Bioinformatika sohasida genetikaning yutuqlar

|
Bioinformatika sohasida genetikaning yutuqlar
|
bet | 5/6 | Sana | 31.05.2024 | Hajmi | 151,14 Kb. | | #258700 |
Bog'liq Genetik xilma-xillik va shaxsni identifikatsiyalash2.2. Bioinformatika sohasida genetikaning yutuqlar
XXI asrning boshlanishi molekulyar bioinformatika sohasida erishilgan ulkan yutuqlar bilan sharaflidir. DNKning alohida qismlarining va turli ko‘rinishdagi organizmlarning keng ko‘lamdagi genom ketma-ketliklarini ma’nosini ochishga imkon beruvchi DNK asosining ketma-ketliklarini aniqlash uchun avtomatlashtirilgan tizimlarni yaratilishini haqli ravishda muhim deb hisoblash mumkin. (Venter et al, 2001.)Inson genomlarini, hayvonlar, o‘simliklar, bakteriyalar va viruslar genomlarini sekvenirlash bo‘yicha keng ko‘lamdagi loyihalarni amalga oshirish nukleotid ketma-ketliklar to‘g‘risidagi axborotlar hajmini bamisoli ko‘chkisimon o‘sishga olib keldi [http://www.ncbi.nlm. nih.gov/Genbank/ genbankstats.html] Genetik molekulalarning vazifalari va ularning tuzilishi haqidagi bilimlarning to‘planishi va umumlashtirilishi, ularning tahlili molekulyar genetikaning postgenom davridagi birmuncha muhim muammolari sirasiga kiradi. Ma’lumotlar bazasida to‘plangan ilmiy tajriba axborotlar va DNK ketma-ketliklari tahlili asosida kompyuter dasturlari yordamida yangi genlarning vazifaviy qisqa ma’lumoti ushbu muammoni echishga yondashuvlardan biridir. So‘nggi 10-15 yillar mobaynida ilmiy jamiyatlar DNK ketma-ketliklarini to‘plashga kuchli e’tibor qaratmoqdalar va taxminan 310 nukleotid juftdan iborat bo‘lgan inson genomining aniqlangani ushbu faoliyatning cho‘qqisi bo‘ldi [Venter et al, 2001] Ayni paytda ma’lumotlarning asosiy molekulyar-genetik bankida [EMBL, GenBank, DDBJ] mikroorganizmlar to‘la sekvenirlangan 180 ta genomlari va inson genomlarini ham qo‘shganda o‘nlab eukariot genomlar to‘g‘risida ma’lumotlar to‘plab bo‘lingan, boz ustiga.[http://www.ncbi.nhn.nih.gov/genomes/ MICRO-BES /Complete.html] Fan uchun, tibbiyot va inson hayotining boshqa jabhalari uchun olingan axborotlar qiymatini ortiqcha baholab bo‘lmaydi. Biroq, ushbu axborotdan samarali foydalanish uchun uning biologik mazmunini tushunish, ketma-ketlik vazifasini belgilash, ularning tartibga solishdagi rolini va o‘zaro tadrijiy munosabatlarini aniqlash zarur. Ayni paytda 63 ulkan miqdordagi DNK ketma-ketliklari va aminokislotalar ulkan mehnat talab qilgani va salmoqli qiymatga ega bo‘lgani bois, ularni izlash, qiyoslash, xaritalash uchun ilmiy tajriba uslublarni shunchaki to‘g‘ridan-to‘g‘ri qo‘llab bo‘lmaydi. Birinchi navbatdagi vazifa zamonaviy kompyuter texnologiyalariga biopolimerlarni jalb etish va DNK, RNK va oqsillar kabi genetik makromolekulalar ketma-ketligini tahlil qiluvchi kompyuter dasturlari va matematik algoritmlar yaratishdan iborat. SHaxsiy kompyuterlarda genetik ma’lumotlarni tahlil qilish dasturidan foydalanishning qulayligi va ulkan hajmdagi ma’lumotlarga ishlov berish imkoniyati bioinformatiklarning tajriba ishida zarur vosita bo‘lib xizmat qiladi. Tirik hujayralarda