Ген
Ген (Эртний Грек: γένος - Эх) нь амьд организмын удамшлын мэдээллийг агуулсан бүрхүүл нэгж юм. Шинжлэх ухааны хүрээнд, дезоксирибонуклейн хүчлийн (ДНХ) ба рибонуклейн хүчлийн (РНХ), полипептид эсвэл РНХ-н хэлхээг кодчилдог (дарааллыг тогтоодог) хэсгийг нь ген гэж нэрлэдэг. Гэсэн хэдий ч генийн материалын үүргийг юу гүйцэтгэдэг тухай маргасаар байна.[1] Ген нь бүхий л уураг болон РНХ-ийн ажиллагаатай хэлхээг тодорхойлдог учир амьд биетүүд нь генээс шууд хамааралтай. Генүүд нь организмын эсүүдийг тэтгэх ба үүсгэх мэдээллийг агуулдаг (хадгалдаг) ба үржлийн үед эцэг эхээс үр удамдаа генийн шинж тэмдгүүдийг дамжуулан өгдөг. Бүх организмууд нь өөр өөр биологийн шинж тэмдгүүдэд хамааралтай генүүдийг агуулдаг. Организмын бүх генийн нийлбэрийг "геном" харин "генотип" гэдэг нь ямарваа нэг шинж тэмдгийг илэрхийлж болохуйц гений хэсгийг тодотгож хэлж байгаа нэршил юм. Нийт генотипээс давуу чанартай ген нь амьтанд харагдахуйц илрэх ба түүнийг "фенотип" шинж гэнэ. Жишээ нь, нүдний өнгө, үсний өнгө, мөчны тоо, ургамлын ишний урт ба богино байдал гэх мэт шинжүүд нь бүгд "фенотип" юм. Мөн зарим фенотип шинж гаднаас мэдэгдэхгүй далд байдаг, жишээлбэл, цусны бүлэг, зарим өвчин тусах магадлал их байх, ааш авир болон бие физилогийн өсөлтийн хандлага г.м.. Үүнтэй адил өөр мянга мянган амьдралыг бүтээгч биохимийн үндсэн процессууд шууд үл мэдэгдэх удамшдаг шинжүүдэд багтдаг.
Ген гэдэг нь грекийн genesis буюу төрөлт эсвэл genos буюу эх гэдэг үгнээс гаргаж авсан ойлголт юм. Генийг орчин цагт "тохируулах хэсэг, транскрибчилах хэсэг, эсвэл өөр үйлдлийн хэсгүүдтэй холбогдолтой удамшлын нэгжтэй зохицох геномын дарааллын хувьсах байрлал" гэж тодорхойлдог.[2][3] Генийн ярианы ойлголт нь (сайн ген г.м.) аллелийг илтгэдэг. Ген нь суурь ухагдахуун ба нуклеиний хүчлийн (ДНХ эсвэл зарим вирусийн рибонуклейн хүчил) дараалал, харин аллел нь генд байх ялгаатай, боломжит хувилбаруудыг хэлнэ. Иймд, тодорхой шинж тэмдгийг зааж буй гентэй гэж ярих нь ерөнхийдөө буруу юм. Ихэнх тохиолдолд хүмүүс тодорхой шинж тэмдгийн хэд хэдэн гентэй байдаг, харин зарим хүмүүс тухайн генийн давуу, хүчтэй аллелтэй байдгаас шинж тэмдгүүд илрэх эсэх нь шийдэгддэг. Үүнээс гадна, ген нь уургийг кодчилдог ба уураг нь шинж тэмдгийг тодорхой болгодог.
Тодорхойлт
[засварлах | кодоор засварлах]РНХ ген болон геном
[засварлах | кодоор засварлах]Уураг үүсэх явцад, ген нь Рибонуклейн хүчил уруу хуулагдаж, завсрын бүтээгдэхүүнийг үүсгэдэг. Бусад үед РНХ молекулууд нь үүрэг гүйцэтгэгчид юм. Жишээлбэл, РНХ рибозимууд нь ферментлэг үүрэг гүйцэтгэдэг бол, микроРНХ нь тохируулах үүрэгтэй. РНХ-ийн транскрипцлэгддэг ДНХ-ын дарааллыг РНХ ген гэж нэрлэгддэг.
Зарим вирусууд нь өөрийнхөө бүтэн геномыг РНХ хэлбэрээр хадгалдаг ба ДНХ огт агуулдаггүй. Эдгээр вирусууд нь генээ РНХ-д хадгалдаг учир ийм вирус халдмагц тэдний эс нь өөрийн уургийг шууд үйлдвэрлэж эхэлдэг ба ингэхдээ ДНХ-аас РНХ-г транскрипцлэгдэхийг хүлээж хугацаа алддаггүй. Нөгөөтэйгүүр, дархлалын олдмол хомсдол мэтийн РНХ ретровирусууд нь уургаа үйлдвэрлэхээсээ өмнө геномынхоо эсрэг транскрипцыг шаарддаг (РНХ-аас ДНХ). 2006 онд Францын эрдэмтэд хулганад, учир битүүлэг (толгой эргүүлсэн) завсрын РНХ удамшлын нэг жишээтэй таарчээ. Генийн багцдаа зарим үүргээ гээхээр (зарим үүргээ гүйцэтгэж чадхааргүй) мутацлагдсан хулганууд цагаан сүүлтэй болдог. Эдгээр мутантуудын үр төлийн генийн багц нь энгийн атлаа цагаан сүүлтэй байдаг. Судалгааны баг энэ үзэгдлийг мөрдөн судалсаар мутацлагдсан РНХ-ийн багц уруу буцаад иржээ.[4] Удамшлын мэдээлэл РНХ хэлбэрээр удамших нь вирусүүдэд энгийн үзэгдэл боловч, сүүн тэжээлтэнд тохиолдох нь маш ховор байдаг.
Генийн функцийн бүтэц
[засварлах | кодоор засварлах]
Амьд организмын ихэнх нь генээ ДНХ-ийн(Дизоксирибонуклеиний хүчил) урт хэлхээ дээр кодчилдог. ДНХ нь 4 төрлийн нуклеотидын дэд нэгжтэй урт гинжин хэлхээ ба эдгээр дэд нэгжүүд нь дор бүрдээ 5 нүүрстөрөгчтэй сахар (2'-дезоксирибоз), нэг фосфатын бүлэг болон аденин, гуанин, тимин, цитозин гэх дөрвөн суурийн аль нэгийг агуулдаг. Хамгийн өргөн тархсан ДНХ-ын эсийн бүтэц нь хос спираль (хеликс - мушгиа) бүтэц юм. Спираль бүтэц нь хоёр бие даасан ДНХ-ийн хэлхээ, баруун гар тал уруу бие биеэ тойрон мушгирахад үүсдэг. Энэ бүтцэд, сууриудын хослох дүрэм үйлчилдэг ба, гуанин зөвхөн цитозинтэй, аденин зөвхөэ тиминтэй тус тус хослодог. Гуанин болон цитозин хоорондын суурийн холбоо нь 3 устөрөгчийн холбоо байдаг бол, аденин болон тимин хооронд 2 устөрөгчийн холбоо байдаг. Хос спиралийн хоёр хэлхээ нь бие биенээ нөхөж нэгдмэл байна. Өөрөөр хэлбэл нэг хэлхээний аденин нь нөгөө хэлхээний тиминтэй холбогсон байх ба бие биенээ нөхөж байна.
