Транскриптомный анализ метаболизма дегидроэпиандростерона у больных системными заболеваниями
Дегидроэпиандростерон - гормон, который синтезируется в половых железах и участвует в выработке многих веществ. Измерение для каждого гена количества соответствующих молекул транскрипта, находящихся в клетке - сущность метода транскриптомного анализа.
| Рубрика | Биология и естествознание |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.05.2019 |
| Размер файла | 10,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
Введение
Системные заболевания.
В современном мире основными причинами смерти в развитых странах являются болезни, чаще всего системные. Так что научиться лечить болезни - задача исследований в области медицины в XXI веке. Более 70% смертей из-за болезней приходится на системные заболевания, поэтому исследования связанные с ними имеют главную первостепенную значимость.
Системные заболевания - это заболевания, связанные с нарушениями работ различных систем организма, такие как, например: диабет, волчанка, болезнь Альцгеймера, сердечнососудистые заболевания. В ходе изучений этих заболеваний была выявлена одна общая особенность: нарушения метаболизма гормона дегидроэпиандростерона.
DHEA.
Дегидроэпиандростерон (или DHEA) синтезируется в надпочечниках и половых железах и играет ключевую роль в выработке многих гормонов. Широко используется в медицине: применяется как гормон в борьбе со старостью, понижает риск заболеваний сердца, помогает контролировать уровень глюкозы, повышает плотность костной ткани, ослабляет симптомы волчанки, защищает клетки мозга.
Транскриптомный анализ.
Сложность изучения системных заболеваний состоит в том, что для разных систем используются разный белки, и нам приходится изучать их одновременно. Для этого нужны технологии, позволяющие смотреть в так называемом «геномном масштабе».
Для решения этой задачи используется метод транскриптомного анализа. Он заключается в измерении для каждого гена количества соответствующих молекул транскрипта (набор мРНК), находящихся в клетке. Это делается с помощью ДНК микрочипов.
Цель.
Изучение изменения метаболизма DHEA в различных системных заболеваниях методами транскриптомики.
Задачи:
1. Анализ литературы по системным заболеваниям, транскриптомике, DHEA;
2. Составление списка генов, которые участвуют в метаболизме DHEA;
3. Поиск набора транскриптомных данных по системным заболеваниям;
4. Анализ изменения экспрессии генов, отвечающих за метаболизм DHEA, у больных людей.
1. Материалы и методы
дегидроэпиандростерон транскриптомный ген
Материалы
Молекулярные биологи в лабораториях по всему миру выделяют ткани из больных и здоровых пациентов и анализируют с помощью ДНК микрочипов, которые и измеряют уровень экспрессии в этих тканях.
Микрочип представляет собой пластину, к которой в высокой плотностью (около сотни на один миллиметр) нанесены зонды (короткие молекулы ДНК). Каждый из этих зондов может присоединить только свой транскрипт (молекулу мРНК). Перед нанесением на микрочип из анализируемой ткани выделяются все транскрипты, которые в ней присутствовали, и к ним добавляется флуоресцирующее (светящееся) вещество, которое присоединяется к каждому транскриптому за счет химической связи. После связывания зондами транскриптов измеряют свечение возле каждого зонда. Чем сильнее светится зонд, тем больше молекул мРНК к нему присоединилось. Я использовала данные с микрочипа Affymetrix Human Genome U133 Plus 2.0 Array (GPL570).
Эти данные биологи заносят в базу данных GEO.
База данных GEO представляет собой базу, где хранятся данные по экспериментам с тканями больных и здоровых людей.
Методы.
Во-первых, я использовала нормализацию, скрипт на Perl. Данный процесс производит выравнивание образцов пациентов между собой, благодаря чему пациентов становится возможно сравнивать друг с другом.
Потом я анализировала данные с помощью t-test в MeV. T-test - статистический тест, сравнивающий интенсивность экспрессии мРНК генов в двух выборках. По этому тесту я нашла гены, экспрессия мРНК которых изменилась, в отличие от нормы. Использованные настройки: пермутационное тестирование p-value, 2000 перемешиваний, порог значимости 0.05, adjusted Bonferroni correction поправка множественного тестирования.
