Интегрированный анализ различных типов данных постгеномных исследований для идентификации ключевых путей мультигенных заболеваний

• Автор: Ишкин, Александр Александрович
• Шифр специальности: 03.02.07, 03.01.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 156 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений

Введение

1. Обзор литературы.

1.1. Постгеномные технологии

1.2. Системная биология

1.3. Базы данных и стандарты описания биологических взаимодействий

1.4. Функциональный анализ постгсномных данных.

2. Материалы и методы

2.1. Массивы данных

2.2. Анализ дифференциальной экспрессии

2.3. Множества генов для классификации.
2.4. Функциональный анализ.
2.5. Анализ сетей
2.6. Анализ ингерактома
2.6. Интеграция и согласованность списков
3. Результаты и обсуждение.
3.1. Изменения экспрессии генов при псориазе и болезни Крона
3.2. Функциональное сравнение предикторов для различных фенотипов опухолей грудной железы.
3.3. Сравнение изменений транскриптома и протеома при псориазе.
4. Обсуждение.
4.1. Сравнение различных массивов микрочиповых данных.
4.2.Интеграция данных разных постгеиомных технологий
4.3. Алгоритм интегративного анализа.
Список литературы


Анализ экспрессии при помощи выстилающих чипов может выявлять неаннотированные гены идентифицировать новые некодирующие РНК так, например, именно при помощи этих чипов было показано, что с части генов транскрибируется антисмысловая РНК . Такие методы позволяют поновому оценить пластичность транскриптома клетки. Методика СЫРопсЫр открыла, дорогу к высокопроизводительной идентификации участков связывания транскрипционных факторов и картированию нуклеосом, таким образом, ускорив прогресс в изучении регуляции транскрипции. Все методы обработки данных с выстилающих чипов подразумевают идентификацию последовательностей соседних зондов с экспрессией, отличающейся от соседей. Эти последовательности могут представлять собой экспрессированный экзон, участок, содержащий сайт связывания белка, или же амплифицированный участок ДНК, сообразно схеме эксперимента. Существует много методов для детекции участков со значимым сигналом, основанных или на усреднении сигналов в скользящем окошке из нескольких зондов усреднение позволяет убрать шум и зафиксировать гладкий пик экспрессии или на поиске точек перегиба значительных скачков в экспрессии. Еще одна область исследований, к которой быстро адаптировали микрочипы альтернативный сплайсинг мРНК. Это процесс исключительной важности, обеспечивающий немалую часть разнообразия протеома и играющий важную роль в регуляции биологических процессов. По последним оценкам, незрелые мРНК более чем генов человека, содержащих более 1 экзона, претерпевают альтернативный сплайсинг . Поскольку обычные экспрессионные микрочипы не позволяют оценить изменения отдельных сплайсизоформ, были созданы экзонные чипы, зонды которых равномерно распределены по всем экзопам транскригггов. Экзоиныс чипы позволяют оценить изменение включения того или иного экзона в зрелые мРНК в разных биологических образцах . Также существуют методы, позволяющие оцепить относительную экспрессию различных изоформ одного транскрипта в группе биологических образцов . Несмотря на то, что в последние годы наблюдается повышенный интерес к исследованиям протеома совокупности всех белков клетки, высокопроизводительные методики изучения протеома еще не стали рутинным инструментом исследователей в отличие от экспрессионных микрочипов. Одна из главных причин этого сложность самого протеома если генов в человеческом геноме по последним оценкам не более тысяч, а видов РНК, повидимому, в несколько раз больше, то число возможных различных белков в клетке должно исчисляться уже сотнями тысяч, учитывая бесчисленные возможные посттрансляционные модификации пептидных цепей. Проблема, которую протеомика делит с методами изучения транскриптома большой разброс в концентрации изучаемых объектов от нескольких до десятков тысяч копий белка на клетку в данном случае усугубляется тем, что белки, выделенные из образца, невозможно амплифицировать, в отличие от РНК . Таким образом, для всех протеомных методов очень важны вопросы чувствительности. К примеру, многие регуляторные белки, критически важные для функционирования живых систем, присутствуют в клетках в малом количестве. Общая схема высокопроизводительного протеомного эксперимента представлена на Рисунке 1. Анализ изображения и профиля экспресс Фракционирование с помощью жидкостной хроматограф Идентификация белков с помощью МаСССПеКТОМетр1П Рисунок 1. Один из популярных типов протеомного эксперимента разделение смесей белков на электрофорезе. Относительные изменения экспрессии белка между образцами определяются путем анализа изображений гелей. Пятна с изменившими экспрессию белками вырезаются из геля белок расщепляется трипсином и идентифицируется на массспектрометре. Другой подход пометить образцы белков различными изотопами, а разделение образцов проводить при помощи жидкостной хроматографии. Различия в концентрации пептидов сравниваемых образцов и идентификация белков осуществляются методом массспектрометрии. Скольконибудь заметное развитие протеомных методов было бы невозможно без успехов в совершенствовании приборов для массспектрометрии. Современные спектрометры могут измерять молекулярную массу достаточно крупных макромолекул с низкой погрешностью и высокой чувствительностью .