Back to chapter

15.15:

Геномика

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Genomics

Languages

Share

Исследование индивидуальных генов дало глубочайшее преимущество практически во всех аспектах биологии, начиная с болезней и наследственности, до сельского хозяйства и эволюции. Однако, ответы на многие вопросы о том, как гены работают и развиваются, могут быть даны только на основе изучения всей ДНК организма его генома вместе в целом. Исследование полных геномов известно, как геномика.Это включает в себя рассмотрение последовательностей полных геномов для изучения их организации, функции, регулирования, и эволюции. Геномика находится на пересечении генетики, молекулярной биологии, и вычислительных наук. После того, как структура ДНК была определена в 1953 году, научные работники начали разработку методов секвенирования индивидуальных генов.Важный прорыв в секвенировании ДНК произошёл в 1977 году, когда Фредерик Сангер разработал метод, позволяющий секвенировать геномы полностью. Это привело к секвенированию геномов пекарских дрожжей и фруктовой мухи с помощью секвенирования методом дробовика. Проект Человеческий геном”который начался в 1990 году и включал 13 лет изучений, 2.7 миллиардов долларов, и международные усилия, и привёл к успешному секвенированию первого генома человека в 2003 году.Успех этого проекта вёл к инновациям в технологиях секвенирования, и геном человека теперь можно секвенировать за день, менее чем за тысячу долларов. Большое количество генерированных данных привело к появлению области биоинформатики, которая сочетает математические и компьютерные методы организации, анализа и сравнения огромных объёмов геномных данных. Геномика сейчас является центральным компонентом индивидуального медицинского подхода, например, при лечении рака, и продолжает играть ключевую роль в областях, как антропология, эволюция, криминалистика, сельское хозяйство, и многие другие.

15.15:

Геномика

Геномика – это наука о геномах: это изучение всего генетического материала организма. У человека геном состоит из информации, содержащейся в 23 парах хромосом в ядре, а также из митохондриальной ДНК. В геномике секвенируется и анализируется как кодирующая, так и некодирующая ДНК. Геномика позволяет лучше понять все живые существа, их эволюцию и разнообразие. Он имеет множество применений: например, для создания филогенетических деревьев, для повышения продуктивности и устойчивости сельскохозяйственных культур, для помощи в расследовании уголовных преступлений, для выявления генов, связанных с болезнями, или для нацеливания оптимального лечения онкологических больных.

За последние 30 лет произошли значительные технологические достижения в области секвенирования ДНК, в частности, благодаря усилиям международного проекта Human Genome Project. Сейчас существует технология, позволяющая секвенировать 60 миллиардов оснований ДНК, что в 20 раз превышает размер человеческого генома. Имея такое обилие информации и больших данных, компьютерные ученые и биоинформатики работают рука об руку с биологами, чтобы собирать, хранить и анализировать результаты секвенирования ДНК, обеспечивая при этом безопасный доступ к данным.

Успех геномики открыл путь для других крупномасштабных методов исследования биологических систем в целом. Геномные исследования теперь могут быть выполнены другими «омиками». исследования с целью сбора данных о живых множествах на всех уровнях: виды, популяции, особи, клетки, белки, РНК, ДНК. Транскриптомика – это исследование того, как общая экспрессия генов изменяется в различных экспериментальных или патологических условиях. Протеомика – это изучение всех белков, составляющих организм или систему. Метаболомика – это изучение всех метаболитов (сахара, жиров, других молекул), содержащихся в данной биологической системе, и их взаимодействия. Не отделимый от биоинформатики, «омикс»; позволяют получить глобальный взгляд на сложные жилые комплексы в их среде и, таким образом, прокладывать путь к персонализированной медицине.

Suggested Reading

The rise of genomics. Comptes Rendus Biologies. Volume 339, Issues 7–8, July–August 2016, Pages 231-239. [Source]

Multi-omics approaches to disease. Genome Biol. 2017; 18: 83. [Source]