNTHEQALLYTLSTORE
Šią seką galima analizuoti bent trimis būdais
46. Pirmoji programa gali nustatyti visus anglų kalbos žodžius,
esančios šioje sekoje:
10-46
GJTYLLAMAQLHEOGYLTOBWENTMNMTORXXXTGOODNTHEQALLYTLSTORE
Antroji programa nustato žodžių serijas, kurios formuoja
gramatiškai teisingą sakinį:
GJTYLLAMAQLHEOGYLTOBWENTMNMTORXXXTGOODNTHEQALLYTLSTORE
Trečioji programa aptinka penkių raidžių sekas, kurios
randamos orientuotos priešingomis kryptimis:
GJTYLLAMAQLHEOGYLTOBWENTMNMTORXXXTGOODNTHEQALLYTLSTORE
47. Taigi, kompiuterių programos atpažįsta arba sekas,
arba struktūras
Sekų atpažinimas
Programa turi informacijos, kad specifinė seka ar simboliai
turi specializuotą reikšmę
Turėdama šią informaciją, pirmoji programa gali nustatyti sekas ar
raides, kurios sudaro žodžius
Struktūrų atpažinimas
Nėra paremtas specifinių sekų turimos informacijos
atpažinimu
Šio tipo programos (pvz., pavyzdžio trečioji programa) ieško tam
tikrų dėsningų struktūrų, kurios gali būti bet kurioje sekoje ar sekų
grupėje
10-47
48. Anksčiau paminėtos programos iliustruoja
pagrindines sekų identifikavimo strategijas:
1. Nustatomos prasmingos specializuotos sekos
(sekų elementai), esančios labai ilgoje genetinėje
sekoje
Kurie sekų elementai prasmingi, yra nustatyta pačioje
programoje
Pavyzdys yra pirmoji programa
2. Nustatoma sekų ar jų elementų organizacija
Pavyzdys yra antroji programa
3. Nustatoma sekų struktūra
Pavyzdys yra trečioji programa
10-48
49. Genetinė seka, turinti tam tikrą funkciją, yra
vadinama sekos elementu arba sekos motyvu
Taip pat aptikti specifiniai aminorūgščių motyvai,
atliekantys baltymuose specializuotas funkcijas
Pvz., asparaginas–X–serinas (kur X yra bet kuri
aminorūgštis) yra eukariotų baltymų glikozilinimo vieta
Prosite duomenų bazėje yra kaupiamos žinios apie
aminorūgščių motyvus, turinčius funkcinę reikšmę
Tokia duomenų bazė padeda greičiau išsiaiškinti naujai aptiktų
baltymų funkcijas
10-49
50. Trumpi sekų elementai, nustatomi kompiuterinės
analizės metu
Sekos tipas Pavyzdys
Promotoriai Daugelis E.coli promotorių turi TTGACA (-35 padėtis) ir TATAAT (-
10 padėtis) sekas. Eukariotų promotoriai gali turėti CAAT, GC,
TATA dėžutes ir t.t
Atsako elementai Gliukortikoidų atsako elementai (AGRACA), cAMP atsako
elementai (GTGACGTRA)
Starto kodonas ATG
Stop kodonai TAA, TAG, TGA
Splaisingo vieta GTRAGT------------------YNYTRAC(Y)nAG
Poliadenilinimo signalas AATAAAA
Aukšto dažnio kartotinės
sekos
Santykinai trumpos sekos, pasikartojančios genome daugelį kartų
Transpozabilūs
elementai
Paprastai nustatomi pagal tai, kad tiesioginės pasikartojančios
sekos yra apsuptos invertuotų pasikartojančių sekų
R – bet kuris purinas, Y – bet kuris pirimidinas, N - bet kuri bazė
10-50
51. Genų nustatymui kompiuterinės programos gali
naudoti skirtingas strategijas:
Paieška pagal signalą
Programa bando nustatyti žinomų sekų elementų, dažniausiai
randamų genuose, išsidėstymą tiriamoje sekoje
Promotoriai, starto/stop kodonai
Paieška pagal turinį
Programa stengiasi nustatyti sekas, kurių nukleotidų sudėtis
skiriasi nuo atsitiktinio pasiskirstymo
Tai daroma todėl, kad struktūriniuose genuose kodonai naudojami
neatsitiktinai
10-51
Struktūrinių genų nustatymas
52. Kitas būdas nustatyti koduojančias sritis yra
analizuoti transliuojamus skaitymo rėmelius
DNR sekoje kodonų nuskaitymas gali
prasidėti nuo pirmojo, antrojo arba trečiojo
nukleotido
Tai 1, 2 ir 3-as skaitymo rėmeliai
Atviras skaitymo rėmelis (open reading frame
