Вы когда-нибудь собирали монеты, карты, игрушечные поезда, мягкие игрушки? Вы чувствовали необходимость завершить набор? Если да, то вы можете быть комплетистом. Комплетист пойдет на многое, чтобы получить полный набор чего-либо.
Ученые также могут быть полными, вдохновленными идентификацией и каталогизацией каждого объекта в определенной области, чтобы углубить наше понимание этого. Например, исчерпывающий список деталей человеческого тела и других организмов, важных для биомедицинских исследований, мог бы помочь в разработке новых методов лечения болезней точно так же, как список деталей для автомобиля позволяет автомеханикам создавать или отремонтировать транспортное средство.
Более 15 лет назад ученые придумали, как каталогизировать каждый ген в организме человека. С тех пор быстрый прогресс в технологиях и вычислительных инструментах позволил исследователям начать классифицировать многочисленные аспекты биологического мира. На самом деле есть особый способ назвать эти коллекции: добавить «ome» в конец класса компилируемых объектов. Итак, полный набор генов в организме называется «геном», а полный набор белков - «протеом».
Ниже приведены три -ома, с которыми работают ученые, финансируемые NIH, чтобы понять здоровье человека.
Геном
Геном - это исходный -ом. В 1976 году бельгийские ученые идентифицировали все 3 569 оснований ДНК - As, Cs, Gs и Ts, которые составляют код ДНК - в генах бактериофага MS2, увековечив этот вирус, заражающий бактерии, как обладающий первым полностью секвенированным геномом.
В течение следующих двух десятилетий последовала небольшая горстка дополнительных геномов других микроорганизмов. Первый геном животного был завершен в 1998 году. Всего 5 лет спустя ученые идентифицировали все 3,2 миллиарда оснований ДНК в геноме человека, что представляет собой работу более 1000 исследователей из шести стран в течение 13 лет.
Поскольку геномы людей секвенированы, ученые обнаружили, что люди разделяют друг с другом 99,5% своего генома. Тем не менее, небольшие различия могут быть весьма важными. Поскольку стоимость секвенирования геномов резко упала с первоначальных 3 миллиардов долларов до нынешних 1000 долларов, ученые секвенируют геномы отдельных людей, а также геномы дополнительных организмов, используемых для изучения биологических вопросов.
И все усилия начали приносить плоды. Геномика начинает раскрывать многие основные компоненты клеток и их взаимодействия. Уже сейчас исследователи связывают наличие определенных генов в геноме с конкретными заболеваниями. Расширение нашего понимания генома окажет глубокое влияние на диагностику и лечение заболеваний. Кроме того, сравнение геномов родственных и несовместимых видов может пролить свет на эволюцию видов с течением времени.
Липидом
Липидом представляет собой совокупность всех липидов или молекул жира внутри клетки. Клетки используют липиды для формирования непрерывной липидной мембраны вокруг себя и для отделения своих внутренних органелл друг от друга. Эти клеточные мембраны предназначены не только для защиты. Кроме того, это высокоорганизованные и динамичные рабочие зоны, наполненные белками, которые помогают регулировать то, как клетки прикрепляются к другим клеткам, общаются друг с другом, собирают питательные вещества и растут.
Липидные мембраны внутри клетки могут аналогичным образом действовать как точки контакта между клеточными компартментами, и они участвуют почти во всех аспектах клеточной физиологии и функций. Недавние эксперименты выявили сотни различных типов липидов, вырабатываемых клетками. Также было обнаружено, что липидом является удивительно гибким. Он способен к быстрым крупномасштабным и мелкомасштабным перестройкам в ответ на различные ситуации, включая раннее развитие и болезни. В случае развития липиды внутри мембраны реорганизуются по мере роста клетки. В случае заболевания вирусы, доставляющие свой инфекционный груз, могут врезаться в липидную мембрану клеток человека и разрывать ее, вызывая локальные перетасовки.
Нарушения липидных компонентов клеточных мембран связаны с различными заболеваниями, включая сердечно-сосудистые заболевания, аутоиммунитет, остеопороз, неврологические расстройства и рак. Эксперименты по изучению липидома определенных клеток с известной ролью в определенных заболеваниях могут помочь исследователям найти новые методы лечения.
Glycome
Гликом - это полный набор гликанов, также известных как углеводы или сахара, которые вырабатывают клетки. Многие из этих гликанов связаны с белками и липидами на поверхности клеток, где они могут взаимодействовать с молекулами на других клетках. Отдельные сахара также могут действовать как сигнальные молекулы внутри клеток, изменяя редактирование генов, сворачивание белков и другие клеточные функции.
Недавнее исследование 650 различных видов предполагает, что около 5% ДНК организма кодирует белки, которые синтезируют, разлагают и/или распознают и связываются с углеводами. Мутации в этих генах могут привести к дисфункции многих органов, что подчеркивает важность углеводов для здоровья человека. Кроме того, изменения в структуре гликанов в клетках человека могут указывать на целый ряд заболеваний, включая рак, воспалительные заболевания кишечника и сердечно-сосудистые заболевания. Когда-нибудь ученые смогут использовать методы визуализации для быстрой идентификации клеточного гликома, например, для диагностики определенных видов рака.
Клетки также используют гликаны на своей внешней поверхности, обычно называемые «углеводными оболочками», чтобы узнавать друг друга (посмотрите «Лаура Кисслинг: специалист по углеводам», чтобы узнать больше об углеводных оболочках). Точно так же вирусы могут распознавать углеводные оболочки и связываться с ними. Анализируя способность вируса гриппа связывать углеводы, исследователи смогли разработать противовирусные препараты, которые препятствуют способности вируса заражать наши клетки.