Картирование ДНК. Программа Геном Человека. Геномная дактилоскопия.


Чтобы посмотреть презентацию с картинками, оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint на своем компьютере.
Текстовое содержимое слайдов презентации:

Картирование ДНК. Программа Геном Человека. Геномная дактилоскопия. Картирование генов – определение положения данного гена на какой-либо хромосоме относительно других генов. Используют три основные группы методов картирования генов : ►физическое (определение с помощью рестрикционных карт, электронной микроскопии и некоторых вариантов электрофореза межгенных расстояний – в нуклеотидах), ►генетическое (определение частот рекомбинаций между генами, в частности, в семейном анализе и др.),►цитогенетическое (гибридизации in situ, получение монохромосомных клеточных гибридов, делеционный метод и др.) Геном человека Геном - вся совокупностьгенетического материала 23 пары хромосом и мтДНКвсе гены и межгенные участки~ 3 млрд пар нуклеотидов ПРИНЦИП ГЕНЕТИЧЕСКОГО КАРТИРОВАНИЯ Анализ генетического сцепления гена или маркера неизвестной локализации с геном или маркером известной локализацииГенетические расстояния между сцепленными маркерами измеряются в % рекомбинации или сантиморганидах cМ. 1% рекомбинации = 1 сМ Программа ГЕНОМ ЧЕЛОВЕКА Проект по расшифровке генома человека The Human Genome Project, HGP Международный научно-исследовательский проект, главной целью которого было определить последовательность нуклеотидов, которые составляют ДНК и идентифицировать 20,000-25,000 генов в человеческом геноме. Проект начался в 1990 году, под руководством Джеймса Уотсона под эгидой Национальной организации здравоохранения США Цель проекта заключается в выяснении последовательности оснований во всех молекулах ДНК в клетках человека. Одновременно должна быть установлена локализация всех генов, что помогло бы выяснить причины наследственных заболеваний и этим открыть пути к их лечению. Чтобы последовательно приближаться к решению проблемы картирования генов человека, было сформулировано пять основных целей: 1) завершить составление детальной генетической карты, на которой были бы помечены гены, отстоящие друг от друга на расстоянии, не превышающем в среднем 2 млн оснований (1 млн оснований принято называть 1 мегабаза, сокращенно Мб, от англ. слова base - основание); 2) составить физические карты каждой хромосомы (разрешение 0,1 Мб); 3) получить карту всего генома в виде охарактеризованных по отдельности клонов (5 тыс. оснований в клоне, или 5 килобаз, Кб); 4) завершить к 2004 году полное секвенирование ДНК (разрешение 1 основание) и 5) нанести на полностью завершенную секвенсовую карту все гены человека (к 2005 году). Ожидалось, что, когда все указанные цели будут достигнуты, исследователи определят все функции генов и разработают методы биологического и медицинского применения полученных данных. РЕЗУЛЬТАТЫ: Расшифрованные геномы.1995 г. - бактерия Hemophilus influenza;.1996 г. - клетка дрожжей (6 тыс. генов, 12,5 Мб);1998 г. - круглый червь Caenorhabditis elegans (19 тыс. генов, 97 Мб). РЕЗУЛЬТАТЫ: Изученные гены человека. За 1995 г. длина участков ДНК человека с установленной последовательностью оснований увеличилась почти в 10 раз. Но хотя прогресс был налицо, результат за год составил менее 0,001% от того, что предстояло сделать. Но уже к июлю 1998 г. было расшифровано почти 9% генома, а затем каждый месяц появлялись новые значительные результаты. Изучив большое число копий генов в виде сДНК и сопоставив их последовательности с участками хромосомной ДНК, к ноябрю 1998 г. расшифровали 30 261 ген (примерно половина генома). ГЕНОМНАЯ ДАКТИЛОСКОПИЯ Представляет собой метод, используемый в судебно-медицинской экспертизе для идентификации лиц на основе уникальности последовательностей ДНК индивидуума. Метод был открыт в 1984 году британским генетиком Алеком Джеффризом (Alec John Jeffreys). Повреждения генов и наследственные болезни. Из 10 тыс. известных заболеваний человека около 3 тыс. - наследственные болезни. Они необязательно наследуются (передаются потомкам). Просто вызваны они нарушениями наследственного аппарата, то есть генов (в том числе в соматических клетках, а не только в половых).Выявление молекулярных причин "поломки" генов - важнейший результат проекта. Число изученных болезнетворных генов быстро растет, и через 3-4 года мы познаем все 3 тыс. генов, ответственных за те или иные патологии. Это поможет разобраться в генетических программах развития и функционирования человеческого организма, в частности, понять причины рака и старения. Знание молекулярных основ заболеваний поможет их ранней диагностике, а значит, и более успешному лечению. Адресное снабжение лекарствами пораженных клеток, замена больных генов здоровыми, управление обменом веществ и многие другие мечты фантастов на наших глазах превращаются в реальные методы современной медицины. Общие принципы геномной дактилоскопии Методы молекулярной генетики, несмотря на свою сложность, нашли широкое применение в судебно-медицинских исследования. Объясняется это их высочайшей точностью и возможностью работать с минимальным количеством образца. Наиболее востребованным из таких современных методов является геномная дактилоскопия. Ее задача сводится к получению индивидуальных генетических профилей исследуемых лиц для их дальнейшего сравнения.На первом этапе необходимо получить очищенную ДНК из доступных исследователю образцов. А их спектр довольно широк: это может быть и кровь, и волосы, и жевательная резинка, и окурок сигареты, т.