работа студентки 3 курса Бабской Евгении Михайловны (стр. 1 из 5)

Факультет биоинженерии и биоинформатики Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова.

Курсовая работа студентки 3 курса Бабской Евгении Михайловны

“ Однонуклеотидные полиморфизмы PPAR-зависимых генов.

Зависимость количества полиморфизмов от древности гена”.

Тьютор:

Алешин Степан Евгеньевич,

аспирант 2 года ФББ

15 апреля 2008 г.

/Алешин С.Е./

Содержание.

1. Введение…………………………………………………………………………….....4

1.1. SNP – однонуклеотидный полиморфизм ..........…………………………….........4

1.2. Пероксисом пролифератор-активирующие рецепторы...…………………..........6

1.2.1. Клинические фенотипы PPAR-зависимых генов............................................7

1.3. Однонуклеотидные полиморфизмы для генетики популяций и

эволюционной биологии....................................................................................................9

2. Цели и задачи.................................................................................................................10

3. Методы и материалы..............................................................................................…...10

4. Результаты и обсуждение.............................................................................................11

4.1. Однонуклеотидные полиморфизмы генов выборки и всех генов человека.....11

4.2. Характеристика положения полиморфизмов в генах...………………………..14

4.3. Зависимость количества полиморфизмов от древности гена............................19

5. Выводы...........................................................................................................................21

6. Заключение………………………………………………………………………........22

7. Список литературы.......................................................................................................23

8. Приложение...................................................................................................................25

Список сокращений.

1. SNP (ОНП) – однонуклеотидный полиморфизм.
2. PPAR – пероксисом пролифератор-активирующие рецепторы.
3. PPRE – пероксисом пролифератор-реагирующие элементы.
4. NCBI – Национальный центр биотехнологической информации США.
5. LD – неслучайное распределение (linkage disequilibrium).

1. Введение.

1.1. SNP – однонуклеотидный полиморфизм.

Однонуклеотидный полиморфизм или SNP (произносится «снип»), представляет собой замену в последовательности ДНК, когда один нуклеотид, - А, Т, Г или Ц – в геноме (или другой последовательности) расходится между членами вида (или в паре хромосом для особи). Такой полиморфизм возникает в результате замены или потери отдельных нуклеотидов (Рис.1).

В принципе, однонуклеотидные полиморфизмы могут быть би-, три-, и тетра-аллельными полиморфизмами. Однако, у человека, три-аллельные и тетра-аллельные полиморфизмы настолько редки, что, можно считать, что вообще не встречаются, поэтому под однонуклеотидными полиморфизмами часто понимают би-аллельные маркеры (или ди-аллельные) [1].

Однонуклеотидные полиморфизмы очень многочисленны, стабильны и рассредоточены внутри генома. Данный тип вариации связан с разнообразием в популяции, индивидуальностью, и, хотя большинство таких вариаций, возможно, не проявляются фенотипически, определенные полиморфизмы могут предрасполагать к заболеваниям, либо воздействовать на их остроту, прогрессирование, а также индивидуальные реакции на лечение. Они могут располагаться в кодирующих последовательностях генов, некодирующих регионах генов или в межгенных регионах.

На молекулярном уровне, данные функциональные полиморфизмы могут влиять на человеческий фенотип вмешательством на обоих уровнях механизма синтеза белка: некодирующие полиморфизмы могут разрушать сайты связывания транскрипционных факторов, сайты сплайсинга и другие функционально важные сайты на транскрипционной уровне, в то время как кодирующие полиморфизмы могут становиться причиной аминокислотной замены и изменения функциональных или структурных свойств транслированного белка. Аннотирование проявления полиморфизма для индивидуального фенотипа должно быть сфокусировано на обоих уровнях: описание изменений свойств гена и белка.

Замены в последовательности ДНК человека могут приводить к развитию заболеваний и нетипичным реакциям на: патогены, химикаты, лекарства, вакцины, а также другие факторы [2].

Однонуклеотидные полиморфизмы кодирующих последовательностей необязательно меняют аминокислотную последовательность закодированного белка. Полиморфизмы, обе формы которых формируют одну и ту же последовательность полипептидов называются синонимичными (иногда их еще называют молчащими мутациями), если же продуцируется другая полипептидная последовательность, их соответственно называют несинонимичными.

Методы детекции и подсчета однонуклеотидных полиморфизмов многочисленны и разнообразны. На данный момент большинство процедур предполагают ПЦР-амплификацию нужного участка, дорогой и времязатратный процесс с ограниченными возможностями автоматизации и масштабирования [1].

В настоящее время эффективное использование однонуклеотидных полиморфизмов в генотипировании зависит от разработки дешёвых и эффективных способов их детекции.

