Геном - kodomo.fbb.msu.ru

55
Геном Андрей Владимирович Алексеевский [email protected] 1

Upload: others

Post on 08-Apr-2022

21 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

ГеномАндрей Владимирович

Алексеевский

[email protected]

1

Page 2: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Сайт МФК: «Биоинформатика 2021»

На нем найдете

• Список записавшихся на МФК

• Ссылки на презентации

• Домашние задания (после каждой лекции)

• Форма для вопросов преподавателям

Попозже

• Правила получения зачета

• Ведомость - и результаты проверок ДЗ

• Другое2

https://kodomo.fbb.msu.ru/wiki/Main/mf_2021s

Page 3: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Список открыт для записи вольнослушателей сегодня

ОФИЦИАЛЬНЫЙ список, записавшихся в ректорате, - 80 студентов, - уже включен (проверьте

есть ли вы) . Он дает право на получение зачёта в зачётку и в зачётную ведомость МГУ.

Самозаписавшиеся не получают права на проставление зачёта по МФК.

Более того, преподаватель не обязан проверять домашние задания вольнослушателей. Но если захочет – может

3

https://docs.google.com/spreadsheets/d/11yj9CzDd2wiYRWbMNAZdmfnpdyi-LthcMWyIWf97xD8/edit#gid=683645815заполнять только зелёные колонки

Page 4: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

ГЕНОМ

На примере вируса

4

Page 5: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Вот геном вируса SARS-CoV-2(так он снится биоинформатикам ……)

