Вот попробуйте только не прочитать. Это ужасно интересно! Значительно интереснее проблем образования.
Тут коллеги [livejournal.com profile] imbg пишут в ЖЖ, что просеквенирован геном пшеницы. Я уже давно собиралась сказануть на эту тему. Геном пшеницы не прочитан полностью. То есть прочитан, но не расшифрован. Статья в Нейчер осторожно озаглавлена как "Анализ генома мягкой пшеницы с помощью секвенирования". Проблема в том, что это очень сложный геном. Triticum aestivum это гексаплоид (шесть наборов хромосом, не шесть штук, а шесть наборов в каждом по семь хромосом. То есть всего 42 хромосомы. Назовем эти наборы ААBBDD ). Я только напомню, что нормальному организму достаточно два набора хромосом, чтобы нормально существовать. Ой, что будет, что будет.

Возник этот гибрид предположительно 8 тысяч лет тому назад. Сначала где-то полмиллиона лет тому назад случилась гибридизационная аномалия между Triticum urartu (геном АА) с неизвестным зверем, но предположительно это был какой-то Sitopsis (геном ВВ). Получилась тетраплоидная полба Triticum dicoccum (ААВВ). Затем эта тетраплоидная полба скрестилась с диплоидным эгилопсом Aegilops tauschii (геном DD) и тоже там хромосомы не разошлись по домам, а получился такой вот гексаплоидный монстр AABBDD. Затем ее заметили людишки и решили приручить. Вот, решила немного добавить в этом месте. Не исключено, что возожность такой гибридизации обусловлена тем, что людишки уже травки осознанно культивировали. Вот и встретились на полях полба и эгилопс. И согрешили. В результате вот что получилось. Геномы диких трав такие все из себя стройные и последовательные, если речь идет о том, какой ген за каким расположен. Это все эволюционно отточено и законсервировано. Органик-преорганик.

А вот в гибридных геномах уже такого наворочено. Там эти стройные порядки пошли лесом, после доместикации куча генов вообще пропали, а от некоторых остались одни ошметки. Только в одной хромосоме из всех последовательностей - 80% нуклеотидных повторов и всяких транспозонов. Свалка какая-то, причем это ж не просто так себе ДНК, это набор мигрантов, которые шляются по геному и вырубают гены.

Повторы - это большая проблема для секвенирования. То есть прочитать это все можно, но сложить воедино очень сложно, почти невозможно. Смотрите. Чтоб прочитать ДНК, ее режут в хлам и читают по кускам. Допустим по 100 - 500 нуклеотидов. Потом биоинформатики сидят и склеивают это все воедино. Как это примерно выглядит. У нас на выходе куски c похожестью на концах:

ATGACTACGACTACGATA

GATAGTACTAGCATGCAT

GCATCATACGATCAGAGTC

Предполагается, что эта похожесть - это концы одного и того же гена. Вот по ним склеивают и называют это ессемблинг. Это очень упрощенная схема, на самом деле похожие куски длиннее, алгоритм сложнее, но суть такая. Теперь представьте, что в геноме повторы. Алгоритмы эти повторы не распознают и в основном склеивают всякие химеры от фонаря. Поэтому за основу реконструкции берут геномы ближайших родственных диких трав и других злаковых родственников, вроде риса и кукурузы. И пытаются склеивать, подглядывая за другими матрицами. Что оказалось?

В целом, кроме того, что потеряно много генов, некоторые полезные гены "размножились", причем это гены преимущественно из генома эгилопса. Среди них в пшеничном хозяйстве пригодились детальки от фотосинтетической машины, запасные белки, транспозонов горсть, несколько систем защиты и пыльцевые аллергенчики (уууу). Транспозоны тоже без дела не сидели, и попрыгали хорошенечко, вырубив гены и переведя их в статус молчащих псевдогенов. Но геном тоже не дурак, он важные гены - факторы транскрипции, забэкапил, чтоб была функциональная копия на всякий случай. За последние 50 лет это все еще хорошенечко побомбили химическими мутагенами и радиацией, и вуаля! - получилась булочка.

Я вам скажу, что генные инженеры по сравнению с последствиями этого монстрозного процесса доместикации пшеницы - они просто дети. Ну вот если бы кому взбрело в голову встроить парочку аллергенчиков с целью улучшить, скажем опыляемость, так забили бы камнями. А если представить себе, что такого мутанта вдруг сконструировали искуственно и предложили скушать, то мировое народное восстание поднялось бы.