Сууриудын пентозын үлдэгдлийн химийн агуулгаас хамааран ДНХ нь чиглэлтэй байдаг. ДНХ полимерийн нэг төгсгөл нь дизоксирибоз дээр нээлттэй гидроксил бүлэгтэй байдаг ба үүнийг молекулын 3' төгсгөл гэж нэрлэдэг. Нөгөө төгсгөл нь нээлттэй фосфатын бүлэгтэй байдаг ба үүнийг 5' төгсгөл гэдэг. ДНХ-ийн чиглэл нь эсийн олон процессуудад маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Хос спираль нь чиглэлтэй байдаг учир ДНХ-ийн хуулбарлалт г.м. процессууд зөвхөн нэг чиглэлтэй явагддаг. Бүх нуклеиний хүчлүүдийн эс дэх синтез 5'-3' чиглэлтэй явагддаг. Учир нь, шинэ мономерууд нь дегидратацийн урвалаар хэлхээнд нэмэгддэг ба нээлттэй 3' гидроксил бүлэг нь уг урвалд нуклеофил болон ашиглагддаг.
ДНХ-д кодчлогдсон генийн экспресс нь генийн РНХ руу транскрипц хийгдсэнээр эхэлнэ. РНХ нь, ДНХ тай маш төстэй, 2 дахь нуклеиний хүчил. Гэхдээ РНХ нь дизоксирибозын оронд рибозыг, тимины оронд урацилыг агуулдаг. РНХ-ын молекулууд нь ДНХ-аас тогтвор муутай ба 2 эгнээ бүхий биш дан хэлхээ хэлбэрээр байдаг. Уургыг кодчилдог генүүд нь 3 ширхэг цуваа нуклеотидын дараалал буюу кодонуудаас бүрддэг бөгөөд тэдгээрийг генийн хэлний үг гэж хэлж болно. Генийн кодчлол нь уургын нийлэгжилтийн үед кодон болон амин хүчлүүдийн хооронд үүсэх зохицолыг тодотгож өгдөг. Генийн кодчлол нь бүх организмд бараг адилхан байдаг.
Бүх генүүд нь уургийг эсвэл РНХ-н бүтээгдэхүүнийг тодорхой кодчилдог хэсгээс гадна тохируулагч хэсэгтэй байдаг. Генүүдэд байдаг тохируулах хэсгийг промоутэр гэж нэрлэгддэг. Энэ хэсэг нь генийг транскрипцлэгдэх ба экспресслэгдэх үед транскрипцийн механизмд танигдахуйц байрлалыг бий болгож өгдөг. 5' төгсгөлд өөр өөрөөр урттай РНХ үүсдэг нь, генүүд нь олон промоутэртэй байхын үр дүн юм.[5] Промоутэр хэсэг нь зохицолтой хэлхээ ба тухайн байрлалдаа хамгийн энгийн дараалал боловч, зарим генүүд нь "хүчтэй" промоутэртэй (транскрипцийн механизмын холболтыг сайн явуулдаг), зарим нь "сул" промоутэртэй байдаг. Сул промоутэрууд нь транскрипцийн хурд багатай байдаг(хүчтэй промоутэруудтай харьцуулхад), учир нь транскрипцийн механизм нь тэдгээртэй холбогдож транскрипцийг эхлүүлэх дэвтамжийг багасгадаг. Өөр боломжит тохируулагч хэсгүүд хүч нэмэгдүүлэгчүүдийг агуулдаг ба тэдгээр нь сул промоутэрийг нөхөн тэтгэдэг. Ихэнх тохируулах хэсгүүд "дээш урсгалтай", өөрөөр хэлбэл транскрипц эхлэх талаас 5' төгсгөл уруу чиглэсэн байдаг. Эукариот промоутэр хэсэг нь маш хүнд бүтэцтэй ба прокариот промоутэр хэсэгтэй харьцуулахад тодорхойлоход хэцүү байдаг.
Олон прокариот генүүд оперон эсвэл бүлэг ген байдлаар зохион байгуулагдсан байдаг. Эдгээр бүлэг генүүдийн бүтээгдэхүүнүүд нь ижил төстэй үүрэгтэй ба бөөнөөрөө нэг бүхэл гэж транскрипцлэгддэг. Өөрөөр хэлбэл, нэг удаад нэг эукариот ген транскрипцлэгддэг боловч, тэр нь интрон гэдэг ДНХ-ын урт хэлхээг агуулдаг ба эдгээр нь уураг болдоггүй, трансляцын өмнө тасардаг. Прокариот генийг энэ үзэгдэл мөн хамардаг ч, эукариот гентэй харьцуулхад ховор тохиолдог.[6]
Хромосом
[засварлах | кодоор засварлах]Тухайн организм болон эсэд орших бүх генийн нийлбэрийг геном гэдэг. Геном нь нэг эсвэл олон тооны хромосом дээр хадгалагддаг. Хромосом дээр тодорхой ген байрлаж байгаа хэсгийг тухайн генийн локус гэдэг. Хромосом нь, ДНХ-ын маш урт дан спиралиас (хеликсээс) бүрдэх ба түүн дээр мянга мянган генүүд кодчилогдсон байдаг. Прокариот-бактериуд болон архей өөрсдийн геномыг ганц, том, цагираг хэлбэртэй хромосом дээр хадгалдаг. Заримдаа эдгээр том хромосомууд нь плазмид гэж нэрлэгдэх жижиг дугуй ДНХ-г агуулдаг. Плазмидууд нь цөөхөн хэдхэн генийг кодчилдог ба индивид хооронд хялбар тээвэрлэгддэг. Жишээ нь, антибиотикийн эсэргүүцлийг агуулдаг ген нь бактерийн плазмид дээр орших ба эс хооронд, тэр бүү хэл бүр зүйл хооронд генийн хэвтээ шилжилтээр дамждаг. Зарим энгийн эукариотууд нь цөөн тооны гентэй плазмидтай байдаг боловч, ихэнх эукариот генүүд нь хэд хэдэн шулуун хромосом дээр байрлаж, гистон гэдэг агуулах үүрэг бүхий уурагтай хамт бөөм дотор баглаатай байдаг. ДНХ гистон дээр ямар байдлаар хадгалагдаж байгаа арга болон гистоны өөрийнх нь химийн найрлага нь, ДНХ-ийн тухайн хэсэг генийн экспрессд орох боломжтой эсэхийг тохируулах механизм болдог. Эукариот хромосомын төгсгөлүүд нь теломер гэж нэрлэгдэх, давтагдсан дараалалтай урт хэлхээ ба эдгээр нь ямар ч генийн бүтээгдэхүүнийг илэрхийлдэггүй боловч, ДНХ-ын репликацийн үед кодчилолын алдаа (деградаци) болон удирдах хэсэгт алдаа гаргахгүй үүрэгтэй. Эсийн хуваагдлын бэлтгэл ажлын хүрээнд, геном репликацид орох болгонд теломерийн урт багасах хандлагатай байдаг. Теломерийн алдагдлыг организмын нас ахих (хөгшрөх) процесстой холбоотой эсийн хөгшрөлтийн илрэл эсвэл эсийн хуваагдах чадварын алдагдал гэж үздэг.[7]
Прокариотуудын хромосомуудийн генийн нягтаршил харьцангуй их байхад, эукариотуудынх ихэнхдээ "хаягдал ДНХ" гэгдэх үүрэг гүйцэтгэдэггүй ДНХ-ийн хэсгүүдийг агуулдаг. Энгийн ганц эст эукариотууд ийм ДНХ харьцангуй багатай байхад, хүн мэт олон эст организмуудад тогтоогдсон үүрэггүй ДНХ маш их агууллагддаг.[8] Гэхдээ хүний геномын хоёрхон хувь нь уураг-кодчилодог ДНХ байдаг ч, геном дахь сууриудын 80% нь экспресслэгдэх боломжтой гэдэг нь тогтоогдоод байна. Хромосом нь эсийн бөөм дотор байрлана. Генүүд нь ДНХ молекулаас тогтоно.
