विभेदक जीन अभिव्यक्ति की अवधारणा। विकास के दौरान विभेदक जीन अभिव्यक्ति

अधिकांश यूकेरियोटिक जीन, प्रोकैरियोटिक जीन के विपरीत, एक आंतरायिक संरचना होती है। अपेक्षाकृत छोटे कोडिंग क्षेत्र (एक्सॉन) गैर-कोडिंग क्षेत्रों (इंट्रॉन) के साथ वैकल्पिक होते हैं। जीन के नियामक तत्व - प्रमोटर जो दीक्षा और प्रतिलेखन की सटीकता निर्धारित करते हैं, डीएनए स्ट्रैंड के 5 "अंत में पहले एक्सॉन के सामने स्थित होते हैं और कई तत्वों (टाटा, सीसीएएटी बॉक्स, जीसी मोटिफ) द्वारा दर्शाए जाते हैं।

जीन अभिव्यक्ति को एन्हांसर्स (एन्हांसर), एटेन्यूएटर्स (साइलेंसर), साथ ही इंसुलेटर (एन्हांसर एक्शन की सीमाएं) और प्रतिक्रिया तत्वों द्वारा नियंत्रित किया जाता है जो ट्रांसक्रिप्शन कारकों, ज़ेनोबायोटिक्स, स्टेरॉयड हार्मोन आदि के साथ बातचीत करते हैं। ये क्रम आवृत्ति निर्धारित करने में शामिल हैं। प्रतिलेखन दीक्षा।

आनुवंशिक जानकारी के कार्यान्वयन में पहला चरण प्रतिलेखन है। यूकेरियोटिक जीन को एक अग्रदूत के रूप में स्थानांतरित किया जाता है जिसमें एक्सॉन और इंट्रॉन (अपरिपक्व एमआरएनए) होते हैं। फिर इंट्रोन्स को विशेष एंजाइमों के साथ काटा जाता है, और एक्सॉन को क्रमिक रूप से एक दूसरे के साथ सिला जाता है, जिससे अनुवाद के लिए तैयार एक प्रतिलेख (परिपक्व mRNA) बनता है। इस प्रक्रिया को स्प्लिसिंग कहा जाता है। एक ही डीएनए अनुक्रम कई अलग-अलग प्रोटीनों को सांकेतिक शब्दों में बदलना कर सकता है, तथाकथित वैकल्पिक स्प्लिसिंग (एक प्राथमिक आरएनए प्रतिलेख से एक्सॉन के कनेक्शन के विकल्प को बदलकर विभिन्न एमआरएनए का गठन) के लिए धन्यवाद।

प्रतिलेखन के बाद या इसके समानांतर, अपरिपक्व एमआरएनए आगे संशोधन से गुजरता है। प्यूरीन रिंग के 7वें स्थान पर एक मिथाइलेटेड ग्वानिन अवशेष एक एंजाइम (प्रतिलिपि प्रक्रिया) द्वारा प्री-एमआरएनए के 5 "छोर से जुड़ा होता है। ऐसा माना जाता है कि राइबोसोम के सही अभिविन्यास और लगाव के लिए एक टोपी (टोपी) आवश्यक है। अनुवाद से पहले एमआरएनए के लिए।एडेनिन अवशेषों (पॉलीएडेनाइलेशन) से युक्त एक छोटा न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम भी एंजाइमेटिक रूप से प्री-एमआरएनए के α-अंत से जुड़ा होता है। ऐसा माना जाता है कि पॉली-ए अनुक्रम परमाणु झिल्ली में एमआरएनए के साइटोप्लाज्म में परिवहन के लिए आवश्यक है।

कोशिका में उनके कार्य के अनुसार, यूकेरियोटिक जीन को कई समूहों में विभाजित किया जाता है।

पहले समूह में ऐसे जीन होते हैं जो सभी प्रकार की कोशिकाओं में व्यक्त होते हैं। उनकी गतिविधि के उत्पाद प्रोटीन होते हैं जो शरीर में किसी भी कोशिका (राइबोसोमल आरएनए, हिस्टोन, आदि के जीन) की महत्वपूर्ण गतिविधि को सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक होते हैं।

