<<
>>

ФАРМАКОГЕНОМИКА И БИОИНФОРМАТИКА

Одной из самых больших научных побед биологов считается расшифровка нуклеотидной последовательности ДНК генома человека. Решена часть глобальной проблемы изучения структуры и функций носителей наследственности. Полученные результаты, в рамках этой проблемы, приближают нас к раскрытию механизмов реализации генетической информации, являющейся необходимым условием для дальнейшего управления биологическими процессами. В результате появилась новая наука — геномика, объект которой — совокупность всей наследственной информации организма, т.

е. его геном.

Ранее количество генов в геноме человека оценивали в 60—80 тысяч. По последним данным, их меньше — 25—35 тысяч (табл. 12.4). Большинство из них «молчит». Постоянно в клетках работают гены, кодирующие белки (2 %), РНК (20 %), а более 50 % составляют повторяющиеся последовательности, которые трудно клонируются и поэтому дают много пробелов.

Предполагаемые молекулярные функции 26 383 генов человека
Белок Количество Процент
Ферменты

Гидролазы

163 0,5
Изомеразы 56 0,2
Лигазы 117 0,4
Синтазы и синтетазы 656 2,1
Трансферазы 313 1,0
Преобразователи биологических сигналов Избирательные регуляторные молекулы 988 3,2
Киназы 868 2,8
Рецепторы 1543 5,0
Сигнальные молекулы 376 1,2
Белки репликации ДНК Ферменты 2308 7,5
Фактор транскрипции 1850 6,0
Другие белки Транспортеры/переносчики 203 0,7
Вирусные белки 100 0,3
Смешанные 1318 4,3
Белки клеточной адгезии 577 1,9
Шапероны 159 0,5
Структурные белки цитоскелета 876 2,8
Белки внутриклеточного матрикса 437 1,4
Иммуноглобулины 264 0,9
Ионные каналы 406 1,3
Сократительные белки 376 ' 1,2
Структурные мышечные белки 296 1,0
Протоонкогены 902 2,9
Белки, избирательно связывающие кальций 34 0,1
Внутриклеточные переносчики 350 1,1
Переносчики 533 1,7
Белки с неизвестной функцией 12 809 41,7

Важным достижением при расшифровке генома человека было установление количества генов, кодирующих белки. На момент объявления о практическом завершении генома ученые группы «Геном человека» рассчитали 32 000 белок-кодирующих генов, а группа Celera Genomics — около 40 000, что оказалось намного меньше чем прогнозировалось ранее (до 150 млн.).

Столь большое различие можно объяснить следующим образом. Во-первых, полная расшифровка не завершена и многие вопросы идентификации генов еще предстоит решать. Во-вторых, не исключено, что в организме человека каким-то образом экономно используется минимальное количество генов для кодирования большого количества белков.

Имеющиеся данные позволяют охарактеризовать типичный ген человека. Он состоит примерно из 28 000 оснований и включает в себя восемь экзонов. Кодирующая последовательность такого гена имеет 1300 п. н. и несет информацию о белке, состоящем из 450 аминокислотных остатков. Самый большой из обнаруженных генов человека — ген дистрофина (2,4-106 п. н.).

Структура генов человека намного сложнее, чем у других эукариот: часто они прерываются большими нитронами, примерно 35 % генов могут считываться с разными рамками, 40 % иРНК могут подвергаться альтернативному сплайсингу. Следовательно, одна последовательность ДНК может кодировать более чем один тип иРНК. С этой проблемой связано еще одно новое направление в генетике — протеомика (протеин-белок), изучающее полный набор белков организма.

Расшифровка первичной структуры белков на основе установленных белок-кодирующих генов еще не указывает на раскрытие функций тех или иных продуктов генов. За этим следует длительный систематический анализ протеома человека. Большое значение в установлении роли определенных белок- синтезирующих генов имеет сравнение первичной структуры белков с известными и неизвестными функциями, которые получены от представителей видов различного уровня 'Эволюционного развития. На основе установления только первичной структуры белка нельзя говорить о точной его функции. Тем не менее, изучение генома дает важную информацию о возникновении белковых доменов, о семействах самих белков (раздел 3.1).

Секвенирование генома послужило толчком к исследованию генов, ответственных за болезни человека. Требуется проведение функциональной классификации самих генов и их продуктов — белков. Все гены (923), вызывающие моногенные заболевания или повышающие вероятность возникновения болезни, характеризовались по функции их продуктов в отношении патологического процесса и клинических проявлений. Наибольшую функциональную группу составили ферменты (31 %). Вторая по величине группа — группа белков-активаторов и стабилизаторов, белков, участвующих в правильном сворачивании полипептидных цепей (14 %). Каждая из остальных групп (рецепторы, факторы транскрипции, трансмембранные переносчики и др.) составляли менее 10 % всех генов, вызывающих болезни. Корреляционный анализ между функцией продуктов генных болезней и возрастом больных показал, что болезни, связанные с нарушением функции ферментов, проявляются на всех этапах развития. В то же время болезни, связанные с генами, кодирующими транскрипционные факторы, проявляются на этапе внутриутробного развития.

В последнее время геномика стала объектом пристального внимания и фармакологов. Определено, что процессы взаимодействия низкомолекулярных лекарственных средств с геном отражает новое направление геномики — фармакогеномику. Ее границы в настоящее время не очень широки и включают, практически, один процесс доступный для изучения — дифференциальную генную экспрессию (ДГЭ), имеющую место в экспериментах in vitro и in vivo, в условиях влияния лекарственного средства.

12.2.2.1.

<< | >>
Источник: Головенко М. Я.. Фізико-хімічна фармакологія: Монографія. — Одеса: Астропринт,2004. —720 с.. 2004

Еще по теме ФАРМАКОГЕНОМИКА И БИОИНФОРМАТИКА:

  1. 12.3. ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ХИМИИ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ
  2. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ
  3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ БИО-ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ
  4. ФАРМАКОГЕНЕТИКА
  5. ТЕРМОДИНАМИКА
  6. Юрий Андреевич Андреев. Три кита здоровья СПб.:,1994. — 382 с., 1994
  7. Предисловие к 14-му официальному изданию (неофициальных, воровских было без счету)
  8. Предисловие к 11-му изданию
  9. Предисловие к 7-му изданию
  10. Глава первая ДОРОГА НА ОКЕАН
  11. Солнечный поддень жизни, или Сохранить бы последние крохи
  12. Глава вторая ДУХ ВЫСОКИЙ, ДЕЯТЕЛЬНЫЙ, ДОБРЫЙ