А так вообще это геномное косое монстрище теперь священная корова у гринписа - дескать, не трожьте генноинженеры, это Хлеб, это святое.
Когда я пишу о ГМО, то чаще всего имею в виду три десятка наименований трансгенных растений. Буквально недавно [livejournal.com profile] flavorchemist придумал взять у меня интервью, которое не все поместилось на прокрустовом ложе. Как раз я сказанула одну вещь, которая не вошла в конечную версию - "Я бы охарактеризовала текущую эпоху (в биотехнологии) как время накопления капитала знаний".

А я считаю, что это тема важная и актуальная. Смотрите сюда. Генная инженерия распахивает ручищи до размеров, которые называются синтетическая биология. Это вовсе не формальный союз генетиков, ботаников и физиков с химиками. Это генетическая инженерия, которая не отдельные гены туда-сюда переносит, а изучает строение целых геномов, принципы их функционирования и приближается к тому, чтобы клепать совершенно новые организмы на свое усмотрение.

Смотрите сначала на эту картинку


Это распределение темы "синтетическая биология" в различных научных сферах. Как мы видим, вопросами синтетической биологии занимается преимущественно фундаментальная биохимия, молекулярка, химия, физика, информатика, а прикладная сфера ограничена микробиологией, возможно еще фармакологией. Растительная синтетическая биология еще в загоне, а в пищевой технологии и сельском хозяйстве только первое приближение.

Но работа, как вы видите, кипит. Теперь смотрим еще одну картинку, где она кипит. 40 стран мира задействованы в исследованиях на поприще синтетической биологии. Найдите свою страну на карте и сделайте правильные выводы.



В этой статье (всем доступной) есть еще много интересных картинок в хорошем разрешении, кто это финансирует, о чем статьи и, главное, что у нас там с биологическими и другими этическими рисками. Угу.
Небольшой отрезвляющий пост для любителей транскриптома. Подобную информацию уже где-то раньше встречала, но не помню где и, кажется, неполную. А тут опять наткнулась в Genom express. Пусть теперь тут лежит.

Поситали, значит, мРНКу и белочки, которые с нее считываются. Вот что обнаружилось (прошу прощения за корявый перевод, некогда возиться):


Как мы видим, выраженная в цифрах скорость транскрипции в этой эпической картине занимает весьма скромное место: происходит медленно, быстро валится, а при этом трансляция разворачивается во всей своей красе. Самое вкусненькое, конечно же, происходит между тыщами белочков , которые находятся в один момент в клетке (не перестаю удивляться: куда это все помещается?!), что-то делают: синтезируют, передают сигналы и молекулы, строят комплексы, что-то разрушают, куда-то встраиваются, катализируют, связываются, транспортируются из клетки, в клетку, в разные части клетки и тыды и тыпы.

В этом смысле, регуляция трансляции привлекает все больше внимания.

По материалам Schwanhausser, B. et al. (2011) Global quantification of mammalian gene expression control. Nature

Геномы

Oct. 7th, 2011 11:40 am
progenes: (Default)
Я тут за работой всех нобелей-шнобелей пропустила. Но у меня есть другие новости.

Геномы секвенировать все еще модно. Создаются консорциумы, которые делят куски генома между собой, секвенируют и празднуют потом. Наш институт тоже отхватил пару хромосом ячменя на прочитку и страшно доволен. Каждый новый прочитанный геном это событие. Результаты пробуют втиснуть в Нейчур - это престижно. Дальше я буду говорить о растительных геномах - мне это ближе.

Пафосный геном
Буквально недавно картофельный консорциум отчитался о прочитке генома картофана. Летом похвастались об этом в Нейчур.

Зачем нам геном картошки:The potato genome sequence provides a platform for genetic improvement of this vital crop.

Геном, как пиар
Где-то год назад прочитан геном какао. Фирма Марс прочитала. Та, которая шоколадные батончики, ну вы в курсе. И что интересно, фирма выложила геном в открытый доступ, что для фирм вроде Марса не совсем характерно. Правда, чтобы получить доступ, надо поклясться, что (внимание, это важно!) слямзив оттуда кусок генома, никто не будет его потом патентовать. В общем это такой симпатичный жест от фирмы с целью предотвратить генное патентование вообще.

Зачем нам геном какао:The release of the cacao genome sequence will provide researchers with access to the latest genomic tools, enabling more efficient research and accelerating the breeding process, thereby expediting the release of superior cacao cultivars.

Геном, как хобби
В тем временем фирма Medicinal Genomics без лишнего шума и помпы и без каких-либо пафосных междусобойчиков прочитала геном конопли. Думаете они в Нейчур написали? А вот и нетушки. Они написали об этом в Amazon, куда выложили в открытый доступ всем любителям конопли. Правда это всего-лишь четыреста миллионов не сбитых в кучу коротких кусков. Хобби-биоинформатики могут сами поковыряться в этом паззле и собрать геном. Есть также вариант предварительного ессемблинга. А если у кого еще есть терпение, то может подождать - осенью обещают выпустить в виде Apps для айпеда.