दूसरा समूह ऊतक-विशिष्ट जीन है जो केवल कुछ प्रकार की कोशिकाओं या ऊतकों में ओटोजेनेसिस के कुछ चरणों में कार्य करता है (ग्लोबुलिन, एल्ब्यूमिन, α-भ्रूणप्रोटीन, इम्युनोग्लोबुलिन, मांसपेशी प्रोटीन, अंतःस्रावी और पाचन ग्रंथियों के स्रावी प्रोटीन, और कई के लिए जीन) अन्य)।

तीसरे समूह में ऐसे जीन होते हैं जो प्रतिलेखन (प्रतिलेखन कारक) के नियमन में शामिल विभिन्न प्रोटीनों को कूटबद्ध करते हैं। प्रोटीन खाद्य पदार्थये जीन जीन के नियामक क्षेत्रों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, जिससे अभिव्यक्ति में वृद्धि या दमन होता है।

चौथे समूह में ऐसे जीन शामिल हैं जिनकी अभिव्यक्ति बाहरी कारकों से प्रेरित होती है, जिसमें ज़ेनोबायोटिक्स शामिल हैं।

फार्माकोजेनोमिक्स के मुख्य कार्यों में से एक विभिन्न रोगों में जीन अभिव्यक्ति का अध्ययन और एक विशेष दवा या जैविक रूप से सक्रिय यौगिक के प्रभाव का अध्ययन है। इससे उनके निर्देशित विनियमन की संभावना निर्धारित करना संभव हो जाएगा।

सूचना प्रौद्योगिकी (जैव सूचना विज्ञान) सहित उपयुक्त प्रौद्योगिकियों के विकास के कारण प्रायोगिक औषध विज्ञान में फार्माकोजेनोमिक्स का सफल परिचय संभव हो गया। उन सभी ने व्यापक वैज्ञानिक क्षेत्र में फार्माकोजेनेटिक्स को आत्मसात और एकीकृत किया।

सामान्य तौर पर, सभी डीजीई विधियों में कई, अक्सर दोहराए जाने वाले, समान संचालन होते हैं। उन्हें मैन्युअल रूप से करना बहुत दिलचस्प नहीं है। हालांकि, खतरा ऑपरेटर का नीरस काम नहीं है, और एक ही ऑपरेशन की अनंत पुनरावृत्ति को एक बहुत बड़ी समस्या माना जाता है, जिससे सटीकता का नुकसान हो सकता है। इसलिए, फार्माकोजेनिक प्रौद्योगिकियों का एक कार्य है - विश्लेषणात्मक कार्यों का आंशिक या पूर्ण स्वचालन।

किसी भी तकनीक का आधार एक ऐसी विधि है जिसकी विश्लेषणात्मक अभ्यास में अपनी विशेषताएं (पैरामीटर) होती हैं। डीएचई के लिए, उन्हें निम्नलिखित आवश्यकताओं को पूरा करना होगा:

संकल्प आसन्न जीन के निर्धारण में एक निश्चित सटीकता के साथ जुड़ा हुआ है;

संवेदनशीलता - "कमजोर पड़ने के अनुक्रमों की सीमा, जो डीएचई में सांख्यिकीय रूप से मज़बूती से परिवर्तन रिकॉर्ड करना संभव बनाती है;

कवरेज प्रायोगिक पशु या विशिष्ट ऊतक की किसी विशिष्ट प्रजाति के व्यक्त जीन का प्रतिशत है जिसे विश्वसनीय रूप से पहचाना जा सकता है और प्रयोगात्मक रूप से दोहराया जा सकता है;

गलत सकारात्मक मानदंड - जीन की संख्या को गलती से व्यक्त करने के लिए जिम्मेदार ठहराया गया;

गलत नकारात्मक मानदंड - व्यक्त जीन की संख्या, हालांकि, निष्क्रिय के रूप में वर्गीकृत।

डीएचई प्रौद्योगिकियों में विधियों के दो समूह शामिल हैं। उनमें से एक तथाकथित बंद है, और दूसरा एक खुली वास्तुकला प्रणाली है।

एक बंद वास्तु प्रणाली को प्रत्येक जीन या क्लोन के बारे में जानकारी की आवश्यकता होती है और एक विश्लेषक के रूप में माइक्रोचिप्स का उपयोग करता है।