5

>NC_045512.2 Wuhan seafood market pneumonia virus

isolate Wuhan-Hu-1,complete genome

ATTAAAGGTTTATACCTTCCCAGGTAACAAACCAACCAACTTTCGATCTCTTGTAGATCTGTTCTCTAAA

CGAACTTTAAAATCTGTGTGGCTGTCACTCGGCTGCATGCTTAGTGCACTCACGCAGTATAATTAATAAC

TAATTACTGTCGTTGACAGGACACGAGTAACTCGTCTATCTTCTGCAGGCTGCTTACGGTTTCGTCCGTG

TTGCAGCCGATCATCAGCACATCTAGGTTTCGTCCGGGTGTGACCGAAAGGTAAGATGGAGAGCCTTGTC

CCTGGTTTCAACGAGAAAACACACGTCCAACTCAGTTTGCCTGTTTTACAGGTTCGCGACGTGCTCGTAC

GTGGCTTTGGAGACTCCGTGGAGGAGGTCTTATCAGAGGCACGTCAACATCTTAAAGATGGCACTTGTGG

CTTAGTAGAAGTTGAAAAAGGCGTTTTGCCTCAACTTGAACAGCCCTATGTGTTCATCAAACGTTCGGAT

GCTCGAACTGCACCTCATGGTCATGTTATGGTTGAGCTGGTAGCAGAACTCGAAGGCATTCAGTACGGTC

GTAGTGGTGAGACACTTGGTGTCCTTGTCCCTCATGTGGGCGAAATACCAGTGGCTTACCGCAAGGTTCT

TCTTCGTAAGAACGGTAATAAAGGAGCTGGTGGCCATAGTTACGGCGCCGATCTAAAGTCATTTGACTTA

GGCGACGAGCTTGGCACTGATCCTTATGAAGATTTTCAAGAAAACTGGAACACTAAACATAGCAGTGGTG

TTACCCGTGAACTCATGCGTGAGCTTAACGGAGGGGCATACACTCGCTATGTCGATAACAACTTCTGTGG

CCCTGATGGCTACCCTCTTGAGTGCATTAAAGACCTTCTAGCACGTGCTGGTAAAGCTTCATGCACTTTG

TCCGAACAACTGGACTTTATTGACACTAAGAGGGGTGTATACTGCTGCCGTGAACATGAGCATGAAATTG

CTTGGTACACGGAACGTTCTGAAAAGAGCTATGAATTGCAGACACCTTTTGAAATTAAATTGGCAAAGAA

ATTTGACACCTTCAATGGGGAATGTCCAAATTTTGTATTTCCCTTAAATTCCATAATCAAGACTATTCAA

CCAAGGGTTGAAAAGAAAAAGCTTGATGGCTTTATGGGTAGAATTCGATCTGTCTATCCAGTTGCGTCAC

Page 6: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

6

CCAAGGGTTGAAAAGAAAAAGCTTGATGGCTTTATGGGTAGAATTCGATCTGTCTATCCAGTTGCGTCAC

CAAATGAATGCAACCAAATGTGCCTTTCAACTCTCATGAAGTGTGATCATTGTGGTGAAACTTCATGGCA

GACGGGCGATTTTGTTAAAGCCACTTGCGAATTTTGTGGCACTGAGAATTTGACTAAAGAAGGTGCCACT

ACTTGTGGTTACTTACCCCAAAATGCTGTTGTTAAAATTTATTGTCCAGCATGTCACAATTCAGAAGTAG

GACCTGAGCATAGTCTTGCCGAATACCATAATGAATCTGGCTTGAAAACCATTCTTCGTAAGGGTGGTCG

CACTATTGCCTTTGGAGGCTGTGTGTTCTCTTATGTTGGTTGCCATAACAAGTGTGCCTATTGGGTTCCA

CGTGCTAGCGCTAACATAGGTTGTAACCATACAGGTGTTGTTGGAGAAGGTTCCGAAGGTCTTAATGACA

ACCTTCTTGAAATACTCCAAAAAGAGAAAGTCAACATCAATATTGTTGGTGACTTTAAACTTAATGAAGA

GATCGCCATTATTTTGGCATCTTTTTCTGCTTCCACAAGTGCTTTTGTGGAAACTGTGAAAGGTTTGGAT

TATAAAGCATTCAAACAAATTGTTGAATCCTGTGGTAATTTTAAAGTTACAAAAGGAAAAGCTAAAAAAG

GTGCCTGGAATATTGGTGAACAGAAATCAATACTGAGTCCTCTTTATGCATTTGCATCAGAGGCTGCTCG

TGTTGTACGATCAATTTTCTCCCGCACTCTTGAAACTGCTCAAAATTCTGTGCGTGTTTTACAGAAGGCC

GCTATAACAATACTAGATGGAATTTCACAGTATTCACTGAGACTCATTGATGCTATGATGTTCACATCTG

ATTTGGCTACTAACAATCTAGTTGTAATGGCCTACATTACAGGTGGTGTTGTTCAGTTGACTTCGCAGTG

GCTAACTAACATCTTTGGCACTGTTTATGAAAAACTCAAACCCGTCCTTGATTGGCTTGAAGAGAAGTTT

AAGGAAGGTGTAGAGTTTCTTAGAGACGGTTGGGAAATTGTTAAATTTATCTCAACCTGTGCTTGTGAAA

TTGTCGGTGGACAAATTGTCACCTGTGCAAAGGAAATTAAGGAGAGTGTTCAGACATTCTTTAAGCTTGT

AAATAAATTTTTGGCTTTGTGTGCTGACTCTATCATTATTGGTGGAGCTAAACTTAAAGCCTTGAATTTA

GGTGAAACATTTGTCACGCACTCAAAGGGATTGTACAGAAAGTGTGTTAAATCCAGAGAAGAAACTGGCC

TACTCATGCCTCTAAAAGCCCCAAAAGAAATTATCTTCTTAGAGGGAGAAACACTTCCCACAGAAGTGTT

AACAGAGGAAGTTGTCTTGAAAACTGGTGATTTACAACCATTAGAACAACCTACTAGTGAAGCTGTTGAA

