Исследование локальных сходств геномов эукариот

• Автор: Огурцов, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 91 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Сравнительный анализ геномов сравнительная геномика

1.2. Информационные ресурсы геномных баз данных

1.3. Функциональные элементы генома

1.4. Основные вопросы, решаемые сравнительной геномикой

1.5. Задача поиска гомологий

1.6. Простейшие алгоритмы поиска гомологий

1.6.1. Точечные матрицы гомологии

1.6.2. Поиск общего слова

1.6.3. Метод граммного разложения
1.6.4. Позиционные деревья
1.7. Задача выравнивания
1.7.1. Метод динамического программирования
1.7.2. Локальное выравнивание
1.8. Методы построения выравниваний, используемые в современном программном обеспечении
1.9. Оценка статистической значимости локальных сходств ГЛАВА 2. Иерархический подход к построению цепочек локальных сходств
2.1. Неформальный обзор подхода к разрешению конфликтов
2.2. Обозначения
2.2.1. Локальные сходства
2.2.2. Цепочка локальных сходств
2.2.3. Качество локального сходства
2.2.4. Достоверность индивидуального сходства и цепочки сходств
2.2.5. Сравнение множеств сходств
2.2.6. Основная цепочка
2.3. Алгоритмы
2.3.1. Алгоритм
2.3.2. Краткий обзор алгоритмов i и ii
2.4. Примеры
2.5. Заключение
ГЛАВА 3. Анализ сходства 2 пар ортологичных межгенных интервалов в геномах ii и ii i
3.1. Критерии отбора межгенных интервалов
3.2. Построение выборки филогенетических следов
3.3. Результаты
3.3.1. Селективное ограничение
3.3.2. Распределение филогенетических следов
3.4. Обсуждение
ГЛАВА 4. Селективное ограничение в межгенных интервалах геномов мыши и человека
4.1. Материалы и методы
4.2. Результаты
4.3.1. Сходство и селективное ограничение
4.3.2. Распределение филогенетических следов
4.3. Обсуждение
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Соответственно, в значительной степени изучение прокариотических геномов сводится к изучению наборов относительно коротких белковых последовательностей. Напротив, большая часть геномов многоклеточных эукариот от у растений до у млекопитающих белки не кодируют. Большая часть некодирующих последовательностей, видимо, не несет никакой функции. Однако, значительная ее доля по оценкам, полученным в этой диссертационной работе более функционально значима, и видимо, играет не меньшую роль в жизни организмов, чем белки. При этом изучение важных некодирующих последовательностей затруднено тем, что их функция не описывается простыми правилами, а межвидовое сходство ограничивается коротким консенсусом. Даже просто разграничить важные некодирующие последовательности от неважных трудная задача. Таким образом, на сегодня мы не можем предсказать а ii, как должны выглядеть функционально значимые участки некодирующей ДНК. По крайней мере, это относится к последовательностям, ответственным за межвидовое сходство. Напротив, те, повидимому относительно немногочисленные, участки некодирующей ДНК, которые отвечают за межвидовые различия, могут у близких видов различаться даже больше, чем бессмысленные случайные последовательности. С этой точки зрения представляется чрезвычайно интересным сравнение геномов человека и шимпанзе, так как средний уровень сходства между этими видами составляет . В самое близкое время, после публикации генома шимпанзе, удастся выяснить, не существуют ли короткие участки ДНК, которые разошлись гораздо больше, чем на 2, и, тем самым, ответственны за различия между человеком и шимпанзе. Диссертация посвящена двум аспектам сравнения геномов. В главе 1 предложен новый подход к выравниванию длинных гомологичных последовательностей, в которых уровень сходства резко неравномерен короткие консервативные участки чередуются с последовательностями, всякое сходство между которыми утрачено. В этой диссертации предлагается простой, эффективный, иерархический алгоритм для построения цепочек гомологичных консервативных последовательностей. Алгоритм реализован в виде интерактивной программы Оуэн названной в честь английского зоолога, предложившего в году понятие гомология . Главы 2 и 3 посвящены применению этого алгоритма и программы Оуэн к сравнительному анализу геномов. В главе 3 проведен анализ пары человекмышь, а в главе 2 рассмотрены две относительно близкие нематоды ii и . В обоих случаях главный вывод состоит в том, что доля функционально важной некодирующей ДНК составляет, по меньшей мере, , то есть значительно больше, чем считалось раньше. Для сравнения, белоккодирующие последовательности ДНК составляют до 5 генома человека, интроны , межгенные интервалы . Начало новому этапу развития микробиологии было положено с разработкой методов клонирования и определения нуклеотидной последовательности ДНК. Сегодня секвенирование ДНК стало рутинным методом молекулярной биологии. К настоящему времени секвенированы и опубликованы геномы млекопитающих человека, мыши и практически готов геном крысы. Благодаря знанию генетического кода имеется возможность определять участки последовательностей, потенциально кодирующих белки и их регуляцию. Самый первый геном РНК бактериофаг 2 был секвенирован в году i . Затем последовал геном бактериофага фХ4, который стал триумфом новых быстрых методов секвенирования, разработанных в лаборатории У. Гилберта и Ф. Санджера x . . i . . Эти геномы являются самыми короткими известными геномами, они содержат всего по четыре и десять генов соответственно. Затем, в году, Ф. Санжер анонсировал секвенирование относительно большого генома бактериофага А. . Геном бактериофага А. РНКкодирующих гена. По определению, для сравнительного анализа геномов требуется как минимум два генома. В отличие от молекулярной биологии, использовавшей для секвенирования в качестве модельных систем бактериофаги, сравнительная геномика развивалась на сравнении вирусных геномов. Секвенирование вирусных геномов стало основным направлением в начале х годов.