Language
Country/Area
No result found
Замечательный диалог между ДНК и РНК: как процесс транскрипции меняет судьбу организмов?
В мире биологии ДНК и РНК подобны паре хороших друзей, которые полагаются друг на друга и ведут разговор о жизни и судьбе. В основе этого диалога лежит процесс транскрипции, который дает начало жизни и определяет способ существования организма. Достижения в области транскриптомных технологий позволили исследователям глубже понять, как этот процесс влияет на экспрессию генов, в конечном итоге формируя характеристики каждого организма.
Транскрипция — ключевой этап преобразования ДНК в РНК, что является не только отправной точкой жизни, но и основой функций живых клеток.
Достижения в области транскриптомных технологий позволили нам сделать моментальный снимок всей РНК в клетке, что позволяет нам понять, какие клеточные процессы продолжаются, а какие находятся в состоянии покоя. Эту технологию можно рассматривать как революцию в биологии. С момента первых попыток в 1990-х годах ученые постоянно развивали и совершенствовали технологию, сделав транскриптом неотъемлемой частью биологической науки.
История транскриптома
Еще в 1991 году было опубликовано первое частичное исследование транскриптома человека — новаторская работа, в которой сообщалось о 609 последовательностях мРНК из человеческого мозга. Затем, в 2008 году, ученые опубликовали два человеческих транскриптома, содержащих миллионы последовательностей транскриптов, что ознаменовало собой стремительное развитие в этой области.
Однако транскриптом не появился в одночасье. Еще в 1970-х годах ученые начали изучать отдельные транскрипты, в том числе с помощью обратной транскриптазы для преобразования мРНК шелкопряда в комплементарную ДНК. Однако только в середине 1990-х годов технология микрочипов и высокопроизводительное секвенирование РНК (RNA-Seq) стали популярными и преобразили эту область.
Развитие транскриптомов позволило биологам изучить, как экспрессия генов варьируется у разных организмов, и помогло нам понять болезни человека.
Современные технологии: микрочипы и РНК-Seq
Основными технологиями современных исследований транскриптома являются микрочипы и РНК-секвенирование. Технология микрочипов позволяет одновременно обнаруживать тысячи транскриптов, в то время как RNA-Seq получает данные обо всем транскриптоме посредством высокопроизводительного секвенирования, что позволяет получать исчерпывающую информацию о транскрипции.
Разработка микрочипов началась в 1995 году, когда ученым удалось разработать серию олигонуклеотидных зондов, способных обнаруживать определенные транскрипты. Технология RNA-Seq становится все более популярной с появлением технологии секвенирования 454. Преимущество этой технологии в том, что она может обеспечить более высокую чувствительность и больший динамический диапазон, что позволяет одновременно обнаруживать малораспространенные РНК.
В RNA-Seq обилие мРНК определяется количеством соответствующих транскриптов. Развитие этой технологии быстро заменило микрочипы и стало основным направлением современной транскриптомной технологии.
Сбор и анализ данных
Каждый эксперимент по транскриптому должен извлекать РНК из организма. Как правило, образец сначала подвергается механической и химической обработке для эффективного удаления примесей и выделения мРНК. Затем извлеченная РНК будет подвергнута обратной транскрипции для получения комплементарной ДНК, а в дальнейших экспериментах могут использоваться EST (метки экспрессируемой последовательности) и SAGE (анализ экспрессии тандемных генов) для получения данных, связанных с транскриптами.
Разумеется, методы анализа данных становятся все более и более зрелыми. Появление множества вычислительных инструментов и баз данных позволяет исследователям быстро извлекать значимую информацию из массивных данных, тем самым раскрывая закономерности и биологический механизм экспрессии генов.
Анализ глобальной экспрессии генов организма может обнаружить широкие, скоординированные тенденции, которые были бы невидимы при более целенаправленных анализах.
С развитием транскриптомной технологии люди теперь не ограничиваются только анализом общей экспрессии генов, но и могут просматривать транскрипционную информацию отдельных клеток, что позволяет нам глубже понять биологические процессы внутри клеток.
Перспективы на будущее
Заглядывая в будущее, можно сказать, что технология транскриптома продолжит развиваться и играть свою роль во всё большем количестве областей. Развитие технологии редактирования генов в сочетании с глубокими исследованиями транскриптомики может привести к появлению новых методов лечения заболеваний человека. Однако нам также необходимо подумать о том, сможем ли мы найти гармоничный баланс между этими биологическими технологиями и нашими моральными границами?
