«С помощью геномики (если речь идет о секвенировании полных геномов) ученые способны увидеть эволюционную составляющую — какие виды базовые, кто от кого произошел и так далее, — объясняет руководитель центра коллективного пользования „Геномика“ СО РАН Марсель Кабилов. — Следующий уровень — изучение внутривидовой популяции: секвенируя полные геномы, метагеномы или отдельные локусы, мы понимаем структуру популяции, а также то, что происходит с ней в данный момент и куда она движется. Далее — идем внутрь организма и пытаемся разобраться, какие процессы протекают внутри той или иной ткани. То есть если мы изучаем сложную полигенную патологию, то, анализируя транскриптом или метилирование генома у больных и здоровых индивидов, можно выявить гены, экспрессия (синтез РНК) которых отличается, и вероятно, что именно эти гены будут напрямую связаны с развитием болезни. Это даст возможность приблизиться к пониманию причин недуга, к возможной терапии или позволит выявить перспективные маркеры для разработки диагностики. Наконец, самый последний уровень — исследование внутриклеточных взаимодействий и процессов: контактов между белками и нуклеиновыми кислотами, трансляции и ДНК-архитектоники».

Именно последнему вопросу была посвящена одна из секций конференции «Высокопроизводительное секвенирование в геномике», где сибирские ученые представили свои пионерские работы.
«В России таких не было, — отмечает заведующая лабораторией структуры и функции рибосом ИХБФМ СО РАН доктор химических наук Галина Карпова. — Хотя методология с использованием высокопроизводительного секвенирования применительно к клеткам в мире существует около десяти лет, в РФ она не была освоена. Я говорю прежде всего о таких методах, как рибосомный профайлинг (Ribo-Seq) и аффинное сшивание между белком и молекулами РНК в живых клетках (PAR-CLIP)».
Метод, который основан на сшивании, позволяет установить для любого белка (так называемой целевой мишени) его РНК-партнера. Несмотря на то, что геном человека расшифрован полностью, на сегодня существует множество белков, функции которых неизвестны. Использование вышеуказанного метода позволяет установить, в каких клеточных событиях участвует изучаемый белок.
Технология рибосомного профайлинга, представленная на этой секции, также появилась за рубежом и долгое время не была поставлена в России. — Впервые в РФ ее применили ученые из НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского МГУ, но они работали с участием иностранных ученых, за рубежом были получены и секвенированы библиотеки ДНК. Сибирские биологи выполнили все этапы этого трудоемкого метода.
В основе Ribo-Seq лежит тот факт, что внутри каждой рибосомы (один из клеточных органоидов, который осуществляет синтез белков во всех организмах) во время трансляции находится участок матричной РНК длиной около 30 нуклеотидов. Существуют подходы, позволяющие остановить трансляцию в любой момент времени и таким образом получить как бы моментальный снимок того, что в данный момент транслируется на рибосоме. Дальше идет ряд определенных процедур, включающих несколько десятков тонких операций, в результате которых выделяются фрагменты мРНК, которые были внутри рибосомы. Затем — секвенирование ДНК-библиотек, созданных на основе этих фрагментов, и биоинформатический анализ. — Этот метод особенно привлекателен при изучении действия на клетки новых лекарств, вирусных инфекций, ядов или неблагоприятной окружающей
В России это пока единственная работа такого рода. Она опубликована в журнале Nucleic Acids Research, а также представлена на II Всероссийской конференции «Высокопроизводительное секвенирование в геномике».
Что такое поиск по генетическим базам, и почему он до сих пор не налажен, читайте на «Чердаке».