GCTCCATTGGTTGGTACACCAGTTTGTATTAACGGGCTTATGTTGCTCGAAATCAAAGACACAGAAAAGT

ACTGTGCCCTTGCACCTAATATGATGGTAACAAACAATACCTTCACACTCAAAGGCGGTGCACCAACAAA

GGTTACTTTTGGTGATGACACTGTGATAGAAGTGCAAGGTTACAAGAGTGTGAATATCACTTTTGAACTT

GATGAAAGGATTGATAAAGTACTTAATGAGAAGTGCTCTGCCTATACAGTTGAACTCGGTACAGAAGTAA

ATGAGTTCGCCTGTGTTGTGGCAGATGCTGTCATAAAAACTTTGCAACCAGTATCTGAATTACTTACACC

ACTGGGCATTGATTTAGATGAGTGGAGTATGGCTACATACTACTTATTTGATGAGTCTGGTGAGTTTAAA

Page 7: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

7

И еще 27 страниц такого текста …

Всего 29 903 букв.

Геном содержит информацию:инструкцию для клеток организма хозяина(человека) как размножить вирус SARS-CoV-2. При этом хозяин заболеет!!!

Информация: Текст и читатель

Page 8: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Что такое информация?

• «Правда ли, что Иштоян выиграл в лотерею машину?»

• «Правда. Но не Иштоян, а Петросян, не машину, а швейную машинку; не в лотерею, а в карты; и не выиграл, а проиграл»

8

«Сколько информации в этом сообщении?» И.М.Гельфанд

Армянское радио

Page 9: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Анекдоты нам устраивают и вирусы

9

Вирус друг человека? К.Северинов

Page 10: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Вопросы

1. Естественный носитель текста генома

2. Что записано в тексте

3. Как расшифровать

4. Много или мало информации в геноме

10

Page 11: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

1. НОСИТЕЛИ ГЕНОМОВ

Молекулы ДНК или РНК

11

Page 12: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Формула молекулы ДНК определяется последовательностью букв A, T, G, C

12

A аденин

G гуанин

С цитозин

T тимин

5’ конец

3’ конец

= AGCT

Как найти 5’ конец, глядя на формулу?

Page 13: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

ДНК состоит из двух антипараллельных комплементарных цепочек

13

5’

5’3’

3’

Фрагмент молекулы ДНК при высоком разрешенииРаскраска моя ААл

= GAGCT

Page 14: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Маленькая кольцевая ДНК бактерии –плазмида (плазмида – не весь геном бактерии!)

14https://www.quora.com/What-is-the-importance-of-plasmids-in-biotechnology

Просвечивающий

электронный

микроскоп

Page 15: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

15

Задание 1. Известна последовательность одной цепочки ДНК:

A T G A C C A A A

Напишите последовательность второй цепочки.

(sic!) чтобы не ошибиться, посмотрите предыдущие слайды. ААл

Page 16: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Геном коронавируса - молекула РНК

16

U урацил

вместо T

ДезоксирибоНуклеиновая КислотаРибоНуклеиновая Кислота

одноцепочечная

U

Отличия РНК от ДНК:

Всего-то отличий, а какая разница в биологии!!!

Page 17: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

2. ЧТО ЗАПИСАНО В ГЕНОМЕ?

Гены и сигналы

17

Page 18: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Что видим своими глазами

18

>NC_045512.2 Wuhan seafood market pneumonia virus

isolate Wuhan-Hu-1,complete genome

ATTAAAGGTTTATACCTTCCCAGGTAACAAACCAACCAACTTTCGATCTCTTGTAGATCTGTTCTCTAAA

CGAACTTTAAAATCTGTGTGGCTGTCACTCGGCTGCATGCTTAGTGCACTCACGCAGTATAATTAATAAC

TAATTACTGTCGTTGACAGGACACGAGTAACTCGTCTATCTTCTGCAGGCTGCTTACGGTTTCGTCCGTG

TTGCAGCCGATCATCAGCACATCTAGGTTTCGTCCGGGTGTGACCGAAAGGTAAGATGGAGAGCCTTGTC

CCTGGTTTCAACGAGAAAACACACGTCCAACTCAGTTTGCCTGTTTTACAGGTTCGCGACGTGCTCGTAC

GTGGCTTTGGAGACTCCGTGGAGGAGGTCTTATCAGAGGCACGTCAACATCTTAAAGATGGCACTTGTGG

CTTAGTAGAAGTTGAAAAAGGCGTTTTGCCTCAACTTGAACAGCCCTATGTGTTCATCAAACGTTCGGAT

GCTCGAACTGCACCTCATGGTCATGTTATGGTTGAGCTGGTAGCAGAACTCGAAGGCATTCAGTACGGTC

GTAGTGGTGAGACACTTGGTGTCCTTGTCCCTCATGTGGGCGAAATACCAGTGGCTTACCGCAAGGTTCT

TCTTCGTAAGAACGGTAATAAAGGAGCTGGTGGCCATAGTTACGGCGCCGATCTAAAGTCATTTGACTTA

GGCGACGAGCTTGGCACTGATCCTTATGAAGATTTTCAAGAAAACTGGAACACTAAACATAGCAGTGGTG

TTACCCGTGAACTCATGCGTGAGCTTAACGGAGGGGCATACACTCGCTATGTCGATAACAACTTCTGTGG

CCCTGATGGCTACCCTCTTGAGTGCATTAAAGACCTTCTAGCACGTGCTGGTAAAGCTTCATGCACTTTG

TCCGAACAACTGGACTTTATTGACACTAAGAGGGGTGTATACTGCTGCCGTGAACATGAGCATGAAATTG

CTTGGTACACGGAACGTTCTGAAAAGAGCTATGAATTGCAGACACCTTTTGAAATTAAATTGGCAAAGAA

ATTTGACACCTTCAATGGGGAATGTCCAAATTTTGTATTTCCCTTAAATTCCATAATCAAGACTATTCAA

CCAAGGGTTGAAAAGAAAAAGCTTGATGGCTTTATGGGTAGAATTCGATCTGTCTATCCAGTTGCGTCAC

SARS-CoV-2

Page 19: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Что видим своими глазами

• В геноме четыре буквы A, T, G, C(понятно)

• Буквы идут неупорядоченно,

похоже на случайную последовательность

19

Page 20: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Лингвистический анализ текста• Частоты букв

• Часто и редко встречающиеся слова

• Равномерность частоты букв и слов вдоль текста

Эти вопросы изучаются и имеют биологически смысл! Примеры наблюдений:

• #C #G, #T #A (# = число)

• Слов CG мало в определенных геномах

• Слов TA мало во всех геномах

• В некоторых геномах #C > #G в одной части и

#G > #C в другой части («GС skew») 20

Page 21: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Всерьёз думают о живых вакцинах, основанных на вирусах с

увеличенным числом CG или TA!

21

Martinez et al., 2019, NAR

Interestingly, most mammalian RNA viruses have low frequencies of CpGs

(45,46). Furthermore, viruses with high CpG frequencies may be more

recognizable by pathogen innate immune sensors (47–50).

Attenuation of the classical oral poliovirus vaccine is based on very few point mutations, which can revert to virulence after a few rounds of viral replication (144). These pioneering results obtained with recoded polioviruses suggest that codon-usage in recoded viruses may be much more stable than most RNA virus point mutants, and could possibly enable the development of live attenuated RNA virus vaccines with superior genetic stability.

Page 22: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Биологический анализ генома

• Есть файл (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/NC_045512), включающий кроме генома, его аннотацию (описание). В аннотации написано:

• Геном вируса SARS-CoV-2 это ОДНА молекула РНК

22

Page 23: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

ГЕНЫ БЕЛКОВ

23

По оси X нуклеотиды РНК:1 10 000 20 000 29 903

Гены изображены красными и коричневыми полосками

Page 24: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Коронавирус вирус: белкиСхема вириона, существующего между заражениями

24Xu J, et al. Antibodies and vaccines against Middle East respiratory syndrome coronavirus. Emerg Microbes Infect 2019, Review. MERS-CoV