- ORF) yra nukleotidų seka, neturinti stop
kodonų
Prokariotams būdingi ilgi atviri skaitymo rėmeliai
Eukariotų koduojančios sekos gali būti pertrauktos
intronų 10-52
53. 10-53
Kompiuterinė programa gali nustatyti visus atvirus skaitymo
rėmelius genominėje DNR sekoje, ieškodama ilgo ASR
Stop kodonai
Ilgas ASR
Taip pat gali būti, kad seka nuskaitoma iš kairės į dešinę
Todėl naujai nustatytoje sekoje galimi šeši rėmelių skaitymo variantai
54. DNR sekvenavimo duomenys leidžia tirti evoliucinius
ryšius molekuliniame lygmenyje
Tokie tyrimai tapo galingu genomikos tyrimų metodu
Lyginant genetines sekas, kartais galima aptikti dvi
ar daugiau panašių sekų
10-54
Kompiuterinės programos gali
nustatyti homologines sekas
55. 10-55
lacY geno DNR sekos
~ 78% bazių sutampa
Šiu atveju sekos panašios, nes du tiriami
genai yra homologiški
Jie išsivystė iš to paties protėvinio geno
57. 10-57
Kai du homologiniai genai yra randami skirtingose
rūšyse, jie yra vadinami ortologais
Kai du homologiniai genai randami tame pačiame
organizme, jie yra vadinami paralogais
Genų šeima, sudaryta iš dviejų ar daugiau homologinių
genų kopijų, esančių to paties organizmo genome
Svarbu nepainioti sąvokų homologija ir panašumas
Homologija nurodo bendrą kilmę
Panašumas reiškia didelį sekų sutapimo laipsnį
Daugeliu atveju panašumas yra dėl homologijos
Tačiau taip yra ne visada
58. Makromolekulių, tokių kaip DNR, RNR ir baltymai,
funkcijos priklauso nuo jų struktūros
Jų erdvinė struktūra iš tiesų priklauso nuo juos sudarančių
elementų linijinio išsidėstymo
Dabartiniu metu erdvinė makromolekulių struktūra
tyrinėjama naudojant pagrindinai biofizikinius
metodus
Pvz., rentgenokristalografiją ir BMR
Šie metodai yra techniškai sudėtingi ir reikalauja daug laiko
DNR sekvenavimas yra žymiai paprastesnis
10-58
Tiriant genų sekas galima
nusakyti RNR ir baltymų struktūrą
59. RNR molekulės paprastai sudaro antrines
struktūras, turinčias dvigrandinines sritis
Šios struktūros yra toliau lankstomos ir
pakuojamos, susidarant tretinėms struktūroms
Genetikus šios struktūros domina, nes nuo jų
priklauso molekulių funkcijos
Todėl RNR struktūrų kompiuterinis
modeliavimas yra svarbus tokių tyrimų
instrumentas
10-59
61. Struktūros nustatymas taip pat naudojamas ir
proteomikoje
Pasikartojantys baltymų struktūriniai elementai yra α
spiralės ir β klostės
Keletas kompiuterinių programų yra naudojamos
antrinei baltymų struktūrai nustatyti, remiantis
pirmine jų struktūra
Šios programos remiasi keletu skirtingų parametrų
Dažniausiai yra naudojami aminorūgščių statistiniai dažniai,
nustatyti tiriant tas antrines struktūras, kurios buvo kristalizuotos
Baltymų antrinės struktūros kompiuterinio nustatymo tikslumas siekia
60-70%
10-61
Editor's Notes
Figure: 16-03a
Caption:
Some common restriction enzymes, with their recognition sequences, cutting sites, cleavage patterns, and sources.
Figure: 16-05
Caption:
The plasmid pUC18 offers several advantages as a vector for cloning. Because of its small size, it accepts relatively large DNA fragments for cloning; it replicates to a high copy number, and has a large number of restriction sites in the polylinker, located within a lacZ gene. Bacteria carrying pUC18 produce blue colonies when grown on media containing Xgal. DNA inserted into the polylinker site disrupts the lacZ gene; this results in white colonies and allows direct identification of colonies carrying cloned DNA inserts.