Омики. Классические омы. Геномика

Содержание

Слайд 2

На молекулярной иллюстрации Дэвида Гудселла изображена иммунная клетка человека (снизу), атакующая

На молекулярной иллюстрации Дэвида Гудселла изображена иммунная клетка человека (снизу), атакующая

бактерию (сверху). Омики помогли нам узнать многое о молекулах, работающих в клетках. Помогут ли они нам разобраться во взаимоотношениях этих молекул?

(http://biomolecula.ru/content/1387)

Слайд 3

(myshared.ru)

(myshared.ru)

Слайд 4

Классические «омы» Геном Транскриптом (совокупность всех молекул РНК, которые синтезируются в

Классические «омы»

Геном
Транскриптом (совокупность всех молекул РНК, которые синтезируются в клетке, в каком-то органе

или ткани)
Протеом (совокупность белков, которые присутствуют в разных клетках и тканях человека в каждый момент времени)
Метаболом ( совокупность небольших молекул-метаболитов, которые можно найти в клетке, ткани или целом организме)

(http://biomolecula.ru/content/1387)

Слайд 5

Геномика Кариотип человека (medbe.ru) (biology-of-cell.narod.ru)

Геномика

Кариотип человека

(medbe.ru)

(biology-of-cell.narod.ru)

Слайд 6

ДНК Строение хромосомы Пространственное расположение (nafleshku.com.ua) (hep.by)

ДНК

Строение хромосомы

Пространственное расположение

(nafleshku.com.ua)

(hep.by)

Слайд 7

Протеомика (http://vivovoco.ibmh.msk.su/VV/JOURNAL/VRAN/KISS/KISS.HTM)

Протеомика

(http://vivovoco.ibmh.msk.su/VV/JOURNAL/VRAN/KISS/KISS.HTM)

Слайд 8

Строение белка (wallpapers1920.ru)

Строение белка

(wallpapers1920.ru)

Слайд 9

Кристаллизация белков Альбумины относятся к наиболее распространенным и важным для человеческого

Кристаллизация белков

Альбумины относятся к наиболее распространенным и важным для человеческого организма белкам. Когда

их содержание в крови растет, растет и осмотическое давление. Когда падает — нарушается кислотность. Молекулярная структура белка исследуется методами рентгеноструктурного анализа, когда белок находится в кристаллическом состоянии. Фото: MSFC/NASA 

Фотоотчет о выращивании белковых кристаллов на МКС во время 12-й экспедиции с 1 октября 2005 по 8 апреля 2006 года. Рост одного кристалла занимал 25 дней. Фото: NASA 

(http://www.vokrugsveta.ru/telegraph/theory/1071/)

Слайд 10

Автоматическая высокопроизводительная установка для кристаллизации белков (CrystalMation) Изучение белков Автоматизированное рентгеновское

Автоматическая высокопроизводительная установка для кристаллизации белков (CrystalMation)

Изучение белков

Автоматизированное рентгеновское отведение для

белковой кристаллографии на синхротроне в Стэнфорде

Далеко не из всякого кристалла удаётся получить структуру: около 50% кристаллов оказываются слишком мелкими, чтобы изучать дифракцию, и лишь около 50% внешне пригодных дают достаточно чёткую картину дифракции для определения трёхмерного строения. Но, несмотря на все трудности, JCSG «выложил» в базу PDB уже более 700 структур, и около 200 из них принадлежат к исходному списку 1269 «приоритетных» мишеней, определённому PSI в 2005-м.

(http://biomolecula.ru/content/498)

Слайд 11

Будущее протеомики Есть ряд ограничений, лимитирующих скорость развития протеомики. Например, по

Будущее протеомики

Есть ряд ограничений, лимитирующих скорость развития протеомики. Например, по сравнению

с геномикой сегодня не существует аналога полимеразной цепной реакции для белковых молекул, что обусловливает лимит детекции в протеомике, составляющий 10-2 М. Еще одной проблемой является необходимость определения белков в биологическом образце, в котором в высокой концентрации присутствуют другие белки. Не вызывает сомнения и тот факт, что для высокопродуктивного скрининга белковых молекул необходимы приборы не только с большей чувствительностью, но и с большей производительностью.
Непрерывное совершенствование протеомных методов, повышение чувствительности аналитического оборудования, автоматизация исследований, несомненно, приведет к полному пониманию молекулярных механизмов функционирования белковых систем, что позволит в будущем целенаправленно управлять этими процессами для оценки статуса организма и коррекции патологических состояний.