Четыре белка:S, M, E, Nи РНКоставляют вирион

РНК облепленабелками N

Page 25: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Функции белков• M белок составляет оболочку (капсид) вириона,

вместе с липидной мембраной (желтая)

• E белок нужен для правильной кривизны капсида. 2я функция - в хозяйской клетке. Пентамер E является ионным каналом в мембране органеллы ERGIC1)

Коронавирусы, лишенные E, могут размножаться, хотя и менее патогенны

• N белок облепляет РНК в конформации бусы на струне для сохранности генома. При сборке капсида он обладает удивительной способностью связываться только с РНК коронавируса!

1) Между эндоплазматическим ретикулумом и аппаратом Гольджи) 25

Page 26: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

S белок главный для проникновения в клетку хозяина.

26

Шипик короны состоит из трех S.

Клетка защищена мембраной, как крепостная стена, но со всех сторон.

Штурм или хитрость?

Page 27: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

S – троянский конь

27

В крепости есть ворота. Но не каждого пускают. S-белок мимикрирует под белок человека, с которым знаком рецептор, который называется ACE2 –ангиотензин превращающий фермент 2.

Другой белок протеаза (разрезатель белка) serine protease TMPRSS2 активирует S белок, путем отрезания “шапочки” S-белка

Получив добро, S стягивает мембрану вируса и мембрану хозяйской клетки; мембраны сливаются, РНК оказывается в клетке хозяина.

S-белком определяется кого и какую ткань заражает вирус

Page 28: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Как вирус вводит РНК в клетку (в картинках)

28

1. S-белок связывается с ACE22. Протеаза TMPRSS2 отрезает «шапочку» с верхней части S-белка3. Верхушка S-белка перестраивается и зеленые участки

(гидрофобные) заякориваются в мембрану клетки

4. S-белок складывается в прежний вид.5. Мембраны вируса и клетки сливаются

(как сливаются два мыльных пузыря)

РНК оказывается внутри клетки хозяина

время

1. 2. 3. 4. 5.

Page 29: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

29

Два белка (ACE2 и TMPRSS2) должныбыть рядом в мембране клеткичтобы произошло заражение!!!

Исследуется этимли определяетсявыраженностьсимптомов covid-19

И иммунитетом, конечно.

Page 30: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Вакцина Спутник V вырабатывает иммунитет –антитела к части S-белка- домену, который связывается с рецептором (RBD – receptor binding domain)

Я привился и проверил что антитела IgG к RBD есть вдостаточном количестве

Вакцина Pfizer приводит к выработке антител к тому же RBD.

Эти вакцины отличаются способом доставки антигена, т.е. RBD, в клетки

30

Page 31: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

31

Толщина мембраныРазмеры разных клеток человека см. в интернете, например,https://www.youtube.com/watch?reload=9&v=qz53ud-i_sY

Толщина мембраны (липидного бислоя) - 5 нм

1 метр = 1 000 миллиметров1миллиметр = 1 000 микрометров1 микрометр = 1 000 нанометров

Задание 2 (классика). Возьмем примерно шарообразную клетку человека. Пропорционально увеличим ее до размера арбуза. Какой толщины будет мембрана?

Page 32: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Липидный бислой

32

В мембрану включены или к ней присоединены другие молекулы, белки и углеводы

Page 33: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Гены и белки. Ген белка E(выбрал его за длину – чтобы поместился на странице)

33

>NC_045512.2:26195-26522 Wuhan seafood market pneumonia virus complete genome

CGACGACTACTAGCGTGCCTTTGTAAGCACAAG

CTGATGAGTACGAACTTATGTACTCATTCGTTT

CGGAAGAGACAGGTACGTTAATAGTTAATAGCG

TACTTCTTTTTCTTGCTTTCGTGGTATTCTTGC

TAGTTACACTAGCCATCCTTACTGCGCTTCGAT

TGTGTGCGTACTGCTGCAATATTGTTAACGTGA

GTCTTGTAAAACCTTCTTTTTACGTTTACTCTC

GTGTTAAAAATCTGAATTCTTCTAGAGTTCCTG

ATCTTCTGGTCTAAACGAACTAAATATTATATT

AGTTTTTCTGTTTGGAACTTTAATTTTAGCC

Page 34: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Белок E из SARS-CoV-2