Зачем нам геном конопли: McKernan hopes his company’s data will help scientists explore a few of the others, and perhaps guide plant breeding programs to generate new Cannabis strains.

Удачи!
Пост про современное понятие гена поднял целый пласт новых вопросов. В крайнем варианте возражения можно просуммировать так: ну раз там так все сложно, есть ли у нас основания вообще ставить ген краеугольным камнем развития признака? Может пора отменить формулу "один ген - один признак"?

Попробую навести порядок в определениях и немного разложить по полочкам. В конце концов ген, как краеугольный камень в развити признака, нам важен прежде всего в его предсказательной силе. И есть примеры, когда мы можем точно предсказать, будет ли признак наследоваться, а иногда это сложно сделать. И я объясню почему. )
В редакцию пишут: "Прокомментируйте пожалуйста в своём блоге эксперимент в Craig Venter Institute, Maryland; по созданию исскуственного генома и выращивании «two small species of Mycoplasma». Я не думаю что вы сможете пройти мимо такого события в генетике. А читать ваши комментарии всегда интересно — вы популярно объясняете."

Я действительно не могу пройти мимо такого события в генетике и попробую изложить если не интересно, то хотя бы понятно. )
Технология работы с генами подошла к такому рубежу, перед которым соображения об опасности "конвернциональных" ГМО выглядят как детский лепет.

Например, я сейчас занята анализом более чем 50ты тысяч генных последовательностей одновременно. Как это делается. Я выделила из растительных тканей РНК. Это несложно. Затем с помощью фермента обратной транскриптазы я "переписала" их в последовательности ДНК. Это называется кДНК. Это тоже несложно. Затем я отправила их на секвенаторную фирму для прочитки. На выходе я получаю обычный текстовой файл, который простой и незамысловатый. Выглядит вот так подсмотреть в замочную скважину за молекулярщиками )
Как-то в дискуссии о пользе-вреде ГМО промелькнул аргумент "вот ученые сами не знают точно, что там с генами происходит, когда вставить в геном чужеродный ген, вот пусть и не лезут своим грязными ручонками в святое". А действительно, что на самом деле ученые знают про геном и его работу? Ответ на этот вопрос призвано ответить отрасль современного направление молекулярной биологии, так называемой системной биологии, а именно транскриптомика. Всего несколько лет назад, на заре зарождения системной биологии, речь шла о необходимых компьютерных мощностях, которые способны обработать динамику работы десятков тысяч генов. Теперь уже можно сказать, что первые успешные шаги в этом направлении сделаны и в конце прошлого года появилась публикация в журнале Cell "A Predictive Model for Transcriptional Control of Physiology in a Free Living Cell". Причем ключевое слово "predictiv", а значит модель, которая способна не только описать, но и предсказать поведение генома живой клетки при изменении условий. Прежде, чем мы углубимся в результаты работы, разберем, что такое транскриптомика. )
Кто успел прочитать статью "Can a biologist fix a radio", то вероятно уловил направление мысли в сторону модного нынче направления науки системной биологии. Идея системной биологии заключается в антиредукционном мышлении и предполагает глобальный подход: одновременный анализ работы тысяч генов плюс одновременный анализ сотен биохимических процессов в клетке, а растущие комьютерные ресурсы должны проанализировать все эти результаты и выдать в идеале компьютерную модель функционирующего организма.

На самом деле пока реальность все еще весьма далека от совершенства. Под катом комикс )
В сентябре 2002 года в журнале Cancer Cell вышла потрясающая нетривиальная статья авторства Yuri Lazebnik с интригующим названием Can a biologist fix a radio?
Вместо канонических картинок с малопонятными для непосвященных результатов, статья проиллюстрирована разобраным транзисторным приемником отечественного производства марки Океан. Предлагается рассмотреть, что будут делать биологи, чтобы найти поломку в приборе и оценить шансы, удасться ли им это сделать. Таким неординорным способом проливается свет на современные подходы в изучении клеточных процессов. Лучшей статьи на эту тему, которая написана живо, просто и весело, я не встречала.



Я не буду ударяться в лишние объяснения, просто дам пару цитат. )

Profile

progenes: (Default)
progenes

July 2017

S M T W T F S
      1
2 345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031     

Syndicate

RSS Atom

Most Popular Tags

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags
Page generated Sep. 22nd, 2017 10:21 pm
Powered by Dreamwidth Studios