Нобелевские лауреаты

предидущая презентация
http://lepo.it.da.ut.ee/~a41717/presentation.ppt
Немного о биотехнологии,
молекулярной биологии и
геномах
Илья Гайдучик
Тарту
2008
Содержание
• Геномы и их размеры. Секвенирование.
Библиотеки ДНК. Секвенирование
генома человека.
Размеры геномов
•
•
•
•
•
•
•
•
Homo sapiens 22 хромосомы + X и Y
3000МВр или 3×109 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. 1918 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
http://www.dnaftb.org/ddnalc/resources/sangerseq.html
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 http://www.sumanasinc.com/webcontent/animations/content/dnalibrary.html
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 10000 нуклеотидов.
Результаты
• Геном человека просеквенирован на
92%.
• Заполнения пустот, неизбежных при
любой из двух стратегий, происходит до
сих пор.