Задачи транскриптомики.
Исследование структуры и динамики транскриптома, лежащих в основе формирования второго уровня фенотипа – протеома клеток, тканей и т. д ., является задачей транскриптомики. Некоторые задачи транскриптомики в то же время являются также и задачами функциональной геномики - в той мере, в какой информация, необходимая для формирования структуры транскриптома, закодирована в геноме и может быть выявлена при его изучении.
Задачи функциональной геномики, перекрывающиеся с задачами транскриптомики, заключаются в выявлении и исследовании условий для формирования характерной для клеток определенных типов структуры транскриптома, предопределенной генетическими программами развития, т.е. зашифрованными в геноме сигналами.
Эти условия реализуются через взаимодействие клеточной биохимической машины с наследуемыми вместе с геномом регуляторными сигналами:
(1) транскрипции (промоторы, сайленсеры, энхансеры, граничные элементы/инсуляторы, сигналы завершения синтеза РНК-полимеразой и т. д .)
(2) сплайсинга (сайты сплайсинга, регуляторы альтернативного сплайсинга, транс-сплайсинга)
(3) пост-транскрипционных процессов (сайты взаимодействия с miRNA или siRNA, редактирования, цитоплазматической локализации и т. д .).
Собственные задачи транскриптомики состоят в выявлении и изучении не зависящих от геномных сигналов факторов, влияющих на формирование структуры и динамики транскриптома, и, в конечном счете, протеома. Применение методов биоинформатики на уровне анализа транскриптома, а именно при исследовании структуры транскриптов и их дифференциального временнóго и пространственного распределения в клетках и организмах, позволяет:
• реконструировать коды, заключенные в геноме (кооперация с геномикой);
• выявлять информацию в виде сигналов и кодов, необходимую для формирования протеома (кооперация с протеомикой).
Существует несколько распространенных методов для широкомасштабного исследования транскриптома - «серийный анализ экспрессии генов» - Serial analysis of gene expression (SAGE), «прочитанные фрагменты экспрессированных последовательностей» - Expressed Sequence Tags (ESTs), «Массовое одновременное секвенирование характерных фрагментов» Massively Parallel Signature Sequencing (MPSS).
Однако на настоящее время только метод ДНК-биочипов или ДНК микроматриц (DNA microarray, DNA biochip, oligonucleotide microarray, cDNA microarray) является средством общегеномного и высокопродуктивного исследования транскриптома.
ДНК-биочипы – это миниатюризированные матрицы или подложки, на которых в определенном порядке распределены фрагменты ДНК, соответствующие отдельным генам или их частям. Такие организованные микроматрицы позволяют проводить эксперименты по одновременному анализу структуры и экспрессии тысяч генов с помощью параллельной гибридизации.
Высокоразвитые методы преобразования результатов этих экспериментов в цифровые данные и методы компьютерной обработки последних обеспечивают возможность анализировать и сопоставлять экспрессию таких массивов генов во множестве экспериментальных условий.
Таким образом получается статическая информация об экспрессии генов (в какой ткани или типе клеток, на какой стадии, при каком воздействии и т. д .) и динамическая информация об экспрессии генов при сопоставлении данных отдельных экспериментов.
Читайте также:
