GENOMİK ise farklı türlere ait genomların
tüm yapısal ve işlevsel yönlerini inceleyen bilim dalıdır.
PROTEOMİK, genomikten türeyen bir daldır ve
hücrede belirli bir zamanda belirli şartlar altında bulunan proteinlerin
çalışılmasıdır.
GENOMİĞİN AMAÇLARI
• Organizmaların genomik dizilerinin
derlenmesi
• Bir genomdaki tüm genlerin
yerleşimlerinin belirlenmesi
• Bir genomdaki gen setinin annotasyonu
(anlamının saptanması; yorumlanması)
• Bir genomdaki tüm genlerin işlevlerinin
belirlenmesi
• Farklılaşma koşulları altında hücrelerin
gen ifade profillerinin belirlenmesi
• Belirli bir genomda üretilen tüm
proteinlerin tanımlanması
• Evrimsel akrabalığın belirlenmesi için
organizmalar arasında gen ve
proteinlerin karşılaştırılması
-Yapısal genomik, genomik dizi bilgisinin
oluşturulmasını, gen keşfini, genlerin haritalarının oluşturulmasını ve
yerleşimlerini içermektedir.
- İşlevsel genomik, genlerin biyolojik
işlevlerini, onların düzenlenmelerini ve ürünlerini çalışır.
- Karşılaştırılmalı genomik ise, işlevsel
ve evrimsel akrabalığı aydınlatmak için farklı genomların gen yada protein
dizilerini karşılaştırır.
Genomik Yöntemleri
1.
Klon-klon yöntemi
2.
Shotgun (Rastgele Atış) Yöntemi
Genom projeleri büyük miktarda DNA bilgisi
üretirler. Bu veriler ancak, analiz edilip yorumlandığında fayda sağlamaktadır.
Bu analizlerin amaçlarından bazıları;
1. Dizinin tam ve yanlışsız olduğundan emin
olmak,
2. Açık okuma çerçevelerini (ORF) bularak
genleri tanımlamak,
3. Promotor bölgelerini, transkripsiyon
başlama bölgelerini ve translasyon başlama bölgelerini bularak genin kimliğini
doğrulamak,
4. Ökaryotik genomlarda sıplays
bölgelerini, intronları ve ekzonları bulmak,
5. DNA dizisini protein dizisine çevirmek
ve tüm olası okuma çerçevelerini araştırmak,
6. Bilinen protein dizileri ile DNA
dizilerinin karşılaştırılmasını yaparak geni doğrulamaktır.
Dizinin Derlenmesi
Bir genomun nükleotid dizisinin tam ve
hatasız olduğundan emin olmak için genomun dizisi bir defadan daha fazla
belirlenir. Bu süreç derleme (compiling) olarak bilinmektedir.
Dizinin Anlamının Saptanması
(Annotasyonu)
Annotasyon protein kodlamayan genleri de
tanımlar ve genomda bulunabilecek tekrarlayan dizi ailelerini ve hareketli
genetik elementleri de saptar ve karakterize eder.
Protein kodlayan genlerin yerleşiminin
bulunması bilgisayar yazılımı kullanılarak dizinin analiz edilmesi ile
gerçekleştirilir.
Genleri kodlayan diziler birçok tanımlayıcı
özelliğe sahiptir. Protein kodlayan genler, bir proteinin amino asit dizisine
çevrilebilecek nükleotid üçlülerini (triplet) içeren açık okuma çerçevelerinden
(ORF,open reading frame) oluşur.
ORF’ler bir başlama dizisi ile (ATG) başlar
ve sonlanma dizisi ile biter (TTA, TAG ve TGA).
ORF araştırmalarında, dizisi çıkarılmış
zincir ve komplementeri olan zincir incelenerek hangi zincirin protein kodlayan
gen olduğu belirlenmelidir.
Genlerin başındaki kontrol bölgeleri bir
TATA dizisi ile belirlenmektedir.
Eğer bir DNA dizisi bir protein kodluyorsa,
dizi bir açık okuma çerçevesine sahiptir.
Kodon eğilimi, birkaç farklı kodon
tarafından belirlenebilen aminoasitleri kodlamak için bir yada iki kodonun
seçici olarak kullanılmasıdır.
Genlerin İşlevlerinin Belirlenmesi
Genomik bir dizinin annotasyonundan sonra
yapılması gereken iş, dizide bulunan tüm genlerin işlevlerini belirlemektir.
