предидущая презентация

Немного о биотехнологии, молекулярной биологии и геномах Тарту 2008 Илья Гайдучик

Содержание Геномы и их размеры. Секвенирование. Библиотеки ДНК. Секвенирование генома человека.

Размеры геномов Homo sapiens 22 хромосомы + X и Y 3000МВр или 3×10 9 пар оснований Мышь (Mus musculus) 2500МВр (Danio rerio) 1700MBp Дрозофила (Drozophilla melanogaster) 122MBp C.elegans 100MBp Пекарские дрожжи (S.cerevisiae)12,5МВр Кишечная палочка (E.coli) 4,7MBp

Amyda cartilaginea Трионикс чернолучевой ~4500MBp Отсутствие строгого соотношения между размером генома и сложностью организма называется C-paradox

Секвенирование Определение последовательности нуклеотидов в цепочке ДНК Секвенирование ДНК по Максаму и Гилберту: метод химической деградации (1977) Секвенирование ДНК по Сэнгеру: метод "терминаторов" (1977) Нобелевская премия по химии (1980) «За фундаментальные исследования биохимических свойств нуклеиновых кислот, в особенности рекомбинантных ДНК»

Фредерик Сэнгер (Frederick Sanger) Род в Англии Учился и работал в Кэмбридже Первая нобелевская по химии (1958) «За установление структур белков, особенно инсулина» Вторая нобелевская по химии (1980) «За фундаментальные исследования биохимических свойств нуклеиновых кислот, в особенности рекомбинантных ДНК» Женат, трое детей На пенсии с 1983 года

Mетод Сэнгера

Секвенаторы Автоматизируют только детекцию Бывают капиллярными и гелевыми Терминатор - нуклеотиды соединены с флуорофорами ABI Prism 310

Секвенаторы

Флуорофоры

Альтернативы На самом деле есть еще новые, альтернативные методы секвенирования ДНК Пиросеквенирование (pyrosequencing), 454 Life Science Чип секвенирование Nanopore sequencing

Библиотеки ДНК ( DNA libraries ) Популяция идентичных векторов, каждый из которых содержит разные фрагменты одного генома. мультимедия

Библиотеки кДНК (сDNA libraries) кДНК – комплементарная ДНК Библиотека кодирующего генома Отсутствуют некодирующие регионы ДНК

Human Genome Project Начался в 1990 году и закончился 2003 Участники: США, Китай, Франция, Германия, Япония и Великобритания Цели: Определение нуклеотидной последовательности генома человека Картографирование и определение всех генов человека Сохранение этой информации в банках данных Улучшение техник секвенирования Развитие техник обработки данных На протяжении проекта ответить на появившиеся правовые, социальные и этические вопросы

Human Genome Project Начался в 1990 До 1998 года эффективность была очень маленькой

Стратегия HGP: Clone by clone Нуждается в физическом картографировании клонов исследуемого генома Требует большого объема времени и труда

Celera Genomics Секвенирование Haemophilus influenzae (1.83Mbp) используя новую стратегию (1995) Celera была основана 1998 году Крэйгом Вентером (Craig G. Venter) Celera была создана с целью производства и продажи генетической информации для более быстрого понимания биологических процессов

Стратегия Celera Genomics: Whole genome shotgun Никакого картографирования Секвенируем все подряд и потом собираем эту мозаику.

Результаты В 2000 году обе организации представили черновые варианты В 2003 году оба конкурента добрались до финиша практически одновременно Чем черновик отличается от конечного варианта: каждый участок ДНК секвенируется 5 раз. Для конечного же варианта надо 10 раз. В таком случае данные являются верными на 99,9%. Вероятность ошибки равна 1 на нуклеотидов.

Результаты Геном человека просеквенирован на 92%. Заполнения пустот, неизбежных при любой из двух стратегий, происходит до сих пор.