Genomika asoslari

Mavzini mustahkamlash uchun savollar:
1.Farmakogenetika yo’nalishi mohiyatini ochib bering?
2.Farmakogenetika sohasida farmakoterapiya samaradorligi qanday omillarga bog’liq?
3. Dorivor vositalarning ta’siriga gen polimorfizmining ahamiyatini ochib bering?
4. Onkologiya sohasida farmakogenetika ahamiyatini ochib bering?

13- BOB.KARTALASHTIRISH DASTURLARI, GENLARNING FILOGENETIK SHAJARALARINI O`RGANISH
Genetik harita-strukturaviy genlar, boshqaruvchi gen qismlari va genetik markerlarning nisbiy joylashuvi hamda ular orasidagi nisbiy masofalarning xromosoma (birikish guruhlari) bo’yicha diagrammasidir. Genetik haritalarni tuzish usuli genetik haritalash deb ataladi.
Genetik haritalash tarixi. Dastlab xromosomalarda genlarning o’zaro joylashishi ular orasidagi krossingover chastotasi bilan aniqlandi. Birinchi marta xromosomalarning genetik haritalarini bu uslubda tuzish imkoniyati 1913-1915 yillarda T. Morgan, A. Stertevant va Morganning laboratoriyasi hodimlari tomonidan genlarni birikish va krossingover hodisalariga asoslangan holda eksperimental usulda ishlab chiqildi. Ushbu tarihiy sanadan boshlab, genetik masofa odatda santimorgan-yoki santimorganidlar, sM sifatida o’lchanadi, 1 sM 1% larda krossingover chastotasiga mos keladi.
Genetik harita ishlab chiqilgan birinchi organizm qorin qismi qora rangli Drosophila melanogaster pashshasi bo’lgan. Keyingi bosqichda boshqa turlar uchun genetik haritalash amalga oshirildi. SHunday qilib, genetik harita ishlab chiqilgan birinchi qush va birinchi xayvon uy tovug’i hisoblanadi. Uy tovug’ining birinchi genetik haritasini ishlab chiqgan va 1930 yilda uni nasr etgan olimlar A. S. Serebrovskiy va S. G. Petrovga tegishli edi.


Haritalashning dasturiy turlari.
BFAST. Ingiliz abbreviaturasida Blat-like Fast Accurate Search Tool. Dasturni ishlab chiqarganlar, SNP va indellarga (insertsiya + deletsiya) xatoliklariga nisbatan ta’sirchanlikni xisobga olishgan, o’tkazilgan tajriba va aniqlik o’rtasidagi balans tanlanadi.
Juftlashgan uchlarning sekvenirlanishi amalga oshiriladi. Tajriba oxirida tahrirlash uchun Smita-Vaterman algoritmidan foydalanadi. Parallel rejimda klasterda ishlay oladi. Dasturning bfast+bwa versiyasi mavjud. Illumina, ABI SOLiD 454, Helicos formatlariga ega.