34

ATGTACTCATTCGTTTCGGAAGAGACAGGTACGTTAATAGTTAATAGCGTACTTCTTTTTCT

TGCTTTCGTGGTATTCTTGCTAGTTACACTAGCCATCCTTACTGCGCTTCGATTGTGTGCGT

ACTGCTGCAATATTGTTAACGTGAGTCTTGTAAAACCTTCTTTTTACGTTTACTCTCGTGTT

AAAAATCTGAATTCTTCTAGAGTTCCTGATCTTCTGGTCTAA

>YP_009724392.1 envelope protein

MYSFVSEETGTLIVNSVLLFLAFVVFLLVTLAIL

TALRLCAYCCNIVNVSLVKPSFYVYSRVKNLNSS

VPDLLV

5X29 Модель, построенная с помощью ЯМР, экпериментальных данных и компьютерного моделирования

Page 35: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

По таблице генетического кода!

35

AAA K CAA Q GAA E TAA StopAAC N CAC H GAC D TAC YAAG K CAG Q GAG E TAG StopAAT N CAT H GAT D TAT YACA T CCA P GCA A TCA SACC T CCC P GCC A TCC SACG T CCG P GCG A TCG SACT T CCT P GCT A TCT SAGA R CGA R GGA G TGA StopAGC S CGC R GGC G TGC CAGG R CGG R GGG G TGG WAGT S CGT R GGT G TGT CATA I CTA L GTA V TTA LATC I CTC L GTC V TTC FATG M CTG L GTG V TTG LATT I CTT L GTT V TTT F

Page 36: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Транслировать ген может компьютер

36

>YP_009724392.1 envelope protein

MYSFVSEETGTLIVNSVLLFLAFVVFLLVTLAIL

TALRLCAYCCNIVNVSLVKPSFYVYSRVKNLNSS

VPDLLV

ATG|TAC|TCA|TTC|GTT|TCG| …

M Y S F V S …

……………………………………………………………………

……|CCT|GAT|CTT|CTG|GTC|TAA

…… P D L L V

Page 37: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Задача построения пространственной структуры белка по его последовательности имеет долгую историю

37

Не решена до сих пор. Однако есть серьёзные успехи

Спросить Сашу Злобина прочесть лекцию?

Page 38: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

ГЕНЫ ORF1ab и ORF1aкрасные полоски до вертикальной линии

38

А зрелые белки, которые они кодируют, изображены коричневыми полосками.

Как так?

И почему два гена на одном месте, но разной длины?

Page 39: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

ТРАНСЛЯЦИЯ: СИНТЕЗ МОЛЕКУЛЫ БЕЛКА

При заражении covid-19 в клетке хозяина (человека) оказывается РНК вируса.

РИБОСОМА (молекулярная машина для синтеза белков) опознаёт ее как мРНК -матричную РНК гена

Для ответа на вопросы про коронавирус, я должен описать как происходит трансляция гена, синтез молекулы белка в клетке человека.

39

Page 40: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

В клетке для синтеза белка нужна матричная РНК

• мРНК это молекула РНК, на которой записана копия гена (комплементарная к комплементарной цепочке гена!«минус на минус = плюс»)

• Белок синтезирует рибосома используя мРНК

• В клетке человека много РНК разных типов (в лекции А.Жариковой будет об этом).

• Рибосома отличает мРНК по двум сигналам– Специальная группа атомов cap на 5’ конце.