Генийн экспресс
[засварлах | кодоор засварлах]
Бүх организмд, уураг-кодлох генийг түүний уургаас салгах хоёр үндсэн шат бий. Нэгдүгээрт, тухайн ген оршиж байгаа ДНХ нь мессенжер РНХ буюу mРНХ болон транскрипцлагддаг, хоёрдугаарт mРНХ-ээс уураг болон трансляцлагдана. РНХ-г кодчилдог генүүд нь эхний шатыг дамжих ёстой боловч, уураг болон трансляцлагддаггүй. Биологийн үүрэгтэй молекул (уураг эсвэл РНХ) бүтээж байгаа процессыг генийн экспресс, үүсэж байгаа бүтээгдэхүүнийг генийн бүтээгдэхүүн гэж тус тус нэрлэдэг.
Генетик код
[засварлах | кодоор засварлах]Ажиллагаатай уураг болон трансляцлагддаг генийг илтгэх химийн тэмдгүүдийн олонлогийг генетик код гэнэ. Ген болгон нь ДНХ-ийн хэлхээ дээр (зарим вирусийн хувьд РНХ-ийн хэлхээ дээр[9]) байрлах нуклеотидуудын тодорхой дараалал байдлаар кодлогдсон байдаг. Нуклеотид (генийн материалын бүтээгч үндсэн блок) болон амин хүчил (уургыг бүтээгч үндсэн блок) хоёрын хоорондын харилцаа нь генийг уураг болон амжилттай трасляцлагдахаар тогтоогдсон байх ёстой. Гурван нуклеотидын багцыг кодон гэж нэрлэх ба багц бүр нь тодорхой амин хүчил эсвэл дохиололыг заадаг. Гурван кодоныг "зогсоох кодон" гэж нэрлэдэг ба тэд шинэ амин хүчлийг тодорхойлохгүй, харин генийн төгсгөл гэдгийг трансляцын механизмд зааж өгдөг. Нийт 64 кодон (4 нуклеотидийн 3 байрлалд байх боломж 43), 20 амин хүчил байдаг. Үүнээс дүгнэхэд хэд хэдэн кодон нэг амин хүчлийг зааж болдог. Бүх мэдэгдэж буй организмуудын кодон болон амин хүчлийн хоорондын хамаарал нь универсал байдаг.
Транскрипц
[засварлах | кодоор засварлах]
Генийн транскрипц нь мессенжер РНХ гэж нэрлэгддэг дан хэлхээтэй РНХ молекулыг үүсгэдэг. Үүссэн РНХ-ийн нуклеотидуудын дараалал нь транскрипц хийсэн ДНХ-ийн (уг РНХ-г үүсгэсэн ДНХ) дараалалтай адилхан байдаг. РНХ-ийн хэлхээний дараалалтай дараалал нь таарч байгаа ДНХ-ийн хэлхээг кодлогч хэлхээ гэж нэрлэдэг. Тухайн РНХ-г үүсгэсэн (нийлэгжүүлсэн) анхдагч ДНХ-ийн хэлхээг загвар хэлхээ гэж нэрлэнэ. РНХ полимераз гэдэг фермент транскрипцийн процессийг явуулдаг. Энэ фермент нь ДНХ-г 3' - 5' чиглэлтэй уншиж, РНХ-г 5' - 3' чиглэлтэй нийлэгжүүлдэг. Транскрипцийг эхлүүлэхийн тулд полимераз нь генийн промоутэр хэсгийг таньж, түүнтэй холбогддог. Генийн тохируулгын үндсэн механизм нь: a) промоутэр хэсгийг хаах (блоклох) эсвэл тусгаарлахад оршино; б) дарангуйлагч (репрессор) молекулыг нягт холбож, уг молекул нь физик төвшинд полимеразыг блоклоход оршино; в) промоутэр хэсэгт хандах боломжгүйгээр ДНХ-г зохион багйуулахад оршино.
Прокариотуудын хувьд транскрипц нь цитоплазмд явагддаг. Маш урт транскрипцийн үед, РНХ-ийн 3' төгсгөлийн транскрипц дуусаагүй байхад, 5' төгсгөлөөс трансляц нь эхлэх боломжтой. Эукариотуудын хувьд транскрипц нь эсийн цөм дотор явагддаг ба тэнд эсийн ДНХ нь тусгаарлагдсан байдаг. Полимеразийн үүсгэсэн РНХ-ийн молекулыг анхны транскрипт гэж нэрлэдэг бөгөөд, энэ нь цитоплазмлуу орж трансляцлагдахаас өмнө транскрипцийн дараах сайжруулалтад орох ёстой. Транскрипцлэгдсэн хэсэгт оршиж буй интронуудын сплайсинг (холболт) нь эукариотуудын хувьд өвөрмөц өөрчлөлт (модификаци) юм. Альтернатив сплайсингийн (өөр өөр холболтын) механизмууд нь нэг генээс өөр өөр дараалалтай транскрипцуудыг үүсгэдэг ба эдгээр нь өөр өөр уургыг кодчилдог. Энэ нь эукариот эсийн чухал тохируулах хэлбэр юм.
Трансляц
[засварлах | кодоор засварлах]
Боловсорсон мРНХ (mRNA) молекулыг загвар болгон ашиглаж шинэ уураг үүсгэх процессыг трансляц гэдэг. Трансляц нь рибосомуудаар гүйцэтгэгддэг. Рибосомууд нь РНХ ба уургаас бүрдсэн том цогцолбор бөгөөд, томорч байгаа полипептидын хэлхээнд шинэ амин хүчил залгах замаар пептидын холбоог үүсгэдэг химийн урвалыг хариуцдаг. Генийн кодчилол нь гурван нуклеодтидээс бүрдэх кодонуудаас тогтох ба зөөгч РНХ (tRNA) гэж нэрлэгддэг тусгай РНХ-ийн тусламжтайгаар (нэг удаад 1 кодон буюу 3 нуклеотид) уншигддаг. Зөөгч РНХ болгон, уншиж байгаа кодоныг нөхөж өгдөг гурван хослоогүй суурьтай байдаг ба тэдгээрийг антикодон гэдэг. Зөөгч РНХ нь мөн амин хүчилтэй ковалент холбоогоор холбогдсон байдаг. Зөөгч РНХ нь мессенжер РНХ хэлхээнд орших кодонтой нэгдэхэд, рибосом лигатууд нь өөрийн амин хүчлийг шинэ полипептидийн хэлхээ рүү тээвэрлэдэг. Энэ нь шинэ полипиптидын хэлхээ нийлэгжүүлдэг. Шинэ уураг, эсийн үүрэг гүйцэтгэж эхлэхээс өмнө, үүсэж байх үедээ болон үүссэний дараа өөрийн идэвхтэй гурван хэмжээст хэлбэрт шилжинэ.