е. практически любые объекты, с которыми контактировал человек. Далее необходимо оценить количество полученной ДНК, это делают с помощью метода ПЦР в реальном времени, который кроме количества позволяет определить пригодность образца для использования в полимеразной цепной реакции.На следующей стадии проводят специфичную амплификацию (наработку необходимого количества копий) вариабельных участков генома – STR-локусов, которые отличаются у разных людей только количеством единиц повтора, т.е. длиной последовательности. ПЦР проводят с праймеров, несущих флюоресцентную метку, что позволяет легко детектировать продукты амплификации.Заключительным этапом является электрофоретический анализ, который позволяет определить генотипы тестируемых лиц по длине продуктов амплификации STR-локусов. Полученные генетические профили анализируют и в зависимости от задач исследования делают вывод о наличии биологического родства или принадлежности образцов тому или иному человека. «Геномный оттиск» ДНК человекаВ качестве гибридизационной пробы для анализа рестриктазного гидролизата суммарной геномной ДНК человека использовался радиоактивный меченный молекулярный зонд 33.15 Джеффриса. Молекулярно-генетический идентификационный анализ позволяет исследовать особые участки ДНК, строго специфичные для каждого индивидуума, и получить, таким образом, уникальный генетический «паспорт» или «удостоверение личности» человека, которое нельзя ни скрыть, ни изменить, ни подделать. Индивидуализирующие признаки, определяемые на уровне ДНК, характеризуются почти абсолютной устойчивостью, то есть сохраняются в организме человека неизменными всю его жизнь и неизменными отображаются в его биологических следах. Поэтому идентификационная значимость генетических признаков чрезвычайно высока. Технологии молекулярно-генетической индивидуализации: В судебно-экспертной практике базовыми молекулярно-генетическими технологиями признаны: анализ полиморфизма (вариабельности) длины рестриктазных фрагментов ДНК, анализ полиморфизма длины амплифицированных фрагментов ДНК и анализ полиморфизма нуклеотидных последовательностей (сайт-полиморфизма) ДНК. Анализ полиморфизма длины рестриктазных фрагментов ДНК Схема блот-гибридизации фрагментов ДНКСлева - схема расположения на гомологичных хромосомах соседних участков узнавания (ai и ai+1; bi и bi+1) двух рестриктаз (I и II), зачерненный участок - область гомологии зонда; справа - схематическая картина результата блот-гибридизации с данным зондом суммарной ДНК, гидролизованной рестриктазами I и II Последовательности ДНК с варьирующимся числом тандемных повторовВверху - варианты таких локусов А, Б, В и Г различаются по длине на один повторяющийся сегмент, сайты рестрикции отмечены стрелками; внизу - схематическая картина блот-гибридизации с молекулярным зондом, гомологичным тандемному повтору, некоторых гетерозиготных по данному локусу ДНК Результаты идентификационной экспертизы,полученные с помощью меченного дигоксигенином молекулярного зонда (САС)5 И. Эпплена (слева)"Отпечатки", характеризующие препараты геномной ДНК, которые были получены из следов крови на одежде подозреваемого в убийстве (1) и из лимфоцитов крови погибшего (2), идентичны и в то же время отличаются от образца крови самого подозреваемого (3) Геномные "отпечатки" четырех неродственных индивидуумов,полученные с использованием зонда М13в качестве гибридизационной пробы для анализа рестриктазного гидролизата суммарной геномной ДНК человека Электрофореграмма (окрашивание серебром)амплифицированных фрагментов ДНК – аллелей хромосомного локуса ApoB-3'VNTR (2р24-р23) восьми неродственных индивидуумовСправа указаны номерааллельных вариантов, присутствующих в данной выборке (номер аллеля отражает число тандемных повторов), слева - размеры в парах нуклеотидов, М - стандарт молекулярных масс Alul-гидролизат ДНК плазмиды pBR322. Каждый индивидуум обладает двумя полиморфными фрагментами (две полосы на электрофореграмме), характеризующимися определенным расположением на дорожке геля. В большинстве случаев этот набор из двух полос у неродственников не совпадает Анализ полиморфизма нуклеотидных последовательностей ДНК Карта митохондриального генома человека Отмечены гены, локализованные на митохондриальной ДНК, и сайты инициации транскрипции (РL и PH) и репликации (OL и OH),соответственно, легкой и тяжелой цепей митохондриальной ДНК Выявление нуклеотидных замен в митохондриальной ДНКметодом прямого флуоресцентного секвенирования Возникшая на базе новейших достижений академической биологической науки, технология генетической индивидуализации поначалу лишь обозначила перспективы, указала новые возможные пути решения целого ряда специальных задач в медицинской генетике, генеалогических исследованиях и близнецовом анализе, эпидемиологии, селекции, популяционной и эволюционной генетике, и, наконец, судебной биологии и криминалистикеОчевидно, что реализация этих возможностей неизбежно потребовала дальнейшей углубленной разработки, модификации и адаптирования метода в русле каждого конкретного направления. Что касается судебно-медицинских аспектов генетической идентификации, то здесь экспертный идентификационный анализ продолжает свое развитие уже не только как область молекулярно-генетических исследований, но и как элемент комплексного криминалистического знания, направленного на расследование и раскрытие преступлений. Спасибо за внимание.

Приложенные файлы


Добавить комментарий