– ПолиА на 3’-конце

40

Page 41: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

В клетке хозяина (человека) оказывается РНК коронавируса

41

……AAAATTAATTTTAGTAGTGCTATCCCC

ATGTGATTTTAATAGCTTCTTAGGAGAAT

GACAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA

AAAAAAA

РНК коронавируса несет оба эти сигнала.- ПолиА на 3’-конце конце РНК видны в файле с РНК (см)

- Кэп тоже есть

Page 42: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Так рибосомы делают белки

42

аминокислота

мРНК

тРНК

Page 43: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Одна мРНК – один ген и один белок

43

У человека и других эукариот. Бывают исключения, но они редки!!!

https://ru.wikipedia.org/wiki/Матричная_РНК#Трансляция

* Малая субъединица рибосомы узнает кэп и сканирует мРНКдо появления кодона АTG.Причем не просто ATG, а ATG в подходящем окружении, так называемая последовательность Кóзак

* C ATG начинается синтез белка рибосомой, по кодонам.Заканчивается на стоп кодоне.

Page 44: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Ген ORF1a заканчивается стоп-кодоном, как положено. Так и транслируется рибосомой человека

44

ORF1a

ORF1ab

Как же транслируется ген ORF1ab???

Page 45: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Не бывает правил без исключений!Программируемый рибосомный сдвиг. Рибосома останавливается из-за шпильки на РНКи slippery sequence. Отскакивает на ОДИН нуклеотид(букву). И продолжает синтез белка

45

Page 46: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Продукты генов ORF1ab и ORF1aна рис полипротеины другого вируса - ВИЧ

46

Большие белки –полипротеины.

Они сами себя разрезают на отдельные белки

Page 47: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

47

Page 48: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Функции некоторых ранних белковName Число

а/к

зачем нужен

NSP1 180 Деградирует некоторые хозяйские РНК

NSP3a 1945 Протеиназа, отрезает nsp1, nsp2, nsp3

NSP5a 306 Протеиназа, режет полипротеин в 11 местах

NSP8 198 Помогает при репликации РНК

NSP12a 932 Полимераза – по РНК делает

комплементарную РНК (RDRp)

NSP13 601 Хеликаза (расплетает двойную спираль РНК)

NSP14 527 Присоединяет cap к РНК

NSP15a 346 Уклонение от защиты хозяйских клеток

48Yoshimoto, Protein J 39, 198–216 (2020).

Page 49: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Как транслируются поздние белки?

49

Потом когда-нибудь

Page 50: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

ОТКУДА ВСЕ ИЗВЕСТНО?

50

Page 51: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

• Последовательность генома SARS-CoV-2– Севенирование нового поколения (NGS)

(январь 2020)

• Определение родства– биоинформатика

• Гены– Биоинформатика – сравнение с белками

известных коронавирусов

– Эксперимент+биоинформатика:NGS транскриптом (май 2020)

• Белки

– Масс-спектроскопия

– биоинформатика51

Page 52: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

Сигналы

• FrameShift: – алгоритмы предсказания– Рибосомный профайлинг

• Сайты протеолиза (по которым режутся полипротеины)– Биоинформатика– Эксперимент, масс-спектроскопия

• Матричные РНК поздних генов:– Транскриптом + биоинформатика

• Сигналы перестройки транскрипции.– Биоинформатика + Транскриптом

52

Page 53: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

3. ГЕНОМ И ИНФОРМАЦИЯ

53

Page 54: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

SARS-CoV-3. 30K - большой геном или маленький?Как посмотреть!

ответ – вид и число букв в геноме

Суперцарство Примеры Маленький(самый)

Большой(самый)

Вирусы ВИЧ, Коронавирусы, вирус полиомиелита, ….

Прокариоты Бактерии и археи (похожи на бактерий, но другое суперцарство)

Эукариоты Животные, растения, грибы, простейшие …

Абсолютная категория

(может выше забыл каких-нибудь?:)

54

Задание 6 (на сайте с ДЗ)

При выполнении этого задания опишите вид и источник информацииНаука идет вперед, мои знания могли устареть(((

Page 55: Геном - kodomo.fbb.msu.ru

КОНЕЦ ПРЕЗЕНТАЦИИ

55