ДНХ репликац (хуулбарлалт) болон удамшил
[засварлах | кодоор засварлах]Организмын өсөлт, хөгжил ба үржил нь эсийн хуваагдал дээр суурилдаг. Өөрөөр хэлбэл нэг эс хоёр ихэвчлэн ижил охин эс болон хуваагдах процессоос хамааралтай байдаг. Процесс нь, юуны өмнө ДНХ репликац гэж нэрлэгдэх процессоор геном дахь бүх генийн хуулбарлахыг шаарддаг. Хуулбарууд нь ДНХ полимераз гэдэг тусгай ферментээр хийгддэг. ДНХ полимераз нь загвар хэлхээ болох хос ДНХ спиралийн нэгийг нь уншиж түүнээс шинэ эсрэг хэлхээг нь нийлэгжүүлдэг. Учир нь, хос ДНХ спиралийн хэлхээнүүд нь хоорондоо суурь хослох холбоогоор холбогдсон байдаг учир нэг хэлхээ нь нөгөөгөө тодорхойлдог. Иймээс фермент нь хос хэлхээний нэгийг нь л уншихад баталгаатай хуулбар хийхэд хангалттай байдаг. ДНХ репликац нь хагас консерватив процесс юм. Өөрөөр хэлбэл, охин эс бүрээс удамшсан геномын хуулбар нь нэг эх хувь, нэг шинээр нийлэгжсэн хуулбар ДНХ-ын хэлхээтэй байдаг.[10]
ДНХ репликаци дууссаны дараа, эс нь үүссэн хоёр геномын хуулбарыг хоёр тусдаа мембранаар бүрхэгдсэн эс болгон салгах ёстой. Прокариотуудын хувьд (бактери болон архебактери) энэ нь бинар хуваагдал гэдэг харьцангуй хялбар процессын дагуу явагддаг (дугуй геном бүр эсийн мембранд бэхлэгдэж байгаад, мембран нь цитоплазмыг хоёр мембранаар бүрхэгдсэн хэсэг болгохоор нээгдэх үед охин эс рүү ордог). Бинар хуваагдал нь эукариотууд дахь эсийн хуваагдалтай харьцуулахад асар хурдан юм. Эукариот эсийн хуваагдал нь эсийн цикл гэж нэрлэгддэг илүү нарийн процесс юм. ДНХ-ийн репликаци нь энэ циклийн ЭС үе шат гэдэг үед явагддаг бол, хромосомын задрах процесс болон цитоплазмын хуваагдал нь ЭМ үе шатад явагддаг. Ихэнх нэг эст эукариотуутад (дрожж мэтийн) нахиалж үржих явдал нь энгийн үзэгдэл бөгөөд, үүссэн хоёр эсийн цитоплазм нь тэгш бус хуваагдсан байдаг.
Молекул удамшил
[засварлах | кодоор засварлах]Хуулбарлалт (дубликаци) болон дамжуулалтаар, генийн материал нэг эсээс дараагийнхад шилжих нь молекул удамшлын үндэс бөгөөд, генийн молекулын ба сонгодог дүрслэлийн хоорондын холбоо юм. Организмууд нь эцэг эхийнхээ шинж тэмдгүүдийг агуулдаг учир нь, үр төлийн эсүүд нь эцэг эхийн генийн хуулбарыг агуулдагт оршино. Бэлгийн бус үржилтэй организмуудын үр төл нь эх организмын генетик хуулбар эсвэл клон байдаг. Бэлгийн үржлээр үрждэг организмууд нь мейоз гэж нэрлэгддэг эсийн хуваагдлын тусгай хувилбартай байдаг. Энэ хуваагдлын үр дүнд гаметууд буюу үржлийн эсүүд үүсдэг. Үржлийн эсүүд нь гаплойд буюу ген тус бүрээс зөвхөн ганц хуулбарыг агуулдаг. Эм организмаас үүсдэг гаметыг өндгөн эс гэж нэрлэдэг ба эрээс үүсдэг гаметыг сперм гэдэг. Хоёр гамет нь нийлээд үр хөврөлийн эсийг үүсгэдэг ба энэ эс нь диплоид тооны генийг агуулдаг (эцэг болон эхээс ирсэн ген бүрийн хуулбар нийлээд).
Меотик эсийн хуваагдлын үед, генийн рекомбинаци эсвэл кросс овер (дамжих) гэдэг нэртэй үзэгдэл заримдаа дагалддаг. Энэ үзэгдлээр нэг хроматид дээр байгаа тодорхой урттай ДНХ нь эгч (хамааралтай) хроматидын тодорхой урттай ДНХ-аар солигддог. Хэрвээ хроматидууд дээр байгаа аллелууд нь адилхан байвал энэ процесс ямар ч нөлөөлөл үзүүлдэггүй, харин холбогдсон аллелууд нь өөр өөр байвал тэдгээрийн байрлал нь солигддог. Менделийн үл хамаарах багцын тухай зарчмаар бол, ямар ч шинж тэмдгийг илэрхийлэх эцэг эхийн хоёр ген үл хамаарах байдлаар гамет уруу орно. Организмд аль нэг шинж тэмдгийг илэрхийлэх эцэх эхийн аллелийн аль нь удамших нь, өөр шинж тэмдгийн аль аллел удамшихтай хамааралгүй байдаг. Энэ зарчим нь зөвхөн нэг хромосом дээр оршдоггүй генүүдэд, эсвэл нэг хромосом дээр мөртлөө хоорондоо хол орших генүүдийн хувьд үйлчилнэ. Нэг хромосом дээр генүүд ойрхон орших тусмаа гамет дээр илүү ойр байрлаж цуг удамших магадлал нь ихэснэ. Хэт ойрхон орших генүүд нь огт бие биеэсээ салдаггүй гэж хэлж болно. Учир нь, тэнд кросс овер явагдах боломжгүй. Үнийг генийн холбоо гэж нэрлэдэг.
Түүх
[засварлах | кодоор засварлах]
Генийн тухай ойлголт нь анх Грегор Мендел биологийн өөрчлөлтүүд нь эцэг-эх организмаас удамшдаг, тодорхой, тусгай шинжтэй гэдгийг анзаарсан үеэс эхэлж, генийн шинжлэх ухаантай хамт хөгжиж байгаа. Шинж тэмдгийг илэрхийлдэг биологийн нэршлийг ген гэж нэлээд хожим нэрлэх болсон. Гэвч удамшлын биологийн суурь нь 1940-өөд онд ДНХ нь генийн материал гэдэг тогтоогдох хүртэл тодорхойгүй байсан. Менделийн нээлтээс өмнө "эцэг-эхийн шинжүүд нь үр төл дотор үргэлжлэн холилддог" гэдэг удамшлын тухай давамгайлсан онол байсан. Менделийн нээлт нь 1866 нийтлэгдсэнийхээ дараа шууд хүлээн зөвшөөрөгдөөгүй боловч, сүүлд 1900 онд Хуго дэ Вриэс, Карл Корренс, Эрик вон Чермак нар Менделийн дүгнэлттэй ижил дүгнэлтэд хүрсэн нь, Менделийн бүтээлийг дахин нээж өгсөн юм. Хэдийгээр эдгээр эрдэмтдийн дүгнэлт зөв байсан ч тэд генийн материал оршдог "тусгай нэгж"-ийн тухай ямар ч ойлголтгүй байсан.
Генүүд оршдог гэдгийг анх Грегор Мендел (1822-1884) санал болгосон юм. Тэрээр 1860 онд вандуйны (Pisum sativum) тариалан дээр удамшлыг судалж байсан ба шинж тэмдгийг эцэг эхээс үр төл уруу дамжуулдаг хүчний талаар таамаг дэвшүүлсэн. Тэр амьдралынхаа 10 гаруй жилийг нэг туршилтад зарцуулсан. Тэр ген гэдэг нэршлийг ашиглаагүй ч, өөрийн дүгнэлтүүдэд удамшдаг шинж тэмдгүүд гэж тайлбарласан байдаг. Мендел мөн, үл хамаарах удамшил, доминант болон рецессив хоорондын ялгаа, гетерозигот болон гомозигот хоорондын ялгаа ба хожим генотип (организмын генетик материал) болон фенотип (тухайн организмын үзэгдэх шинжүүд) хоёрын ялгааны талаар таамгуудын дэвшүүлсэн анхны хүн байсан.
Чарльз Дарвин удамшлын микроскопын хэмжээний нэгжийг геммул гэж нэрлэн судалж байсан нь хожим хромосом гэж нэрлэгдэх болсон ба 1848 оны эхээр Вильгелм Хофмайстер эсийн хуваагдлын үеэр хромосомуудыг салж байхыг ажигласан. Хромосомууд нь удамшлыг тээвэрлэн дамжуулдаг гэдэг саналыг 1883 онд Вильгелм Роукс дэвшүүлсэн. Мөн Дарвин пангенесис гэдэг ойлголтыг 1868 онд шинээр нэвтрүүлсэн[11]. Пангенесис нь, pan ('бүтэн' болон 'нийтлэг') гэсэн угтвар ба genesis ('төрөлт') эсвэл genos ('эх') гэдэг грек үгнүүдээс үүсэлтэй.