(http://www.innosfera.org/node/1276)

Слайд 12

Роль автоматики Существенного противоречия между структурной геномикой и «традиционными» подходами к

Роль автоматики

Существенного противоречия между структурной геномикой и «традиционными» подходами к определению структуры нет: СГ позволяет

всему научному сообществу накопить «багаж» структурных знаний по всем основным белковым семействам, с которыми исследователям приходится сталкиваться ежедневно, а также тем, с которыми ещё только предстоит начать работу. Структура из базы может послужить отличной отправной точкой, подарить идею хорошего эксперимента, — который будет проводиться уже с гораздо большей тщательностью и продуманностью, нежели может обеспечить автомат по очистке и кристаллизации белкá. Например, изучение особых конформационных состояний, — таких как активированная конформация рецептора, связанного с лигандами или эффекторными молекулами, — вовсе не входит в задачи структурной геномики, и поэтому является на 100% областью, в которой в обозримом будущем будет работать человек.
Или, например, проведение таких тонких экспериментов как определение структуры биомолекул в различных условиях, выборочно стабилизирующих совершенно различные, и при том функциональные конформации, — тоже задача, с которой автоматике в ближайшее время не справиться. То же самое касается и строения макромолекулярных комплексов, в состав которых входят десятки или даже сотни субъединиц, — «на автомате» такие задачи решить не удастся, и им обязательно найдётся место на обложках ведущих научных журналов. Ну и наконец, многие мишени оказываются просто «не по зубам» структурным консорциумам, — высокопроизводительные центры, фактически, проходятся «по верхушкам», получая структуры наиболее «лёгких», но не всегда самых интересных с практической точки зрения мишеней.

(http://biomolecula.ru/content/498)

Слайд 13

В настоящее же время протеомика, вместе с геномикой и биоинформатикой, ориентирована

В настоящее же время протеомика, вместе с геномикой и биоинформатикой, ориентирована

на создание новых лекарственных препаратов, в которых молекулярными мишенями будут служить те или иные белки. Процесс нахождения новых мишеней для действия лекарств решается с помощью биоинформатики, причем объектом анализа является геном. Однако после анализа генома необходимо получить доказательства того, что данный белок интенсивно экспрессируется и находится в клетке в рабочем состоянии. Эту задачу решает протеомика. Таким образом выявляется молекулярная генетическая мишень для лекарства.
Протеомика может и сама по себе решать проблему нахождения мишени. Если получить протеомные карты нормальных и патологических тканей, то по различиям в них можно установить, какие белки важны для развития того или иного патологического состояния, и выбрать их в качестве мишеней или использовать эти знания для диагностики.

(http://www.f-mx.ru/biologiya/proteomika.html)

Слайд 14

Другие «омы» Инциденталом (incidentalome) (неожиданная информация, которую никто не искал) Феном

Другие «омы»

Инциденталом (incidentalome) (неожиданная информация, которую никто не искал)
Феном (phenome) (точное описание

фенотипа — т.е. всех физических и поведенческих характеристик человека)
Интерактом (interactome) (все возможные взаимодействия молекул друг с другом)
Токсом (toxome) (все клеточные процессы, связанные с проявлением токсичности)
Интегром (integrome) (информация по всем омам)
Коннектом (связи всех нейронов в мозге человека и животных)
Микробиом (сообщества микроорганизмов, обитающих в организме человека)

(http://biomolecula.ru/content/1387)

Слайд 15

Интерактом мембранных белков дрожжей. Белки, обозначенные кружками, объединены в несколько групп

Интерактом мембранных белков дрожжей. Белки, обозначенные кружками, объединены в несколько групп

(белки ЭПС, пероксисом, плазматической мембраны и др.). Линии, соединяющие кружки, показывают взаимодействующую пару белков. Изображение с сайта лаборатории доктора Водак (Wodak).

(http://biomolecula.ru/content/1387)

Слайд 16

Такие красивые деревья получаются при визуализации по методу лаборатории Идекера для

Такие красивые деревья получаются при визуализации по методу лаборатории Идекера для

компьютерного создания интегрома. Кружки представляют собой группы генов, созданные по определенному признаку, размер кружка определяет размер группы, а насыщенность окраски — степень близости последовательностей генов внутри группы.

(http://biomolecula.ru/content/1387)

Слайд 17

Новые геномики Геном и сознание — когнитивная геномика (гены и некодирующие

Новые геномики

Геном и сознание — когнитивная геномика (гены и некодирующие последовательности, которые необходимы для

развития и функционирования головного мозга)
Геном и лекарства — фармакогеномика (область геномики, исследующая, каким образом совокупность наследственной информации человека может влиять на эффект от принимаемых этим человеком лекарств)

(http://biomolecula.ru/content/1387)

Слайд 18

Список источников http://biomolecula.ru/content/1387 http://biomolecula.ru/content/498 http://www.vokrugsveta.ru/telegraph/theory/1071/ http://vivovoco.ibmh.msk.su/VV/JOURNAL/VRAN/KISS/KISS.HTM http://www.f-mx.ru/biologiya/proteomika.html http://www.innosfera.org/node/1276

Список источников

http://biomolecula.ru/content/1387
http://biomolecula.ru/content/498
http://www.vokrugsveta.ru/telegraph/theory/1071/
http://vivovoco.ibmh.msk.su/VV/JOURNAL/VRAN/KISS/KISS.HTM
http://www.f-mx.ru/biologiya/proteomika.html
http://www.innosfera.org/node/1276