BLAST. BLAST – tahrirlash vositasi. Har bir o’xshashlikda bitta almashtirish imkonini bajaradi.
Bowtie. Barrouz—Uiler algoritmidan indeksatsiya uchun foydalanadi. Dastur tezligi va xotiraning ishlashi bo’yicha optimallashtirilgan, protsessor bir nechta yadrosini ishlatishga mo’ljallangan. Bir xil sharoitda MAQ dan 35 marta, SOAP ga nisbatan 300 marta tez tezlikda ishlaydi. Ketma-ketliklar to’g’ri kelmasligiga yo’l qo’yadi. Bowtie bazasida TopHat dasturi ishlab chiqilgan, RNA-seq taxriri uchun.
BWA. BWA (biologik ketma-ketliklarni taxrirlaydi) — dastur uch komplektdan iborat: BWA-backtrack, BWA-SW va BWA-MEM. BWA-backtrack 100 juft nukleotidgacha o’qiy oladi, BWA-SW va BWA-MEM 70 dan 1 mln.gacha bo’lgan uzun nukleotid qatorlarini o’qiydi. BWA-MEM dasturning oxirgi versiyasi aniq va sifatl ishlab chiqilgan.
BWA-SW va BWA-MEM ximerli ketma-ketliklarni topa oladi.
BWA-SW, Barrouza—Uiler qayta qurishlarini Smit—Vaterman taxriri orqali foydalanadi. Uzun ketma-ketliklar bilan ishlay oladi, BLAST ga nisbatan aniq va tezroq ishlaydi.
ELAND. Efficient Local Alignment of Nucleotide Data ni anglatadi. Solexa kompaniyasi tomonidan ishlab chiqilgan keyinchalik Illumina sotib olgan.
paired-end – o’qishlardan foydalanadi, struktur variantlarni topa oladi, 32 juft nukleotid uzunligigacha o’qiy oladi, nukleotid ketma-ketligida 2 ta farqga yo’l qo’yadi, lekin indellar (insertsiya + deletsiya) bilan ishlay olmaydi.
MAQ. Geplarsiz (gep inglizcha “gap” dan olingan bo’lib, indel ya’ni qo’shimcha nukleotid yoki deletsiyani bildiradi, bo’shliqlar “-” beligi bilan belgilanadi) taxrirlaydi. single-end – ketma-ketliklarni o’qishda 3 hil farqlarni topa oladi, paired-end – ketma-ketliklarni o’qishda 1 farqlarga yo’l qo’yadi.
Statistik model asosida konsensus quradi.
SHRiMP. SHRiMP2 dasturi yuqori aniqlikka qaratilgan, polimorfizmli qatorlarning taxririni o’tkazadi va sekvenirlash xatoliklarini aniqlaydi.
Smit-Vaterman algoritmidan foydalanadi, 1 versiyasi ketma-ketliklarni o’qishni, 2 versiyasi esa genomni indeksatsiya qilishda foydalaniladi, shunga ko’ra katta tezlikka ega. Illumina/Solexa, Roche/454 i AB/SOLiD kompaniyalari tomonidan ketma-ketliklarni o’qishda va va parallel ravishda hisoblash ishlarini olib borishda qo’llaniladi.
SOAP. single-read va pair-end fragmentlarining taxririni bajaradi va asosan intronlarni aniqlashda qo’llaniladi. 2way-BWT (2BWT) indeksini ishlatish qobiliyatiga ega. SOAP3 versiyasi GPU bilan ishlashga optimallashtirilgan va maxsus GPU-2BWT indeksidan foydalanadi.
TopHat. RNA-seq taxrirlarini o’qishga moslashgan, Bowtie bazasi asosida ishlab chiqilgan. Illumina Genome Analyzer tomonidan ishlab chiqilgan va boshqa dasturlar tomonidan ishlangan taxrirlar bilan ishlaydi. 75 nukleotid qatorlarigacha bo’lgan nukleotid qatorlarini aniqlaydi, paired va single-end ni aralashtirishga yo’l qo’ymaydi.
Normal inson karyotipining barcha xromosomalarining ideogrammalari sifatidagi grafik tasviri genetik haritalardan tashqari, boshqa xromosoma haritalari ham ishlab chiqilgan:
Sitogenetik harita – xromosomalarning strukturaviy elementlarini (masalan, idiogrammalarda ularning differentsial rangli bo’limlarini) o’zaro joylashish tartibini yoki nishonli DNK namunalarining gibridlanish lokuslarini (in sitida lyuminestsent gibridlanish) fazoviy tasavvuridir.
Fizik harita – fizik belgilar (DNK molekulasining bo’laklari) nukleotidlar juftligida orasidagi masofalar uzunlagini tartiblashtirish hisoblanadi.
Restriktsion harita – fizik harita bo’lib, DNKning restriktaza ta’sirida hosil bo’lgan bo’laklari orasidagi masofa va ularning ketma-ketligi aniqlanadi. Bu harita markerlariga restriktsion fragmentlar kiradi- restriktsiya saytlari.
Organizmlarning genomini o’rganishning yakuniy maqsadi uning genetik, sitogenetik va fizikaviy haritalarini birlashtirishdir, shuningdek, ularning to’liq genom ketma-ketlikligi aniqlashdan iborat.
rasm-1
Genetik haritani tuzishda genetik markerlar joylashishining ketma-ketligi ma’lum zichlikdagi barcha xromosomalarning uzunligi bo’ylab, ya’ni bir-biridan juda yaqin masofada joylashgan turli polimorf DNK lokusi va DNK tarkibidagi irsiy o’zgarishlar orqali aniqlanadi.