1889 онд Хюго дэ Вриэс "Эсийн доторх пангенесис" гэдэг номдоо анх Менделийн онолд нэр өгсөн. Тэрээр магадгүй Менделийн ажлын тухай мэдээгүй байх үедээ, удамшдаг шинжийн хамгийн бага нэг нэгжийг "панген" гэж нэрлэсэн[12]. Данийн ургамал судлаач Вильгелм Ёхансэн 1909 онд удамшлын физикийн болон үйлдлийн нэгжийг "ген" гэж нэрлэн тайлбарлаж байхад[13], 1905 онд "генетик" гэсэн гентэй хамааралтай үгийн анх Вильям Байтэсон ашигласан. Тэр, уг ойлголтыг Хюго дэ Вриэсийн "панген" гэдэг үгнээс гарган авсан. 19 дүгээр зууны эхээр Менделийн ажил нь эрдэмтдийн анхаарлыг маш ихээр татах болсон. 1910 онд Томас Хант Морган генүүд нь тодорхой хромосом дээр байрладаг гэдгийг харуулсан. Хожин тэрээ генүүд нь хромосом дээр тодорхой байрлал эзэлдэг гэдгийг тогтоосон. Энэ нээлтээ ашиглан Морган ба түүний шавь нар Дрософила (Drosophila) гэдэг жимсний ялааны хромосомын анхны дүрслэлийг зохиож эхэлсэн. 1928 онд, Фредерик Гриффит генийг шилжүүлж болдог гэдгийг харуулсан. Дулааны үйлчлэлээр үхүүлсэн, үхлийн аюултай үйлдэрийн (штамм) бактерийн генийн мэдээллийг уг бактерийн аюулгүй үйлдэрт суулган хулганад хийхэд хулгана үхдэг. Энэ туршилтыг одоо цагт Гриффитийн туршилт гэж нэрлэгддэг.
Хэд хэдэн дараалсан нээлтүүд нь хэдэн арван жилийн дараа эс дэх хромосомууд нь генетик материалын тээгч ба тэдгээр нь ДНХ-аас бүрддэг гэдэг дүгнэлтэд хүргэсэн. Менделийн удамшлын салангид нэгжүүд кодчилогдсон, бүх эсүүдэд агуулагддаг полимер молекулыг ДНХ гэж нэрлэдэг. 1941 онд, Жорж Уэллс Бидл, Эдвард Лори Татум нар, ген дэх мутаци нь метаболизмийн тодорхой үе шатуудад алдаа учруулдгийг баталсан. Энэ нь тодорхой генүүд тодорхой уургуудыг кодчилдог болохыг харуулж, "нэг ген, нэг фермент" гэдэг таамаглалыг дэвшүүлэхэд хүргэсэн[14]. 1944 онд, Освальд Эйвери, Колин Манро Маклеод, Маклин МакКарти нар, генийн мэдээллийг ДНХ агуулж байдгийг баталсан[15]. 1953 онд, Жеймс Д.Ватсон, Фрэнсис Крик нар, ДНХ-ийн бүтцийг хийж харуулсан. Эдгээр нээлтүүд нь, уургууд, ДНХ-аас транскрипцлагдсан РНХ-аас трансляцлагддаг гэдэг молекулын биологийн гол онолын нээлтэд хүргэсэн. Хожим энэ онолд захирагддаггүй зүйл байдаг гэдэг нь харагдсан. Жишээ нь, ретровирусд эсрэг транскрипц явагддаг.
1972 онд, Уолтэр Фирс ба Гентийн Их сургуулийн (Бельги) Молекулын биологийн лаборатори дахь түүний баг, генийн дарааллыг тогтоосон анхны хүмүүс байсан. Тэд Бактериофаг MS2 бүрхүүлийн уургын генийн дарааллыг тогтоосон[16]. 1977 онд, Ричард Жэй.Робертс, Филлип Шарп нар, ген нь сегментүүдэд хуваагдаж болдгийг нээснээр, нэг ген хэд хэдэн уургийг кодчилох чадвартай гэдэг саналыг дэвшүүлэхэд хүргэсэн. Саяхан (2003-2006 онуудад), биологийн судалгаануудын үр дүнд генийн тухай ойлголт өөрчлөгдсөн. ДНХ дээр генүүд нь сувдан зүүлт шиг дараалсан байрлалтай байдаггүй, харин ДНХ-гийн өөр өөр уургыг кодчилох хэсгүүд нь давхцаж болдог гэдгээс, "генүүд нь нэг урт үргэлжилсэн зүйл" гэдэг таамаг гарч ирсэн[2]. Энэ таамгийг анх 1986 онд Уолтэр Гилбэрт дэвшүүлсэн. Тэрээр, "РНХ нь катализаторын болон генийн мэдээллийг хадгалах процессорын үүргүүдийг хялбархан гүйцэтгэж чадах, дэлхийн маш эртний үетэй адил ийм энгийн системд, ДНХ ч, уураг ч хэрэггүй байхсан" гэжээ.
Орчин үед генийг, ДНХ-гийн хэмжээнд судалж байгаа ухааныг молекулын генетик гэдэг бөгөөд, уламжлалт Дарвины эволюцийн хамт молекулын генетикийг, орчин цагийн эволюцийн синтез гэж нэрлэдэг.
Менделийн удамшил ба сонгодог генетик
[засварлах | кодоор засварлах]Менделийн удамшлын онолоор, фенотип янз бүр байх (организмын физик ба үйл хөдлөлийн шинж чанаруудын ялгаатай байдал) нь генотипийн өөрчлөлтөөс, эсвэл тухайн организмын генүүдийн багцаас (ген бүр тодорхой шинж тэмдэг илэрхийлдэг) хамаардаг. Генийн өөр өөр хэлбэрүүд нь өөр өөр фенотипийг заах ба тэдгээр генийн ялгаатай хэлбэрүүдийг аллел гэдэг. Менделийн ажиллаж байсан олон ургамал, амьтдаас вандуйтай мэт организмуудад, нэг шинж тэмдгийг, эцэг эх тус бүрээс уламжилж ирсэн хоёр аллел тодорхойлдог. Аллелиудийг доминант (давамгай) эсвэл рецессив (сул дорой) гэж ангилдаг. Доминант аллелууд нь түүнтэй ижил шинж чанарыг агуулдаг ямар ч аллелтэй хослоход өөрийн фенотипийг илтгэдэг байхад, рецессив аллелууд нь зөвхөн өөртэй нь адил аллелтэй (өөртэй нь ижил аллелийн хуулбартай) хосолбол шинжээ илтгэдэг. Жишээлбэл, вандуй эцэг эхээсээ нэг өндөр ишний аллел, нэг богино ишний аллел уламжилж авсан ба өндөр ишний шинжийг агуулдаг аллел нь доминант байвал, тэр вандуй өндөр иштэй байна. Менделийн судалгааны ажлууд нь, "аллелууд нь, гаметууд эсвэл үржлийн эсүүдийн үйлдвэрлэлд бие даан оролцож, үр удам дахь өөрчлөлтүүдийг бий болгодог" болохыг харуулж чадсан.