Практический интерес к однонуклеотидным полиморфизмам сильно возрос в ходе реализации проектов по определению полных нуклеотидных последовательностей ряда модельных организмов. Однонуклеотидных полиморфизмов в геноме человека огромное количество (3 - 10 миллионов распространенных однонуклеотидных полиморфизмов), никакой другой тип геномных различий не способен обеспечить такую плотность картирования. Такой тип маркеров, расстояние между которыми около 30 тысячи пар нуклеотидов, необходим для исследования природы полигенных заболеваний и признаков. Лишь при такой плотности появляется возможность путём сравнения больших выборок здоровых и больных индивидуумов, выявлять гены, участвующие в проявлении полигенных признаков, что позволит разработать стандартный подход к исследованию молекулярной природы предрасположенности к различным заболеваниям и предсказанию индивидуальной чувствительности к лекарственным средствам.

Одной из первостепенных задач для генетиков является изолирование участков генома, для которых повышен риск появления заболевания, путем установления зависимости между генетическими изменениями и фенотипическими свойствами организма. Появление доступных полногеномных данных о полиморфизмах (таких, как однонуклеотидные полиморфизмы) подняло исследования о взаимосвязи генотипа и фенотипа на ранее недоступный уровень; характеристика и отбор полиморфизмов для исследований стали предметом повышенного интереса. Одним из методов отбора информативных полиморфизмов стало сравнение корреляции между ними (обозначенное термином «неслучайное распределение» (LD)), но данный метод сталкивается с проблемой смещения, в случае, когда сравниваются полиморфизмы разной частоты. В случае если сравниваются полиморфизмы примерно равной частоты, то выводы о корреляции между ними правомерны. По данному методу, полиморфизмы сравниваются внутри и вокруг гена, для получения всех корреляций между полиморфизмами на каждом участке. Последние исследования показали, что внутригенные участки имеют более высокий уровень LD, чем межгенные участки, а также было установлено, что вне генов рекомбинация происходит предпочтительно в 19 и 20 хромосомах человека [3].

Поскольку каталог полиморфизмов значительно упрощает исследования в ассоциативной генетике, позиционном клонировании, функциональном анализе и эволюционной биологии, возникает действительно серьезный интерес к обнаружению и распознаванию замен. В сотрудничестве с Национальным институтом генома человека США Национальный центр биотехнологической информации США (NCBI) создал базу данных dbSNP [4], (Рис.2).

Полиморфизмы базы данных dbSNP в большинстве своем являются «кандидатами» на полиморфизмы, обнаруженными при помощи компьютерного анализа данных и не не подтвержденными экспериментально. Другими словами, полиморфизмы в dbSNP в большинстве своем вариации, обнаруженные, когда последовательности ДНК из небольшого количества клонов были сопоставлены при помощи компьютерного алгоритма. В основном это полиморфизмы генома человека. Менее 15 процентов однонуклеотидных полиморфизмов базы данных были проверены на полиморфность в какой-либо популяции. Еще по меньшему количеству были проведены генотипические исследования [5].

1.2. Пероксисом пролифератор-активирующие рецепторы.

Пероксисом пролифератор-активирующие рецепторы (PPAR) – семейство ядерных рецепторов, которые служат в качестве клеточных сенсоров жирных кислот и их остатков во многом регулирует обмен питательных веществ и гомеостаз энергии. Таким образом, PPAR выбраны идеальной целью для фармацевтической интервенции и использованы терапевтически, несмотря на то, что механизмы их действия не до конца выяснены. Три изотипа PPAR, α, ß и δ, по-разному экспрессируются в тканях и на разных стадиях развития. Однако все три связывают пероксисом пролифератор-реагирующие элементы (PPRE) в регуляторных регионах их генов-мишеней [6].

Недавно было показано, что PPAR-δ выступает как распространенный регулятор метаболизма липидов, что означает, что они, возможно, потенциальная цель для лечения ожирения и диабета 2 типа. Для того, чтобы идентифицировать полиморфные маркеры в потенциальных генах-кандидатах диабета второго типа, были построены последовательности PPAR-δ, включающие 1,500 пар оснований 5’-концевого региона. Девять полиморфизмов были найдены в PPAR- δ: четыре в интроне, один в 5’-концевой нетранслируемой области (UTR), и четыре в 3’-концевой нетранслируемой области [7].

1.2.1. Клинические фенотипы PPAR-зависимых генов.

На самом деле, большинство клинических фенотипов подразумевают значительную генетическую обусловленность, которая, свою очередь, проявляется спектром вариаций, в первую очередь однонуклеотидными полиморфизмами [1].