ЭлБиб

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ УПРАВЛЕНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКИМИ РЕСУРСАМИ ЖИВОТНЫХ

371

активности. Метод основан на трех принципах:

(i) необходимо иметь короткие мишени – после-

довательности (9-14 пар оснований), полученные

из определенного района внутри каждого мРНК-

транскрипта, содержащего достаточно информации

для уникальной идентификации одного специфиче-

ского транскрипта; (ii) последовательности–мишени

должны быть сцеплены вместе для формирования

длинных ДНК-молекул (конкатемеры), которые мо-

гут быть клонированы и секвенированы – секвени-

рование клонов конкатемеров приводит к быстрой

идентификации множества индивидуальных мише-

ней; (iii) уровень экспрессии оценивается по количе-

ству мишеней в сумме транскриптов.

Микроматрицы используются для сравнения в

одном эксперименте уровней экспрессии мРНК не-

скольких тысяч генов в двух биологических систе-

мах, например, у животных в нормальной среде

и у животных в экстремальной среде. Технология

микроматриц обеспечивает также понимание вре-

менного и пространственного порядков экспрес-

сии генов в ответ на действие широкого спектра

факторов, которому подвергается организм.

Очень маленькие объемы раствора ДНК печа-

таются на подложках, сделанных из непористых

материалов, например, стекло, формируя неболь-

шие пятна (споты), диаметром от 100 до 150 μк. В

настоящее время с использованием робототехни-

ки на предметном стекле для микроскопа можно

распечатать около 50 000 комплементарных ДНК

(кДНК). ДНК-микроматрицы содержат несколько

тысяч известных и несколько тысяч неизвестных

генов. На микроматрице могут быть распечатаны

фрагменты кДНК или заранее подготовленные

олигонуклеотиды. В последнем случае достигает-

ся высокий уровень специфичности и воспроизво-

димости, однако их разработка возможна только

тогда, когда известна последовательность таких

олигонуклеотидов. Использование микроматрицы

основано на принципе «гибридизации», то есть

экспонировании двух одноцепочечных последова-

тельностей ДНК, или одной ДНК и одной РНК, с

последующим измерением количества образовав-

шихся двуцепочечных молекул. Экспрессия мРНК

может быть измерена качественно и количествен-

но. Наличие мРНК указывает на активность гена в

ткани и обычно прямо связано с наработкой бел-

ка, транслируемого с этой мРНК.

Профили генной экспрессии вносят вклад в понима-

ние биологических механизмов и, следовательно, об-

легчениеидентификациигенов-кандидатов.Например,

пул генов, участвующих в проявлении трипанотоле-

рантности у крупного рогатого скота, был охарактери-

зован с использованием метода SAGE (Berthier и др.,

2003), и анализа кДНК-микроматриц (Hill и др., 2005).

Параллельное исследование многих генов может по-

зволить идентифицировать гены-«господа», отвечаю-

щие зафенотипические характеристики, неопределяе-

мые в анализе дифференциальной экспрессии генов.

Такие гены-«господа», например, могут быть пред-

ставлены разными аллелями, которые все экспресси-

руются на одном и том же уровне, однако, с разной

эффективностью обеспечивают экспрессию подчинен-

ных генов. В этом случае ген-«господин» можно найти

путем использования знаний о метаболических путях

или через подход по проявлению QTL (expression QTL–

eQTL) (Lan и др., 2006). При таком подходе в сегре-

гирующей популяции измеряется уровень экспрессии

подчиненных генов. Количество транскрипта каждого

гена обрабатывается как фенотипическая характери-

стика, и QTL, который влияет на генную экспрессию,

можно обнаружить с использованием методологии,

описанной выше. Следует отметить, что анализ дан-

ных для обнаружения QTL является все еще весьма

трудным для исполнения. Это верно и для методики

профилирования транскриптов из-за возникновения

большого количества ложных сигналов.

Профилирование белков

Систематическое изучение структуры белков, пост-

трансляционных модификаций, белковых профилей,

взаимодействий белок–белок, белок–нуклеиновая

кислота, белок–малые молекулы, и пространствен-

ной и временной экспрессии белков в эукариоти-

ческих клетках важно для понимания комплексных

биологических явлений. Белки необходимы для

структуры живых клеток и их функций.

Структура белка может быть выявлена дифрак-

цией рентгеновских лучей или ядерно-магнито-

резонансной спектроскопией. Первое требует боль-

шого количества кристаллического белка, что являет-

ся существенным ограничением. Для того, чтобы по-