Мутаци
[засварлах | кодоор засварлах]ДНХ репликаци нь ерөнхийдөө маш нарийвчлалтай ч, эукариотуудад нэг удаад алдаа гарах давтамж нь 10-6-аас 10-10 байдаг бол, прокариотууд ба вирусуудад үүнээс нэлээд өндөр байдаг[10]. Маш ховор тохиолддог, сууриудын дарааллын гэнэтийн (спонтан) өөрчлөлт нь хэд хэдэн шалтгаанаас үүсэлтэй байдаг: ДНХ репликацийн алдаа, ДНХ-н эвдрэлийн нөлөөлөл. Эдгээр алдаануудыг мутаци гэж нэрлэдэг. Эс нь мутаци явагдахыг зогсоох болон геномыг алдаагүй байлгах зориулалт бүхий ДНХ засах механизмуудтай байдаг. Гэсэн хэдий ч, зарим тохиолдлуудад (ДНХ-гийн хос хэлхээ нь хоёулаа тасрах мэт) физик эвдрэлийг засах нь яг ижил шинэ хуулбар үүсгэх ажлаас илүү чухал болдог. Генетик кодчлолын дегенерацийн улмаас, зарим уураг кодчилдог генийн мутаци нь тайван эсвэл кодчилон үүсгэж байгаа уургийн амин хүчлийнх нь дараалалд ямар ч нөлөө (өөрчлөлт) үзүүлдэггүй. Жишээлбэл: УЦУ (Урацил-Цитозин-Урацил), УЦЦ (Урацил-Цитозин-Цитозин) кодонууд нь серинийг кодчилодог учир У-г Ц-гээр солих мутаци нь уурагт ямар ч нөлөө үзүүлдэггүй. Фенотипд нөлөөлдөг мутаци нь тухайн организмдаа ихэвчлэн саармаг эсвэл хортой нөлөөллийг үзүүлдэг. Мутацийн хувилбарууд нь организмын дасан зохицох чадварт эерэг нөлөө үзүүлэх боломжтой ба, ерөнхийдөө мутацийг ашигтай хувилбаруудыг үүсгэдэг гэж үздэг. Хамгийн өргөн тархсан мутаци нь "цэгэн мутаци" юм. Цэгэн мутацийн үед, ДНХ-ийн хэлхээнд нэг нуклеотид суурь нэмэгдсэнээс эсвэл устан үгүй болсноос тухайн хэлхээний бүх сууриуд шилждэг. "Чимээгүй цэгэн мутацийн" үед, кодчилогдож байгаа амин хүчлийн бусад хэлхээнд өөрчлөлт орохгүйгээр нэг нуклеотид суурь солигддог. "Утгагүй цэгэн мутацийн" үед, ганц нуклеотид суурь өөрчлөгдсөнөөр тухайн кодон зогс-кодон болон хувирч энэ цэгт траскрипц тасалдана (зогсоно).
Дараагийн үед (удамд) дамжсан мутаци нь тодорхой популяцад өөрчлөлтүүдийг үүсгэдэг. Нэг генийн өөр өөр хэлбэрүүд нь аллел ба, аллелд орсон өөрчлөлтүүд нь ялгаатай шинжүүдийг үүсгэх магадлалтай. Гэхдээ ганц ген дэх хувилбарууд нь тод ялгарах фенотипийн шижнийг үүсгэх нь маш бага магадлалтай ч, зарим тод ялгарах шинжүүдийг нэг генетик локус хянадаг (удирддаг). Генийн хамгийн элбэг тохиолдох аллелуудыг зэрлэг аллел гэж нэрлэгддэг бол, ховор тохиолдог аллелуудыг мутант гэж нэрлэгддэг. Энэ нь зэрлэг аллел нь мутант аллелуудын өвөг эцэг гэсэн үг биш юм. Дийлэнх тохиолдолд мутациуд нь рецессив (сул дорой) байдаг ба хурдан үгүй болдог ч, зарим тохиолдолд бусад аллелуудад доминант (давамгайлагч) болдог ба түүний давамгайлж байгааг дараачийн популяцаас харж болно.
Геном
[засварлах | кодоор засварлах]Хромосомт бүтэц
[засварлах | кодоор засварлах]Организмийн эсвэл эсийн генүүдийн нийлбэрийг түүний геном гэдэг. Прокариотуудад, генүүдийн ихэнх нь цагираг ДНХ-ээс тогтох ганцхан хромосом дээр байрладаг бол, эукариотуудад ихэвчлэн хромосом гэж нэрлэгдэх, ДНХ ба уургаас тогтох комлекс (иж бүрдэл) дээр орших, олон бие даасан шулуун спираль ДНХ-үүд дээр агуулагддаг. Нэг зүйлийн нэг хромосом дээр илэрч байгаа генүүд нь өөр зүйлийн хромосом дээр илрэх магадлалтай. Олон зүйлүүд өөрийн геномын нэгээс илүү хуулбарыг, өөрийн соматик эс болгонд хадгалж байдаг. Хромосомуудын зөвхөн ганц хуулбартай эс эсвэл организмыг гаплойд гэж нэрлэдэг бөгөөд, хоёр ба түүнээс дээш хуулбартайг нь полиплойд гэдэг. Хромосом дээр орших генүүдийн хуулбарууд нь заавал адил байх шаардлагагүй. Бэлгийн үржлээр үрждэг организмуудад, эцэг эх хоёроос нэг нэг хуулбар удамшдаг.
Генийн тоо
[засварлах | кодоор засварлах]Дарааллыг илтгэх зэргийг ашиглан тооцоолсон хүний генийн анхны тоо нь 50 000–100 000[17]. Хүний геном болон бусад геномуудын дарааллуудыг судлах явцад, цөөхөн тооны ген (хүн, хулгана, ялаанд ~20 000, ~ 13 000 аскаридуудад, > 46 000 цагаан будаанд[18]) тухайн организм дахь бүх уургыг кодчилдог болохыг тогтоосон[19]. Хүний уураг кодчилдог дарааллууд нь хүний нийт геномын 1-2 хувийг эзэлдэг[20]. Геномын дийлэнх хэсэг нь интрон, ретротранспосон болон маш олон кодлох үүрэггүй РНХ дараалал болон транскрипцлагддаг[19][20]. Нийт уургийн тоо нь (Дэлхийн протеом) ойролцоогоор 5 сая юм[21].
Ген бa геномын бүртгэл
[засварлах | кодоор засварлах]ХГБ дэргэдэх генийн бүртгэлийн хороо (ГБХ) нь генийн бүртгэлийг анх хийж, хүний мэдэгдэж буй бүх генд тусгай нэр болон тэмдэглэгээг (товчлол) олгосон. Бүртгэгдсэн бүх ген нь ГБХ-ны мэдээллийн санд оршдог. Тэмдэглэгээ болгон нь үл давтагдах бөгөөд, ген бүр зөвшөөрөгдсөн ганц тэмдэгтэй. Энэ нь мэдээллээс цахим өгөгдлийг ялган авахад маш их тус болдог. Бүртгэлд, генүүдийн тэмдэглэгээ бүр нь тухайн генийн бүлийн гишүүдтэй зэрэгцээ оршдог. Хүний генийн бүртгэлийг өөр зүйлүүдэд (ихэвчлэн хулганад) ашиглаж болдог.
Үндсэн генүүд
[засварлах | кодоор засварлах]Организм амьд оршиход зайлшгүй шаардлагатай генүүдийг үндсэн генүүд гэж нэрлэдэг. Бактериуд амьд оршиход зайлшгүй шаардлагатай хэдхэн ген байдаг гэдгийг тогтоосон нь гайхалтай явдал юм. Жишээ нь, гэдэсний савханцар (Escherichia coli) оршин тогтноход түүнд агуулагддаг генүүдийн (~4200) зөвхөн 10% нь л шаардлагатай байдаг.
Ген уламжлалын ойлголт
[засварлах | кодоор засварлах]Георг С.Виллиамс анх 1966 онд өөрийнхөө "Дасан зохицох нь ба байгалийн шалгарал" гэдэг номдоо ген-төвт эволюцийн үзэл санаагаа маш тодоор хамгаалсан юм. Тэрээр генийн эволюцийн концепцийг (үзэл санаа) санал болгосон бөгөөд, энэ концепц байгалийн шалгарал нь зарим генийг дэмждэг тухай ойлгоход тусалдаг. Тодорхойлолт нь: "that which segregates and recombines with appreciable frequency." Энэ тодорхойлолтын дагуу бол, асексуал геномыг (үргүй геном) хүртэл ген гэж үзэх юм. Учир нь, тэд олон үе удам дамжин тогтмол байдагт оршино. Молекул ген нь нэг нэгж гэж транскрипцлагддаг ба уламжлалт ген нь бас нэг нэгж гэж уламжлагддаг.
