суббота, 21 марта 2015 г.

Как работает геном

Изучив, что представляет геном, надо разобраться как он работает.
Рассмотрим сначала пример как геном определяет группу крови. Думаю, все видели вот такую картинку:

и многие знают, что это красные кровяные тельца - эритроциты. В крови эритроциты выполняют транспортную функцию. Переносят кислород и углекислый газ к и от  различных органов. На поверхности эритроцитов могут присутствовать молекулы - антигены, их обозначают обычно "A" и "B". Протеины (в этом случае они же ферменты они же энзимы просто разные названия) регулируют какой именно антиген находится на эритроцитах.
Отсутствие антигенов A и B на эритроцитах определяет первую группу крови. Наличие антигена A при отсутствии B определяет вторую группу крови. Если есть только B - третья группа крови, и если есть оба антигена A и B - у человека четвертая группа крови. В англоязычных источниках протеин, который регулирует какой антиген присутствует на поверхности эритроцитов и, как следствие, определяет группу крови называется ABO enzyme - я буду называть его ABO энзим, т.к. пока не нашел как принято называть этот протеин на русском.
Но причем тут геном? В случае с группой крови наш геном имеет что-то вроде рецепта, по которому организм готовит ABO энзим. Таким рецептом является последовательность нуклеотидов в участке генома. И мы плавно подошли к понятию гена. Ген это участок генома отвечающий за производство организмом чего-либо - в нашем случае протеина (ABO энзима). Можно провести аналогию, если ген это рецепт, то весь геном это книга рецептов, по которой организм готовит составляющие, определяющие наши особенности. Про гены говорят, что они являются кодирующими участками генома - кодируют протеины. В нашем геноме также есть некодирующие участки.
Ген, кодирующий ABO энзим, называется ABO. В разделе raw data 23andme вы можете детально посмотреть какими нуклеотидами представлен этот ген у вас. Вбиваем ABO в поле jump to a gene и жмем Go:

А как именно ДНК влияет на производство протеинов в организме?
В клетках нашего организма помимо ядер и митохондрий, о которых уже немного известно из предыдущего поста, содержится еще много различных составляющих. Из всех них нас сейчас будут интересовать рибосомы. Рибосомы выполняют в клетке функцию создания протеинов.


На картинке рибосомы указаны под номером 3 - небольшие кружочки. По номером 9 на картинке уже знакомые митохондрии, 2 - ядро клетки. Остальные составляющие нас тут не интересуют.

Теперь о том, как ДНК, находящееся в ядре, дает понять рибосомам какой протеин делать. ДНК хромосом никогда не покидает ядро клетки даже при делении. Чтобы передать информацию от ДНК к рибосомам используется промежуточная молекула - (рибонуклеиновая кислота) РНК, которую можно назвать младшей сестрой ДНК. Процесс переноса информации от ДНК к рибосомам происходит в результате следующих шагов:
1 В ядре создается копия интересующего клетку участка ДНК. Копия создается в виде РНК, которую мы рассмотрим подробнее позже.
2 Созданный участок РНК покидает ядро
3 Рибосомы по РНК создают протеины
Эти три процесса, вернее их последовательность (ДНК->РНК->Протеины), известны как центральная догма молекулярной биологии. Схематично процесс получения протеинов показан на картинке.



Возможно у вас появились вопросы, что-то стало не совсем понятно - не переживайте все прояснится далее, когда мы рассмотрим немного глубже РНК и гены.
В завершении поста отмечу, что участков ДНК, отвечающих за кодирование протеинов, в нашем геноме всего 1-2%. Удивлены?