o‘tayotgan barcha molekulyar jarayonlar to‘g‘risidagi bilimlarga to‘la ega bo‘lmaganligimiz bois, DNK, RNK va oqsillar ketma-ketligini tahlil qilish uchun matematik uslublar tajribaviy uslublarning o‘rnini bosa olmaydi. Biroq kompyuter uslublarida ixtisoslashgan ma’lumotlar bazasida to‘plangan DNK ketma-ketliklari to‘g‘risidagi ulkan miqdordagi ilmiy tajriba ma’lumotlar genomlar tuzilishi va tadriji haqidagi sifat jihatdan yangi bilimlarni olishning imkonini beradi. [Kanehisa and Bork, 2003; Galperin, 2004]Aynan genom ma’lumotlarining statistik tahlili asosida genetik axborotni tashkil etish to‘g‘risidagi yangi bilimlarga ega bo‘lish mazkur ishda tavsiya etilgan kompyuter tadqiqotlarining asosiy maqsadidir. XXI asrning boshlarida DNK va oqsillar ketma-ketligining tuzilishi va xossasini o‘rganishga yo‘naltirilgan dasturiy mahsulotlarning keng doirasi yaratildi. [Kolchanov, 1988; Wang et al, 1999; Pevzner, 2000; Momit, 2001; Koonin and Galperin, 2002]Bu dasturlarga joylashtirilgan ko‘plab algoritmlar texnikasini biopolimerlar ketma-ketligini qurishda statistik xossalar va qonuniyatlarni tadqiq qilish uchun diskret matematikada [Gusfield, 1997] hamda matematik statistika va ehtimollar nazariyasida qo‘llash muhim ahamiyat kasb etadi. Ketma-ketliklar o‘zgarishining tadrijiy cheklovini hisobga oluvchi matematik baholash yordamida genetik ma’lumotlar murakkabligining tahlilini o‘tkazish muhim muammolardan biridir. Eukariot genlari ta’sirliligini tartibga soluvchi ketma-ketliklar genomida kompyuter tadqiqotini o‘tkazish va izlash muammosi birmuncha muhimdir. Ketma-ketliklarni tartibga soluvchi ma’lumot murakkabligining miqdoriy tahlili va ma’lumotiy tashkillashuvini har taraflama tadqiq qilish uchun zamonaviy Internetbop kompyuter dasturlarini yaratish zarur.[Durbin et al, 1998; Ewens and Grant, 2001] Bugungi kunda birmuncha to‘la bo‘lgan molekulyar-biologik resurslarni [GenBank, EMBL], ixtisoslashgan ma’lumotlar bazasini ham e’tiborga olgan holda, gen ta’sirliligini [TRRD, TRANSFAC, EPD] tartibga solish bo‘yicha DNK ketma-ketliklari to‘g‘risidagi ma’lumotlarga ishlov berish dolzarb bo‘lib qolmoqda. Tavsiya etilayotgan dissertatsiya ishida genetik ma’lumotlarni statistik tahlilida yangi kompyuter uslublarini ishlab chiqish va qo‘llash, genomli DNKlardagi tartibiga solinuvchi joylarni va vazifaviy saytlarni oldindan aytish, genomlardagi takrorlanishlarni izlash va ularning tuzilmasini tahlil qilish kabi vazifalar qo‘yilgan. 64 Eukariot genlarni tartiblovchi ketma-ketliklarni aniqlash va uning vazifaviyqisqa mazmuni "postgenom" davriga kirgan molekulyar biologiya uchun muhim ahamiyat kasb etadi. Ko‘plab tadqiqotchilar nazdida ommaviy sekvenirlash davriga qadar vazifaviy sohasi bir ma’noli bo‘lib, o‘ta oddiy tuzilmaga ega bo‘lgan. Aslida esa DNK ketma-ketligi bo‘yicha vazifalarni aniqlash muammosi birmuncha murakkab bo‘lib, genetik ma’lumotni kodlashning ma’nodosh bo‘lmagani bilan bog‘liqdir.[Frank-Kamenetskiy, 1990; Pevzner, 2000] Tartiblovchi oqsillar bilan bog‘liq bo‘lgan DNK maydonlari u qadar ma’nodosh emas.