Полученные результаты я проанализировала данные по базе KEGG. Эта база данных представляет собой базу, где хранятся схемы метаболизма веществ в различных организмах.
Исходные данные.
Я взяла 9 наборов данных по 6 различным заболеваниям. На таблице_1 приведены их названия, ID в базе данных GEO, ткань, из которой брались материалы. А так же количество больных и контрольных образцов.
2. Результаты
По результатам только у первого набора данных атеросклероза и набора данных по депрессии нашлись дэги в пути метаболизма DHEA.
При наложении дэгов на карту KEGG (Пути метаболизма DHEA) (Красный цвет обозначает повышенную экспрессию генов у атеросклероза, синий - замедленную экспрессию генов у атеросклероза, желтый- замедленную экспрессию генов у депрессии) можно обратить внимание, что в обоих заболеваний есть общие пути, в ходе которых происходит одна и та же реакция, но с разными веществами. У эстрона и DHEA образуется гидроксильная группа в положении 16б.
Так же видно, что у пациентов с атеросклероза повышена скорость взаимного превращения гидрокси- и кетоновых производных DHEA. Интересно отметить, что 1 реакция замедляется, а следующая ускоряется.
Известно, что эстрон и эстриол 2 из 3 основных женских гормонов, однако эстрон в норме всегда присутствует в организме, а эстриол в норме отсутствует, т.к. секретируется при беременности.
Мы предполагаем, что возможно замедление 1 реакции компенсирует ускорение экспрессии 2 вещества.
Заключение
1. Было рассмотрено 9 наборов данных по 5 болезням;
2. В 2-х заболеваниях найдены дифференциально экспрессирующиеся гены, связанные с метаболизмом DHEA;
3. Найдены реакции, которые замедляются в 2-х заболеваниях;
4. Предсказаны последствия на уровне метоболитов.
Литература
1. «Потенциал. Химия. Биология. Медицина №01.01.2011. Что такое постгеномные технологии и как они используются в медицине».
2. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/
3. Dudoit, S., Y.H. Yang, M.J. Callow, and T. Speed (2000).Statistical methods for identifying differentially expressed genes in replicated cDNA microarray experiments. Technical report 2000 Statistics Department, University of California, Berkeley.
4. http://www.genome.jp/kegg/
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Энергетический обмен как часть общего метаболизма клетки, совокупность реакций окисления органических веществ и синтеза богатых энергией молекул АТФ. Основные этапы энергетического обмена: подготовительный, гликолиз, кислородный (клеточное дыхание).
презентация [363,9 K], добавлен 03.12.2011Биологическое значение нуклеиновых кислот. Строение ДНК, взгляд на нее с химической точки зрения. Обмен веществ и энергии в клетке. Совокупность реакций расщепления, пластический и энергетический обмены (реакции ассимиляции и диссимиляции) в клетке.
реферат [31,6 K], добавлен 07.10.2009Обзор особенностей структуры, биосинтеза, транспорта, рецепции, действия и метаболизма мужских половых гормонов андрогенов. Изучение полового поведения и агрессивности у самцов млекопитающих. Характеристика регуляции сперматогенеза и гомеостаза кальция.
реферат [2,1 M], добавлен 20.04.2012Понятие о гормонах, их основных свойствах и механизме действия. Гормональная регуляция обмена веществ и метаболизма. Гипоталамо-гипофизарная система. Гормоны периферических желез. Классификация гормонов по химической природе и по выполняемым функциям.
презентация [5,9 M], добавлен 21.11.2013Мембранный транспорт: транслокация веществ через биологические мембраны с участием молекул-посредников. Механизмы клеточной проницаемости. Способы сопряжения транспорта с энергией метаболизма. Транспорт веществ из клетки в среду: секреция и экскреция.
реферат [420,6 K], добавлен 26.07.2009Анализ белковых веществ. Определение количества белков в тканях по содержанию в них общего азота. Молекулярный вес белков. Цифры, характеризующие молекулярные вес. Форма белковых молекул, их растворимость. Первые исследования о составе белковых веществ.
