Структура и полиморфизм геномов. Занятие 4

Филогенетическое древо живых организмов

Размеры геномов

Открытая рамка считывания (Open Reading Frame, ORF)

Потенциально кодирующая последовательность в геноме:
Начинается

Транскрипция

Кодирующая (смысловая; +) цепь: 5′-CTGCTAGAATCAT-3′
Матричная (-) цепь: 3′-GACGATCTTAGTA-5′
мРНК-транскрипт: 5′-CUGCUAGAAUCAU-3′

Особенности геномов прокариот (бактерий и архей)

Сравнительно малый размер (~105-107п.н.)
Гаплоидность
Унипартитность/Бипартитность (одна-две разные

Структура бактериального оперона

Особенности геномов эукариот

Сравнительно большой размер (~108-109 п.н.)
Мультипартитность и мультиплоидность
Организация в виде

Открытая рамка считывания у эукариот

Инициирующий кодон ATG
Стоп-кодоны TAA/TAG/TGA
Интроны ограничены сайтами сплайсинга

Мозаичное строения эукариотного гена

Инфраструктура генома

Кодирующие последовательности (гены)
– белковые (структурные и регуляторные)
– РНК-гены
– гены мобильных

Гены белков

Однокопийные/многокопийные
Паралогичные
Гены-сироты (orphan genes)
Криптические (молчащие)
Псевдогены
Взаимноперекрывающиеся

РНК-гены

snRNA – малая ядерная РНК
lncRNA – длинная некодирующая РНК
miRNA – микроРНК
crRNA

Повторяющиеся некодирующие последовательности
короткие (<100 п.н.) или длинные (>100 п.н.)
прямые или инвертированные
тандемные

Тандемные повторы – результат ошибки в работе ДНК-полимеразы

Диспергированные повторы – ретротранспозоны

Пространственное взаимодействие в геноме эукариот

Топологически ассоциированные домены (TAD) – области наиболее тесного взаимодействия в геноме

Генетический полиморфизм
1. Явление существования вариантов в нуклеотидной последовательности разных представителей одного

Виды генетических полиморфизмов

Однонуклеотидный полиморфизм (ОНП; single nucleotide polymorphism, SNP, ‘snip’)
Инсерция/делеция (индел)
–

SNPs

Самый частый вид полиморфизма
Частота: 1 нуклеотид на каждую 1000 п.н. (~3*106

Полиморфизм тандемных повторов

1. Полиморфизм числа тандемных повторов
– VNTR (полиморфные минисателлиты, отличающиеся

Виды SNP в зависимости от природы меняющихся азотистых оснований

Транзиции (~2/3 всех

Обозначение SNP в формате FASTA

Номенклатура полиморфизмов

1. Указание источника последовательности
геномная ДНК (g.)
комплементарная ДНК (c.)
последовательность белка (p.)
мтДНК

Обозначение положения: длины экзонов неизвестны (интроны обозначаются IVS – intervening sequence)

Обозначение положения: длины экзонов известны

Примеры записи SNPs

c.1777A>C
замена аденина на цитозин в положении 1777 кДНК
IVS33-2A>T
замена аденина

Использование уникального идентификатора для обозначения SNP

База данных dbSNP (>55 организмов, >63

Простая инсерция/делеция

Однократная вставка/удаление короткого участка ДНК. Может приводить к сдвигу рамки

Полиморфизм числа повторов