Genlerin bazılarının işlevleri, klasik
mutaganez ve bağlantı haritalaması yöntemleri ile belirlenmiştir, ama diğer
birçok genin kesin işlevleri henüz belirlenememiştir.
Bu genlerin işlevlerinin belirlenmesindeki
bir yaklaşım homoloji araştırmalarının kullanılmasıdır. Bu analizin birçok
bileşeni vardır:
Diğer organizmalardan elde edilen benzer
genleri bulmak için Gen Bankası gibi veri tabanlarının araştırılması.
ORF dizisinin, diğer bir organizmadaki iyi
karakterize edilmiş gen dizisi ile karşılaştırılması.
İyon kanalları, DNA-bağlanma bölgeleri ya
da salgılama/taşıma sinyalleri gibi protein domainleri kodlayan DNA bölgeleri
gibi işlevsel motifler bakımından ORF’lerin tanınması.
İşlevsel genomikte kullanılan seviyeler bir
organizmanın yaşamasında ve üremesinde genin önemini yansıtmamaktadır. Sadece
genin işlevi hakkında bilgilerimizi temel alan bir adlandırmadır.
Plazmitler bakteri için zorunlu olmayan
genleri taşıdıkları, bir hücreden diğerine aktarılabildikleri ve aynı plazmit
sıklıkla farklı bakteri türlerinde bulunduğu için, bakteri genomunun bir
parçası olarak kabul edilmezler.
Öbakteri kromozomlarında protein kodlayan
genler hakkında iki genelleme yapabiliriz: İlki, gen yoğunluğu çok yüksektir.
Aquifex aeolicus’ta bir operon altı gen içerir.
Archaea Genomları
Bu organizmanın genlerinin çoğu (%58’i),
bilinen diğer genlerle uygunluk göstermez, ama enerji üretimine, hücre
bölünmesine ve genel metabolizma olaylarına katılan genlerinin büyük bir kısmı
Eubacteria’dakilere benzer.
Gen organizasyonuda Eubacteria’ya
benzemektedir; genler sıkıca paketlenmiştir, operonları vardır ve intronları
yoktur.
RNA sentezine, protein sentezine ve DNA
sentezine katılan genleri ökaryotunkilere benzer.
En şaşırtıcı olan ise, kromozomal histon
proteinlerinin olması ve kromozomal DNA’sının kromatin yapısı şeklinde
düzenlenmiş olmasıdır.
Protein kodlayan genlerinde intronlar
olmamasına rağmen Archaea, tRNA genleri arasında ökaryotlarda olduğu gibi
intronlar içerir.
Ökaryotik Genomların Genel Özellikleri
Tekrarlayan Diziler: İntronların ve
tekrarlayan dizilerin varlığı ökaryotlardaki genom boyutundaki büyük
farklılığın iki ana nedenidir.
Karşılaştırmalı Genomik
Karşılaştırmalı Genomik, Bir organizmanın
genetik bilgisinin diğerininkiyle karşılaştırılmasıdır.
-gen bulma,
-insan hastalıkları için model organizma
geliştirme, genler, genomlar, türler arasındaki ilişkilerin evrimsel
gelişiminin aydınlatılması ve
-organizmalar ve çevreleri arasındaki
ilişkilerin çalışılması gibi birçok araştırma alanı ve pratik uygulamaları olan
bir daldır.
Karşılaştırılmalı genomik, nükleik asit ve
amino asit dizilerini içeren veri tabanlarının oluşturulmasını, kullanılmasını,
floresan in situ hibridizasyonu (FISH) gibi gen haritalamanın sitogenetik
tekniklerini ve mutagenez gibi deneysel yöntemleri içeren çok çeşitli kaynak ve
teknikleri kullanmaktadır. Karşılaştırılmalı genomik bu kaynakları,
organizmalar arasındaki benzerlik ve farklılıkları belirlemek, bu
farklılıkların nasıl fenotip, hayat döngüsü ve diğer özellikleri etkilediğini
saptamak ve bu genetik farklılıkların evrimsel geçmişini ortaya çıkarmak için
kullanmaktadır.
Nükleer reseptörler (NR’ler), steroid
hormonlara cevap olarak hedef gen kümesinin transkripsiyonunu düzenleyen
transkripsiyon faktörleri süper ailesidir. Yaygın olarak kullanılan ilaçların
%10’undan fazlası NR’lere bağlanarak çalışır.
Ortologlar, farklı türlerde aynı göreve
sahip olan ve ortak atasal genden türeyen genlerdir.