реферат [86,3 K], добавлен 24.03.2009Изучение назначения ферментов или энзимов - белковых молекул или молекул РНК (рибозимов) или их комплексов, ускоряющих (катализирующих) химические реакции в живых системах. Локализация ферментов в клетке. Наследственные и приобретенные ферментопатии.
реферат [50,5 K], добавлен 20.12.2011Эндокринная система человека. Железы внешней и внутренней секреции. Свойства гормонов. Гипофиз как важнейшая железа эндокринного аппарата. Гормоны щитовидной железы. Морфология женских и мужских половых желез. Гормональная активность половых желез.
курсовая работа [33,7 K], добавлен 16.06.2012Свойства генетического материала и уровни организации генетического аппарата. Химическая организация и свойства гена. Структура и функции дезоксирибонуклеиновой и рибонуклеиновая кислот. Уровни упаковки генетического материала. Биосинтез белка в клетке.
курсовая работа [41,7 K], добавлен 07.02.2015Общие понятия об обмене веществ и энергии. Анализ потребностей прокариот в питательных веществах. Типы метаболизма микроорганизмов. Сравнительная характеристика энергетического метаболизма фототрофов, хемотрофов, хемоорганотрофов и хемолитоавтотрофов.
курсовая работа [424,3 K], добавлен 04.02.2010Сущность понятия "биоэнергетика". Существенные признаки живого. Внешний и промежуточный обмен веществ и энергии. Метаболизм: понятие, функции. Три стадии катаболических превращений основных питательных веществ в клетке. Отличия катаболизма от анаболизма.
презентация [3,9 M], добавлен 05.01.2014Изучение особенностей строения и основных этапов развития мужской половой системы, которая выполняет две функции: генеративную, связанную с выработкой половых клеток и эндокринную, которая заключается в выработке половых гормонов. Процесс сперматогенеза.
реферат [13,8 K], добавлен 04.12.2011Основные системы регуляции метаболизма. Функции эндокринной системы по регуляции обмена веществ посредством гормонов. Организация нервно-гормональной регуляции. Белково-пептидные гормоны. Гормоны - производные аминокислот. Гормоны щитовидной железы.
презентация [5,3 M], добавлен 03.12.2013Сущность и этапы обмена веществ, функции метаболизма. Особенности живого организма как объекта термодинамических исследований. Сходства равновесной и стационарной систем. Определение общего изменения энтропии. Процесс образования макроэргических связей.
презентация [6,4 M], добавлен 13.10.2013Метаболизм (обмен веществ и энергии) как совокупность химических реакций, протекающих в клетках и в целостном организме, заключающихся в синтезе сложных молекул и новой протоплазмы (анаболизм) и в распаде молекул с освобождением энергии (катаболизм).
реферат [221,8 K], добавлен 27.01.2010Паратирин как основной гормон паращитовидных желез, анализ эффектов. Характеристика механизмов регуляции обмена кальция в организме. Знакомство с гормонами поджелудочной железы: инсулин, глюкагон, соматостатин. Рассмотрение схемы головного мозга человека.
презентация [1,2 M], добавлен 08.01.2014Исследование сущности и предназначения генной инженерии - метода биотехнологии, который занимается исследованиями по перестройке генотипов. Метод получения рекомбинантных, то есть содержащих чужеродный ген, плазмид - кольцевых двухцепочных молекул ДНК.
презентация [264,8 K], добавлен 19.02.2012Сущность метаболизма организма человека. Постоянный обмен веществ между организмом и внешней средой. Аэробное и анаэробное расщепление продуктов. Величина основного обмена. Источник тепла в организме. Нервный механизм терморегуляции организма человека.
лекция [22,3 K], добавлен 28.04.2013Геномика — раздел молекулярной генетики, посвящённый изучению генома и генов живых организмов. Протеомика, инвентаризация белков, реально работающих молекулярных машин в клетке. Метаболомика, изучение и моделирование процессов обмен веществ в клетке.
презентация [500,7 K], добавлен 15.11.2012Процессы энергетического метаболизма и основные энергетические параметры эритроцитов. Выяснение условий, при которых может происходить переход метаболизма эритроцитов из одной устойчивой точки в другую. Анализ строения и функций гемоглобина, эритроцитов.
дипломная работа [3,5 M], добавлен 17.10.2012