Ричард Давкинс, "Хувиа хичээсэн ген" (1976) болон "Өргөтгөсөн Фенотип" (1982) номууддаа, ген нь амьд системийн цорын ганц репликатор гэдэг санааг үлдээсэн. Энэ нь, зөвхөн генүүд өөрсдийнхөө бүтцийг том хэвээр нь дамжуулдаг гэсэн үг ба өөрөөр хэлбэл хуулбарын хэлбэрээрээ үхэшгүй гэсэн үг. Үүнээс үзэхэд генүүд нь шалгарлын нэгж байх ёстой. "Хувиа Хичээсэн Ген" номдоо Давкинс ген гэдэг үгийг "уураг кодчилдог ДНХ ийн бүтцийн хэсэг" гэдэг утгын оронд "уламжлагддаг нэгж" гэдэг утгатайгаар тодорхойлохыг хичээсэн. "Эдемээс эхтэй гол" номдоо Давкинс амьдралыг, геологийн хугацаа дундуур урсах хоорондоо тохирох (авцалдах) генүүдтэй мөрөн гол гэж дүрслэн, ген-төвт шалгарлын тухай ойлголтыг илүү боловсронгуй болгосон. Энэ голоос саваар ген хутгаж авахад, тур хугацааны эрхтэн болж чадах организм эсвэл амьдрахын төлөө тэмцэх төхөөрөмж үүснэ. Генийн гол нь хоёр урсгалд салах магадлалтай ба энэ нь газар зүйн салалтын улмаас үүсэх хоёр хоорондоо үрждэггүй зүйлүүдийг тодорхойлдог.
Генийн таргетинг (targeting) ба үр дагавар
[засварлах | кодоор засварлах]Хүний үр хөврөлийн хөгжилд, хүний организмд горим алдагдахад, хөгшрөлт болон өвчлөлийн үед, тухайн генийн гүйцэтгэх үүргийг судлахын тулд хулганы генийг өөрчилж эсвэл сүйтгэж үүсэн модель хулгана дээр судалгаа хийх аргачлалыг генийн таргетинг гэж ойлгодог. Нэг буюу түүнээс дээш генүүдийг нь идэвхгүй эсвэл ажиллагаагүй болгосон модель хулгануудыг нокаут хулганууд гэдэг. Үр хөврөлийн голын эсүүд доторх гомолог хромосомуудын гомолог сэлгээг ашиглан ген таргеталсан хулгануудыг үүсгэдэг тухай анх мэдээлснээс хойш[22], ген таргетлах нь сүүн тэжээлтний геномыг нарийн удирдах хүчирхэг арга болж хөгжсөн ба багаар тооцоход хулганы 10 мянган мутант штаммыг бий болгосон бөгөөд, одоогийн байдлаар тодорхой хугацааны агшинд, эсвэл тодорхой эс болон эрхтэнд идэвхжүүлж болдог мутацийг, үр хөврөлийн үед болон насанд хүрсэн амьтанд хэрэглэх боломжтой болсон[23][24].
Ген таргетлах аргууд нь хүрээгээ тэлж, цэгэн мутаци, изоформ устгалт, мутант аллелийн засвар, хромосомын ДНХ-ийн том хэсгийг суулгалт болон устгалт гэх мэт бүх төрлийн хувиргалтыг хамарсан. Урьдчилан тодорхойлогдсон фенотиптэй модель хулгана гарган авах боломж нь сайжруулалт, дархлаа судлал, мэдрэлийн биологи, хавдар судлал, физиологи, метаболизм болон хүний өвчнүүдийн шатуудын судалгаанд маш их нөлөө үзүүлнэ гэж таамаглаж байгаа. Онолын хувьд, генийн таргетингийг зүйлүүдэд, титопотент үр хөврөлийн голын эсийг суулгахад ашиглаж болох ба ингэснээр гэрийн тэжээмэл амьтан, ургамлуудыг сайжруулах боломж нэмэгдэх боломжтой[24][25].
Өөрчлөгдөж буй ойлголт
[засварлах | кодоор засварлах]Генийн тухай ойлголт нь мэдэгдэхүйц өөрчлөгдсөөр ирсэн юм. Генийн тодорхойлолт нь, анхны "удамшлын нэгж" гэсэн ойлголтоос, "ДНХ дээр суурилдаг ба РНХ болон уургаар дамжуулж организмд нөлөөллөө илэрхийлдэг нэгж" гэдэг утгатай болон сайжирсан. Өмнө нь нэг ген нэг уураг кодчилодог гэдэгт итгэдэг байсан бол, альтернатив холболт болон транс холболтууд нээгдсэнээр энэ таамаг худал болох нь тогтоогдсон.
Генийн тодорхойлолт одоо хүртэл өөрчлөгдсөөр байгаа билээ. РНХ дээр тулгуурласан удамшил нь анх сүүн тэжээлтнүүдэд тогтоогджээ[26]. Генийн удирдах хэсэг нь кодчилж байгаа дараалалтай ойрхон байх албагүй ба бүүр нэг хромосом дээр ч байх шаардлагагүй гэж үзэх баталгаанууд цуглараад байгаа юм. Спилианакис ба түүний хамтрагч нар, хромосом 10 дээр байх интерферон-гамма ген дэх промоутэр хэсэг ба хромосом 11 дээрх T(H)2 цитокаин байрлалд байдаг тохируулах хэсгүүд, хамтдаа тохируулагдахаар бөөм дотор маш ойрхон байрлах бололцоотой гэдгийг судалсан[27]. Тэр бүү хэл, генийн кодчилох дараалал нь тухайн гентэй нэг хромосом дээр байх албагүй: Марандэ, Бургер нар протист Diplonema papillatum-ийн митохондр дотор генүүд нь эмх цэгцтэйгээр жижиг хэсгүүдэд хуваагдсан ба тэдгээр нь өөр өөр хромосом дээр кодчилогдсон байдаг бөгөөд нэг нэгээрээ транскрипцлагдаад дараа нь мессенжер РНХ молекулыг үүсгэн нэгддэг болохыг тогтоосон[28].
Генүүд тод хязгаартай байдаг гэсэн ойлголт яваандаа үгүй болж байна. Тус тусдаа уураг гаргах чадвартай залгаа хоёр генээс нийлмэл уургууд үүсээд байгаа гэдэг нь батлагдсан[29]. Эдгээр нийлмэл уургууд ажиллагаатай эсэх нь тогтоогдоогүй байгаа боловч, энэ уургууд үүсэх давтамж нь өмнө үзэж байснаас их байдаг нь илэрсэн. Нийлмэл уургаас илүү шинэлэг нээлт нь, зарим уургууд зайтай орших хэсгүүдийн ексонуудаас тогтдог, тэр бүү хэл өөр өөр хромосомын эксонуудаас бүрддэг тухай ажиглалт юм[3][30]. Энэ шинэ нээлт нь генийн шинэчлэгдсэн, магадгүй урьдчилсан тодорхойлолтыг бий болгосон: "хоорондоо давхцах боломжтой, ажиллагаатай бүлэг бүтээгдэхүүнүүдийг кодчилдог геномын дарааллуудын нэгдэл"[14]. Энэ шинэ тодорхойлолт нь генүүдийг (уураг эсвэл РНХ гэдгээс нь хамаарахгүйгээр) ДНХ-ийн байрлалаар нь бус, ажиллагаатай бүтээгдэхүүнээр нь ангилах болсон. Үүнээс үүдэн ДНХ-ийн тохируулах бүх элементүүдийг ген дүрст хэсэг гэж ангилагдана[14].
