Оренбургский государственный университет

17 февраля на платформе Leader-ID в «Точке кипения ОГУ» состоялась очередная лекция школы «Юный биохимик и микробиолог», организованной химико-биологическим факультетом. Онлайн-занятие по теме «Просто о сложном геноме» провели доцент кафедры биохимии и микробиологии Ольга Давыдова и магистрант кафедры Анастасия Емельянова. Лекция включала знакомство с основными терминами и современными представлениями в области генетики.

Так, современная геномика открывает возможности исследования неизвестных микроорганизмов при прочтении их генома. Анализируя состав генов, можно узнать образ жизни бактериальной клетки и чувствительность к определенным веществам. Например, размеры бактериальных геномов могут различаться более чем в 20 раз — от 6×105 у некоторых облигатных паразитов до более чем 107 п. н. у цианобактерий. Самые маленькие свободноживущие прокариоты, микоплазмы, содержат около 400 генов, число которых, как считается, близко к минимально необходимому для автономного существования. Так, Mycoplasma genitalium имеет геном размером 580 тысяч пар нуклеотидов. 90 % ее генома кодирует белки, 10 % содержат регуляторные последовательности белков, то есть белки не кодирует. У нее 468 генов. Процент кодирующих последовательностей у нее самый высокий, что можно объяснить ее жизнью в постоянных условиях внутри клетки: ей мало что нужно регулировать. У других бактерий большую долю занимают кодирующие белки, число генов варьируется от 500 до 8000. Таким образом, бактерии, как кажется, не содержат значительного количества негенной ДНК. Количество хромосомной ДНК, приходящейся на один ген у бактерий, — 1000 пар нуклеотидов (п. н.), то есть гены упакованы очень плотно. Распределение размера генома среди бактерий является дискретным в диапазоне значений от 580 тыс. п. н. у Micoplasma genitalium до 9500 тыс. п. н. у Myxococcus xantus, при этом размер генома типичного представителя — E. coli — располагается практически посередине и составляет 4600 тыс. п. н.

Одна из интереснейших инициатив в области геномики заключается в создании искусственной ДНК, которая содержала бы минимальный набор генов, необходимых клетке для автономного существования. Впоследствии по желанию можно будет добавлять в нее какие-то гены и создавать «дизайнерские» бактерии по заказу.

Понятие «геном» подразумевает полный объем генетической информации любой биологической системы, определяющей передачу структурных и функциональных признаков. Формализованный объем ДНК в одной соматической клетке человека составляет нить длиной около 3,8 метра, или 3,5×109 пар нуклеотидов. Этого количества ДНК достаточно для кодирования нескольких миллионов генов. Однако, по многим независимым оценкам, истинное число структурных генов находится в пределах от 25 000 до 30 000, при этом кодирующие последовательности ДНК занимают не более 3–10 % всего генома. Генетическая избыточность генома объясняется процессом эволюции, который, по-видимому, сопровождался накоплением изменений в структуре генома. Функции этой «избыточной» ДНК пока изучены не полностью.

Первым крупным успехом геномных проектов стало полное картирование в 1995 году генома бактерии Haemophilus influenzae. Позже были полностью расшифрованы геномы более 20 бактерий, среди которых — возбудители туберкулеза, сыпного тифа, сифилиса и др. В 1996-м картировали геном первой эукариотической клетки — дрожжевой, а в 1998-м впервые секвенировали геном многоклеточного организма — круглого червя Caenorhabolits elegans (нематоды) и завершили расшифровку генома первого насекомого — плодовой мушки дрозофилы и первого растения — арабидопсиса. В 2001 году (через 100 лет после рождения такой науки, как генетика) объявлено о черновом варианте генома человека. Одним из важнейших итогов изучения генома человека является возникновение и быстрое развитие нового направления медицинской науки — молекулярной медицины, основанной на диагностике, лечении и профилактике наследственных и ненаследственных болезней с помощью самих генов, точнее, нуклеиновых кислот.

Следующая лекция школы «Юный биохимик и микробиолог» состоится 17 марта. Она пройдет также в онлайн-формате. Главной темой занятия станет роль витаминов в жизни человека. К участию приглашаются все заинтересованные. Подробную информацию можно получить на странице проекта.

Управление социальных коммуникаций и новых медиа

Ошибка в тексте? Выделите её и нажмите «Ctrl + Enter».