माइक्रोएरे बनाने का सिद्धांत एक ज्ञात अनुक्रम के ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड्स के संकरण पर आधारित है, जो कड़ाई से परिभाषित स्थानों में एक ठोस सतह पर स्थिर होता है, जिसमें विभिन्न तरीकों से एक नमूना लेबल किया जाता है। इस तकनीक के निर्माण को कंप्यूटर विज्ञान, अर्धचालकों के रसायन विज्ञान, माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उद्योग में नवीनतम प्रगति के साथ-साथ मानव जीनोम कार्यक्रम पर काम के वर्षों में संचित जानकारी की प्रचुरता द्वारा सुगम बनाया गया था।

डीएनए चिप एक लघु माइक्रो-सेल प्लेट है। प्रत्येक माइक्रोसेल में कृत्रिम रूप से संश्लेषित ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड होते हैं जो विशिष्ट जीन के टुकड़ों के अनुरूप होते हैं जो एक टेम्पलेट के रूप में कार्य करते हैं। इन कोशिकाओं में, टेम्पलेट और नमूने (अध्ययन किए गए नमूनों की सीडीएनए) की पूरक बातचीत होती है। वर्तमान में, डीएनए चिप्स के निर्माण में दो दिशाएँ हैं। वे टेम्पलेट ओलिगोन्यूक्लियोटाइड्स के संश्लेषण और अनुप्रयोग की विधि में भिन्न हैं।

पहली दिशा ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड्स के प्रारंभिक संश्लेषण पर आधारित है। ओलिगोन्यूक्लियोटाइड्स को रासायनिक रूप से या पीसीआर (लंबाई में 500 से 5000 बेस) द्वारा संश्लेषित किया जाता है और फिर रोबोट का उपयोग करके विशेष रूप से उपचारित कांच की सतह पर लागू किया जाता है। इस प्रकार के चिप्स को सीडीएनए माइक्रोएरे कहा जाता है। पीसीआर विशिष्ट जीनों के सीडीएनए अनुक्रमों को बढ़ाता है। इसलिए, इस प्रकार की चिप महंगी होती है, क्योंकि अपनी खुद की सीडीएनए लाइब्रेरी बनाना या इसे बड़े शोध केंद्रों से खरीदना आवश्यक है।

सीडीएनए माइक्रोएरे बहुरूपता (एक निश्चित आबादी में एक व्यक्ति के स्थान की आनुवंशिक परिवर्तनशीलता), पारस्परिक विश्लेषण, बड़ी संख्या में जीन की अभिव्यक्ति के तुलनात्मक अध्ययन के अध्ययन के लिए अनुपयुक्त निकले, क्योंकि मैट्रिक्स ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड्स का घनत्व बहुत सीमित है ( कोशिकाओं की संख्या = 1000 प्रति चिप)। इसके अलावा, लंबे डीएनए टुकड़े (सीडीएनए) के उपयोग से परीक्षण नमूने के साथ संकरण की विशिष्टता कम हो जाती है और झूठे सकारात्मक संकेत दिखाई देते हैं जो वास्तविक जीन अभिव्यक्ति के अनुरूप नहीं होते हैं।

सूचीबद्ध कमियों के बावजूद, सीडीएनए माइक्रोएरे का मुख्य लाभ जीन अंशों की गुणात्मक और मात्रात्मक संरचना को बदलने की क्षमता है।