Xulosa
Genetik ma’lumotlarni tahlil qiluvchi kompyuterli dasturlarga, internet orqali keladigan ma’lumotlarga, standart andoza hajmidagi ma’lumotlar bazasiga, axborotlarni qayta ishlashlarga bo‘lgan texnik talablar ortdi.Ko‘plab holatlar kabi o‘xshash vazifalarni bajaruvchi vazifaviy saytlar birlamchi tuzilmasidan to‘la farqlanishi mumkin. Bu nukleotid saytlarga taalluqli bo‘lish bilan bir qatorda, oqsillarning faol saytlariga ham tegishlidir.[Valuev et al, 2002].SHu sababli vazifaviy signallardagi DNK ketma-ketligining kodlangan tahlili ulkan hajmdagi ma’lumotlarni ishlab chiqish bilan bog‘liq bo‘lgan ko‘rinishlarni aniqlash hamda hisoblash mashaqqatlarini engish uchun statistik yondashuv va maxsus eng qulay algoritmlarning yanada mukammal uslublarini qo‘llashni talab qiladi. Aniqlashning yanada mukammal uslublariga qaramay, oqsillarni kodlovchi genlarni tenglashtirish masalasidan yiroq hatto kompyuterning turli uslublari yordamida topilgan inson genomidagi genlar sonini baholash ham sezilarli darajada farq qiladi.Oqsillar uchun 20 xildagi aminokislotalar va DNK va RNKlar uchun nukleotid tipidagi alifboga muvofiq belgilar ketma-ketligini cheklovchi ko‘rinishdagi tabiiy makromolekulalar tushunchasini genetik ma’lumot deb yuritamiz.DNK, RNK molekulalarini va oqsillarni genetik ma’lumot sifatida taqdim etish,ularda genetik informatsiya mavjudligi va ularni yozish va saqlashning chiziqli usuli kabi birmuncha sodda va birmuncha muhim jihatlarini ifodalaydi. Genomdagi nukleotid ketma-ketlikni qisqacha qilib so‘zlar deya ataymiz. Birmuncha keng (va eng oz) tarqalgan so‘zlarni o‘rganish, genom qismlarini ifodalash, qaytarilishlarni farqlovchi nukleotidlar va nukleotid so‘zlarni qo‘llash genetik ma’lumotlar va ularning tadrijiy nazariyasi qismlalarining fuksional roli to‘g‘risidagi yangi farazlarni ilgari surishga imkon beradi. [Karlin et al, 1983; Ratner, 1993; Gelfand, 1993; Karlin and Ladunga, 1994; Kolchanov Lim, 1994; Haring and 65 Kypr, 1999; Uotermen, 1999; Abe et al, 2003].Tarixan genetik til to‘g‘risidagi ilk tasavvurlardan biri 1970 yillarda V.A.Ratner tomonidan kiritilgan .[Ratner 1970, 1975]. Ma’lumotni lingvistik tasavvur qilish va ma’lumotlarni kodlashning matematik nazariyasi bilan bog‘liq bo‘lgan yondashuv sermahsul bo‘ldi. [Trifonov, 0; Grumbach and Tahi, 1994; Rivals et al, 1996; Stem et al, 2001; Troyanskaya et al, 2002; n et al, 2003]. Genetik ketma-ketliklarning statistik tahlili vazifaviy va tadrijiy darajada tushuntirish zarur bo‘lgan turli xildagi takrorlashlar bilan boyitilgan ulkan miqdordagi o‘xshash tasniflarni namoyon qildi. [Sox and Mirkin, 1997;vv Toth et al, 2000].Genetik ma’lumotlarni matematik modellar yordamida hamda Markov zanjiri nazariyasi apparati yordamida batafsil yoritish uchun maxsus yondashuvlar zarur. Bunday modellar gomologiyaning statistik xususiyatini, ma’lumotlarning muxtasar axborot tasnifini (entropiyalarni, keragidan ortig‘ini, murakkablikni baholash), nukleotid “so‘zlar” takrorlanishi to‘qnashuvini bashorat qilishni baholash uchun zarur. Ma’lumotning geterogenlik darajasi (almashinuvchi belgilar xilma-xilligi), ma’lumotqismining o‘zaro bog‘lanishi va ularning nisbatan joylashuvining eskiligi to‘g‘risida savol tug‘iladi. Shunday qilib, mazkur ishda o‘rganilayotgan genetik ma’lumotlar murakkabligi tahlilining muammosi yuzaga keladi. Genomli DNKning sekvenirlash bo‘yicha tadqiqot ishlari jadallik bilan rivojlanib bormoqda. 2004 yilning avgustiga kelib prokariot genomlarining 180 tasi ma’lum edi. SHu jumladan arxebakteriyalarning 19 genomi va eubakteriyalarning 161 genomi ma’lumbo‘lib ular; A thaliana o‘simligi, C.elegans nematoda, D.melanogaster hasharoti, E.cuniculi parazit organizmi, S.cerevisiae achitqilarning eukariot genomlari to‘liq sekventlandi. Suli, sichqonlar, arpa, sholi, bug‘doy, makkajo‘xori,baliqcha Danio rerio, inson Homo sapiens genomlari qisman o‘rganilgan. Qishloq xo‘jaligi va tibbiyotda axamiyatga ega bo‘lgan ko‘pgina boshqa turlarning genomlari o‘rganilmoqda. 200 ga yaqin yangi genomli loyihalar navbatini kutib turibdi va tabiiy populyasiyalar o‘rganilmoqda. Nukleotidli ketma-ketlik bo‘yicha ma’lumotlar har 1-3 yilda ikki barobariga ortmoqda, har ikki xaftada bakterial genomlarning to‘liq sekventlangan ketma-ketliklari taqdim etiladi. Internet tarmog‘ining rivojlanishi, katta xajmdagi molekulyar genetik ma’lumotlar bazasini paydo bo‘lishi to‘liq genomlarni o‘rganish bilan bog‘liq bo‘lgan yangi imkoniyatlarni taqdim etdi va yangi vazifalarni qo‘ydi.
|
| |