1 / 39

Современные представления о регуляции метаболизма

Современные представления о регуляции метаболизма. Курс лекций для студентов МБФ Говорун В.М. Вводная лекция.

verlee
Download Presentation

Современные представления о регуляции метаболизма

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Современные представления о регуляции метаболизма Курс лекций для студентов МБФ Говорун В.М.

  2. Вводная лекция

  3. Метаболи́зм (от греч. μεταβολή, «превращение, изменение») или обмен веществ — набор химических реакций, которые возникают в живом организме для поддержания жизни. Эти процессы позволяют организмам расти и размножаться, сохранять свои структуры и отвечать на воздействия окружающей среды. Метаболизм обычно делят на две стадии — в ходекатаболизма сложные органические вещества деградируют до более простых, в процессах анаболизма с затратами энергии синтезируются такие вещества, как белки, сахара, липиды инуклеиновые кислоты

  4. Разнообразие и единство метаболизма • Археи, цианобактерии, бактрии, свободноживущие эукариотические микроорганизмы, эндосимбионты растения, животные, микробиоты …..

  5. Прошло много лет… 1985-1986 гг.

  6. Современные данные и формы их представления

  7. Базы данных метаболических путей

  8. Глобальная метаболическая карта

  9. Частные метаболические карты Гликолиз Цикл трикарбоновых кислот

  10. Разметка метаболических путей по референсным картам Наложение ферментов, предсказанных из генома, на референсную карту Референсная карта одна на все организмы

  11. Разметка метаболических путей по референсным картам Референсная карта гликолиза Гликолиз у Homo sapiens Гликолиз у Ecsherichia coli

  12. Визитная карточка фермента

  13. Катализируемые реакции

  14. Катализируемые реакции В каких ещё путях присутствует такой фермент

  15. Базы данных метаболических путей • KEGG http://www.genome.jp • MetaCyc http://metacyc.org • HMDB http://www.hmdb.ca

  16. Размеры геномов

  17. Методы, используемые для изучения регуляции метаболизма и выявления новых метаболических блоков • Геномика (сравнительная геномика) • Транскриптомика • Протеомика • Интерактомика (выявление новых комплексов) • Метаболомика • Метаболическая реконструкция и кинетическое моделирование • Метагеномный анализ • GWASы

  18. Какое количество генов определяет жизнь?

  19. Поиск минимального генома Эксперименты: транспозон-опосредованный мутагенез и сайленсинг РНК Сравнительная геномика

  20. Минимальная клетка (A. Forster, G. Church, 2006) 113 kbp, 151 ген

  21. "3D-лист" минигенома E.coli based (150 макромолекул + 45 малых молекул)

  22. Создание синтетических геномов • Химический безматричный синтез определенного минимального набора генов • Проверка и коррекция ошибок • Геномная трансплантация или инъекция

  23. Минимальная клетка

  24. Метаболическая реконструкция минимального генома

  25. Протеом микоплазм

  26. Протеом микоплазм

  27. Регуляция транскрипции у микоплазм

  28. Генетика человека и метаболизм

  29. Эпигенетические механизмы регуляции экспрессии генов Посттрансляционная модификация гистонов АТФ-зависимый ремоделлинг хроматина мРНК(miR-10a, miR-17-92, miR-20a, miR-31) РНК – интерференция Метилирование ДНК

  30. Метилирование генома • Метилирование цитозина в 5 положении CpG • Геном человека: 29тыс. CpG островков, вблизи промотерных областей генов и/или их экзонах • Статус метилирования промотерной области • Эпигенетическая регуляция экспресии гена • Взаимосвясь с ацетилированием гистонов и суперспирализацией ДНК

  31. Пост-трансляционные модификации гистонов Цветом отмечены известные модификации гистонов. Остатки лизина и аргинина гистонов могут быть метилированы (зеленый пятиугольник). Фосфорилированы по серину и треонину (желтые кружочки), убиквитинилирование (синие звездочки) и ацетилирование (красные треугольники ) лизинов.

  32. Глобальное изменение степени метилирования во время эмбриогенеза

  33. Полиморфизм A223V (C677T) гена MTHFR Токсичность противо-раковой терапии Дефекты развития плода Нарушение метилиро-вания ДНК Гипергомоцистеинемия

  34. Микрофлора человеческого организма А. Левенгук, 1681 год 75-78% 2-3% (мужчины) 9-12% (женщины)

  35. Микрофлора желудочно-кишечного тракта человека 10*3-10*4 10*3-10*4 10*5-10*9 10*2-10*12

  36. Метагеномный подход к анализу микробных сообществ:результаты K. Kurokawa et al, 2007, DNA RESEARCH Группа: 7 взрослых, 2 ребенка (1,5 и 3 года), 4 младенца (3-7 месяцев) Результат: 660 000 генов 0,05 Gb на пациента Qin et al, 2010, Nature Группа: 124 взрослых Результат: 3,3 млн генов 1000-1500 видов 5 Gb на пациента

  37. Метагеномный подход к анализу микробных сообществ: научные сообщества MetaHIT http://www.metahit.eu/ Institutes Institut National de la Recherche Agronomique - Coordinator - INRA CEA Genoscope - France Danmarks Tekniske Universitet - Denmark Danone Research - France European Molecular Biology Laboratory - Germany Hospital Universitarii Vall d'Hebron - Spain Istituto Europeo di Oncologia - Italy Novo Nordisk Steno Diabetes Center - Denmark Syddansk Universitet - Denmark UCB Pharma - Spain Wageningen Universiteit - The Netherlands The Wellcome Trust Sanger Institute - United Kingdom Beijing Genomics Institute Shenzhen - China Copenhagen University - Denmark Mérieux Alliance - France

More Related