चिप्स बनाने के लिए एक अधिक आशाजनक दिशा फोटोलिथोग्राफिक प्रौद्योगिकियों का उपयोग है, जो एक साथ चिप की सतह पर सीधे किसी भी अनुक्रम के ओलिगोन्यूक्लियोटाइड्स की एक बड़ी संख्या को एकीकृत करना संभव बनाती है। इस तरह से संश्लेषित न्यूक्लियोटाइड का घनत्व 1 मिलियन प्रति 1 सेमी 2 तक पहुंच सकता है। डीएनए-चिप्स कहे जाने वाले इन चिप्स का निर्माण एफिमेट्रिक्स इंक द्वारा किया जाता है। डीएनए चिप का टेम्प्लेट एक छोटा (20-25-आयामी) ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड अनुक्रम होता है, जिसमें प्रत्येक जीन 15-20 ऐसे ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड्स के अनुरूप होता है, जो परिणामों की सटीकता और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्यता को काफी बढ़ाता है। डीएनए चिप्स एकल न्यूक्लियोटाइड प्रतिस्थापन (एसएनपी) सहित बहुरूपता का अध्ययन करने के लिए, लगभग असीमित संख्या में जीन की अभिव्यक्ति का एक साथ मूल्यांकन करना संभव बनाता है। इस मामले में, ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड्स को संश्लेषित किया जाता है जो एक विशेष जीन के प्रत्येक अनुक्रम के लिए विशिष्ट होते हैं, न्यूक्लियोटाइड की पारस्परिक व्यवस्था के सभी संभावित रूपों को ध्यान में रखते हुए।

अनुसंधान करते समय, चिप विभिन्न तरीकों से लेबल किए गए नमूने के साथ संकरण करता है। तुलनात्मक अध्ययनों में, नमूना आमतौर पर नियंत्रण और तुलना किए गए नमूनों से प्राप्त सीडीएनए होता है। एक लेबल के रूप में, अध्ययन के तहत नमूनों से सीधे जुड़े रेडियोधर्मी लेबल वाले अणुओं और फ्लोरोसेंट डाई दोनों का उपयोग किया जाता है। तुलनात्मक विश्लेषण करते समय, आमतौर पर दो-रंग का पता लगाने का उपयोग किया जाता है, जिसमें नियंत्रण और प्रयोगात्मक सीडीएनए को विभिन्न रंगों के साथ लेबल किया जाता है। परिणाम चिप की उन कोशिकाओं के संकरण संकेतों की तीव्रता से दर्ज किए जाते हैं जहां संकरण हुआ है, डेटा के बाद के कंप्यूटर प्रसंस्करण के साथ।

चिप्स के सरलीकृत संस्करण जीन के एक छोटे सेट (1000-2000 के भीतर) के साथ भी तैयार किए जाते हैं। ज्ञात जीनों के लघु क्रम नायलॉन झिल्ली पर तय होते हैं। वे रेडियोधर्मी लेबल वाले नमूने के साथ संकरण करते हैं। रेडियो ऑटोग्राफी द्वारा संकरण का पता लगाया जाता है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि चिप्स के साथ काम करने के लिए संकरण के लिए विशेष महंगे उपकरण की आवश्यकता होती है। यह उम्मीद की जाती है कि आने वाले वर्षों में, चिप्स के उत्पादन और उनके साथ काम करने के लिए उपकरणों के सेट की कीमतें बाजार की संतृप्ति के कारण कम हो जाएंगी।

विज्ञान और व्यवहार में नई प्रौद्योगिकियों का विकास और कार्यान्वयन अक्सर ज्ञान की जैव चिकित्सा शाखाओं के विकास में एक प्रेरक क्षण होता है, उदाहरण के लिए, हाल के दिनों में पीसीआर प्रौद्योगिकी के विकास के साथ। आणविक जीव विज्ञान का विकास अब काफी हद तक पीसीआर और अब माइक्रोचिप्स के कारण हुआ है। माइक्रोचिप प्रौद्योगिकी की शुरूआत फार्माकोलॉजी के लिए भी मौलिक है। पैथोलॉजी के विकास में कुछ जीनों की कार्यात्मक भूमिका के बारे में जानकारी के आधार पर नई दवाओं का विकास शुरू हो गया है। इसलिए, विकास का समय 10-15 से घटाकर 5-8 वर्ष किया जा सकता है। द्वारा हरमर हिलेरी

संभोग प्रक्रिया में स्टड कुत्ते की भूमिका जैसे ही नर कुतिया द्वारा पर्याप्त रूप से उत्तेजित होता है और संभोग करना चाहता है, वह उस पर चढ़ जाता है और उसे अपने सामने के पैरों से मजबूती से पकड़ लेता है, लिंग की नोक प्रीप्यूस से बाहर आती है और कड़ी कोशिशों की एक श्रृंखला के बाद