Презентация, доклад на тему Картирование ДНК. Программа Геном Человека. Геномная дактилоскопия.

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.)

и межгенные участки

~ 3 млрд пар нуклеотидов

с геном или маркером известной локализации
Генетические расстояния между сцепленными маркерами измеряются в % рекомбинации или сантиморганидах cМ. 1% рекомбинации = 1 сМ

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

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.

(6 тыс. генов, 12,5 Мб);
1998 г. - круглый червь Caenorhabditis elegans (19 тыс. генов, 97 Мб).

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).

на основе уникальности последовательностей ДНК индивидуума. Метод был открыт в 1984 году британским генетиком Алеком Джеффризом (Alec John Jeffreys).

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.

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.

суммарной геномной ДНК человека использовался радиоактивный меченный молекулярный зонд 33.15 Джеффриса.

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.

(вариабельности) длины рестриктазных фрагментов ДНК, анализ полиморфизма длины амплифицированных фрагментов ДНК и анализ полиморфизма нуклеотидных последовательностей (сайт-полиморфизма) ДНК.

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

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

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

восьми неродственных индивидуумов
Справа 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

инициации транскрипции (РL и PH) и репликации (OL и OH),соответственно, легкой и тяжелой цепей митохондриальной ДНК

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 криминалистике Очевидно, 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.