Мөн үзэх
[засварлах | кодоор засварлах]Эх сурвалж
[засварлах | кодоор засварлах]- ↑ Sarkar, S. and Plutynski, A. (2008). A Companion to the Philosophy of Biology. Oxford: Blackwell.
- ↑ 2.0 2.1 Pearson H (2006). "Genetics: what is a gene?". Nature. 441 (7092): 398–401. Bibcode:2006Natur.441..398P. doi:10.1038/441398a. PMID 16724031.
- ↑ 3.0 3.1 Elizabeth Pennisi (2007). "DNA Study Forces Rethink of What It Means to Be a Gene". Science. 316 (5831): 1556–1557. doi:10.1126/science.316.5831.1556. PMID 17569836.
- ↑ Rassoulzadegan M, Grandjean V, Gounon P, Vincent S, Gillot I, Cuzin F (2006). "RNA-mediated nonfkfkfinheritance of an epigenetic change in the mouse". Nature. 441 (7092): 469–74. Bibcode:2006Natur.441..469R. doi:10.1038/nature04674. PMID 16724059.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ↑ Mortazavi A, Williams BA, McCue K, Schaeffer L, Wold B (May 2008). "Mapping and quantifying mammalian transcriptomes by RNA-Seq". Nat. Methods. 5 (7): 621–8. doi:10.1038/nmeth.1226. PMID 18516045.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ↑ Woodson SA (1998). "Ironing out the kinks: splicing and translation in bacteria". Genes Dev. 12 (9): 1243–7. doi:10.1101/gad.12.9.1243. PMID 9573040. Татаж авсан: 2009-08-07.
- ↑ Braig M, Schmitt C (2006). "Oncogene-induced senescence: putting the brakes on tumor development". Cancer Res. 66 (6): 2881–4. doi:10.1158/0008-5472.CAN-05-4006. PMID 16540631.
- ↑ International Human Genome Sequencing Consortium (2004). "Finishing the euchromatic sequence of the human genome". Nature. 431 (7011): 931–45. Bibcode:2004Natur.431..931H. doi:10.1038/nature03001. PMID 15496913. Татаж авсан: 2009-08-07.
- ↑ MeSH (2008) National Library of Medicine — Medical Subject Headings. National library of medicine http://www.nlm.nih.gov/cgi/mesh/2008/MB_cgi?mode=&term=RNA+Viruses&field=entry (accessed 27 September 2011) B04.820. 19990101.
- ↑ 10.0 10.1 Watson JD, Baker TA, Bell SP, Gann A, Levine M, Losick R (2004). Molecular Biology of the Gene (5th ed.). Peason Benjamin Cummings (Cold Spring Harbor Laboratory Press). ISBN 0-8053-4635-X.
{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ↑ Darwin C. (1868). Animals and Plants under Domestication (1868).
- ↑ Vries, H. de (1889) Intracellular Pangenesis [1] ("pangen" definition on page 7 and 40 of this 1910 translation in English)
- ↑ "The Human Genome Project Timeline". Татаж авсан: 2006-09-13.
- ↑ 14.0 14.1 14.2 Gerstein Mark B.; Bruce, C.; Rozowsky, J. S.; Zheng, D.; Du, J.; Korbel, J. O.; Emanuelsson, O.; Zhang, Z. D.; Weissman, S.; et al. (2007). "What is a gene, post-ENCODE? History and updated definition". Genome Research. 17 (6): 669–681. doi:10.1101/gr.6339607. PMID 17567988.
{{cite journal}}: Explicit use of et al. in:|author=(help) - ↑ Steinman RM, Moberg CL (February 1994). "A triple tribute to the experiment that transformed biology". J. Exp. Med. 179 (2): 379–84. doi:10.1084/jem.179.2.379. PMC 2191359. PMID 8294854.
- ↑ Min Jou W, Haegeman G, Ysebaert M, Fiers W (1972). "Nucleotide sequence of the gene coding for the bacteriophage MS2 coat protein". Nature. 237 (5350): 82–8. Bibcode:1972Natur.237...82J. doi:10.1038/237082a0. PMID 4555447.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ↑ Schuler GD, Boguski MS, Stewart EA; et al. (October 1996). "A gene map of the human genome". Science. 274 (5287): 540–6. Bibcode:1996Sci...274..540S. doi:10.1126/science.274.5287.540. PMID 8849440.
{{cite journal}}: Explicit use of et al. in:|author=(help)CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ↑ Yu J, Hu S, Wang J; et al. (April 2002). "A draft sequence of the rice genome (Oryza sativa L. ssp. indica)". Science. 296 (5565): 79–92. Bibcode:2002Sci...296...79Y. doi:10.1126/science.1068037. PMID 11935017.
{{cite journal}}: Explicit use of et al. in:|author=(help)CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ↑ 19.0 19.1 Carninci P, Hayashizaki Y (April 2007). "Noncoding RNA transcription beyond annotated genes". Curr. Opin. Genet. Dev. 17 (2): 139–44. doi:10.1016/j.gde.2007.02.008. PMID 17317145.
- ↑ 20.0 20.1 Claverie JM (September 2005). "Fewer genes, more noncoding RNA". Science. 309 (5740): 1529–30. Bibcode:2005Sci...309.1529C. doi:10.1126/science.1116800. PMID 16141064.
- ↑ Carolina Perez-Iratxeta; Palidwor, Gareth; Andrade-Navarro, Miguel A; et al. (2007). "Towards completion of the Earth's proteome". Nature EMBO reports. 8 (12): 1135–1141. doi:10.1038/sj.embor.7401117. PMC 2267224. PMID 18059312.
{{cite journal}}: Explicit use of et al. in:|author=(help) - ↑ Thomas KR, Capecchi MR. Site-directed mutagenesis by gene targeting in mouse embryo-derived stem cells. Cell. 1987;51:503-12
- ↑ The 2007 Nobel Prize in Physiology or Medicine - Press Release
- ↑ 24.0 24.1 Deng C. In Celebration of Dr. Mario R. Capecchi's Nobel Prize. Int J Biol Sci 2007; 3:417-419. International Journal of Biological Sciences
- ↑ "Mario R. Capecchi". Эх хувилбараас архивласан: 2013-06-28. Татаж авсан: 2014-03-10.
- ↑ Rassoulzadegan M, Grandjean V, Gounon P, Vincent S, Gillot I, Cuzin F (May 2006). "RNA-mediated non-mendelian inheritance of an epigenetic change in the mouse". Nature. 441 (7092): 469–74. Bibcode:2006Natur.441..469R. doi:10.1038/nature04674. PMID 16724059.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ↑ Spilianakis CG, Lalioti MD, Town T, Lee GR, Flavell RA (June 2005). "Interchromosomal associations between alternatively expressed loci". Nature. 435 (7042): 637–45. Bibcode:2005Natur.435..637S. doi:10.1038/nature03574. PMID 15880101.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ↑ Marande, William; Burger, Gertraud (19 October 2007). "Mitochondrial DNA as a genomic jigsaw puzzle". Science. AAAS. 318 (5849): 415. Bibcode:2007Sci...318..415M. doi:10.1126/science.1148033. PMID 17947575.
- ↑ Parra G, Reymond A, Dabbouseh N; et al. (January 2006). "Tandem chimerism as a means to increase protein complexity in the human genome". Genome Res. 16 (1): 37–44. doi:10.1101/gr.4145906. PMC 1356127. PMID 16344564.
{{cite journal}}: Explicit use of et al. in:|author=(help)CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ↑ Kapranov P, Drenkow J, Cheng J; et al. (July 2005). "Examples of the complex architecture of the human transcriptome revealed by RACE and high-density tiling arrays". Genome Res. 15 (7): 987–97. doi:10.1101/gr.3455305. PMC 1172043. PMID 15998911.
{{cite journal}}: Explicit use of et al. in:|author=(help)CS1 maint: multiple names: authors list (link)