Эсийн бүтэцтэй амьд биетийн удамшлын мэдээллийн үндсэн хадгалагч нь ДНХ юм. Харин эсийн бүтэцгүй вирус төрөл зүйлээсээ хамааран ДНХ эсвэл РНХ геномтой байна. Нуклейн хүчилд дезоксирибонуклейн хүчил (ДНХ) ба рибонуклейн хүчил (РНХ) хамаарах бөгөөд эдгээр нь нуклеотид хэмээх нэгжүүд ковалент холбоогоор залгагдаж үүссэн полимер молекул юм. Нуклейн хүчлийн молекул нь бүтэц, зохион байгуулалтаасаа хамааран шугаман эсвэл цагираг хэлбэртэй байж болно. Нуклеотид бүр пентоз сахар, фосфатын үлдэгдэл, азотот суурь гэсэн гурван бүрэлдэхүүнээс тогтоно. Азотот суурийг пурин — аденин, гуанин — болон пиримидин — цитозин, тимин, урацил — гэж ангилна (Зураг 1).
ДНХ болон РНХ-ийн химийн үндсэн ялгаа нь пентоз сахар болон пиримидины суурийн бүрэлдэхүүнд оршино. РНХ-ийн рибозын 2′-байрлалд гидроксил бүлэг (–ОН) агуулагддаг бол ДНХ-ийн дезоксирибозын энэ байрлалд гидроксил бүлгийн оронд устөрөгч байна. Түүнчлэн ДНХ-д тимин, РНХ-д ихэвчлэн урацил агуулагдана. Рибозын 2′-гидроксил бүлэг нь РНХ-ийн фосфодиэфирийн холбоог, ялангуяа шүлтлэг орчинд, гидролизод илүү өртөмтгий болгодог. Харин 2′-гидроксил бүлэггүй байх нь ДНХ-ийн химийн тогтвортой байдлыг нэмэгдүүлж, удамшлын мэдээллийг урт хугацаанд найдвартай хадгалах боломжийг бүрдүүлнэ.
РНХ-ийн зарим хэлбэр харьцангуй богино настай байдаг бол рибосомын РНХ (рРНХ), зөөвөрлөгч РНХ (зРНХ) зэрэг нь тогтвортой бүтэц үүсгэнэ. РНХ-ийн төрөл бүр мэдээлэл дамжуулах, уургийн нийлэгжилтэд оролцох, генийн илэрхийллийг зохицуулах зэрэг үүрэг гүйцэтгэнэ. Түүнчлэн зарим РНХ катализын идэвхтэй байдаг бөгөөд ийм РНХ-ийг рибозим гэнэ.
Эсийн геномын хос гинжит ДНХ-ийн бүтцийн гол онцлог нь хос мушгиа (double helix) юм. Хос мушгиа нь харилцан нөхөх буюу комплементар дараалалтай, 5′→3′ туйлшрал нь эсрэг чиглэсэн буюу антипараллель байрлалтай хоёр полинуклеотидын гинжээс тогтоно (Зураг 2). Гинж бүрийн араг ясыг дезоксирибоз болон фосфатын үлдэгдлүүд 3′,5′-фосфодиэфирийн холбоогоор ээлжлэн холбогдож бүрдүүлнэ. Азотот сууриуд хос мушгианы дотор тал руу чиглэн давхарлаж, харилцан нөхөх зарчмын дагуу аденин тиминтэй хоёр, гуанин цитозинтой гурван устөрөгчийн холбоо үүсгэн хосолно.
Энд суурийн хослол болон хос мушгианы термодинамик тогтвортой байдлыг ялган ойлгох шаардлагатай. Устөрөгчийн холбоонд тулгуурласан харилцан нөхөх зарчим нь аль суурь алинтайгаа хослохыг тодорхойлж, ДНХ-ийг матриц болгон хуулбарлах боломжийг бүрдүүлдэг. Репликаци болон транскрипцийн үнэн зөв байдалд полимераза ферментийн субстрат сонгох чадвар чухал үүрэгтэй. Үүнээс гадна ДНХ-ийн репликацийн үнэн зөв байдлыг полимеразын алдаа шалган засварлах (proofreading) идэвх болон репликацийн дараах ДНХ-ийн засварын тогтолцоо нэмэгдүүлдэг.
Хос мушгианы термодинамик тогтвортой байдалд сууриудын давхарлалт (base stacking), гидрофоб болон бусад молекул хоорондын харилцан үйлчлэл давамгай хувь нэмэр оруулна. Ижил урттай, ижил ионы орчинд GC-ийн агууламж өндөртэй ДНХ-ийн дараалал ерөнхийдөө илүү өндөр температурт салдаг. Гэвч ДНХ-ийн хайлах температур ((T_m)) нь GC-ийн агууламжаас гадна дарааллын урт, сууриудын байрлал, ионы хүч болон үл тохирох суурийн хослол (mismatch) байгаа эсэхээс хамаарна. Эдгээр шинж чанар нь -ын праймер зохиох, гибридизацийн нөхцөлийг сонгох, хайлалтын муруйн (melting curve) шинжилгээг тайлбарлах молекул биологийн үндэс болно.
ДНХ болон РНХ-ийн шинэ гинжийн нийлэгжилт 5′→3′ чиглэлд явагдаж, нуклеотид бүр ургаж буй гинжийн чөлөөт 3′-ОН бүлэгт холбогдоно. , зэрэг нуклеозидын аналогууд эс дотор идэвхтэй фосфоржсон хэлбэрт шилжиж, вирусын нуклейн хүчлийн нийлэгжилтийн үед гинжид оролцоно. Гэвч эдгээр нэгдлүүд дараагийн фосфодиэфирийн холбоо үүсэхэд шаардлагатай чөлөөт 3′-ОН бүлэггүй тул гинжийн цаашдын уртасгалтыг зогсоох буюу саатуулж, вирусын геномын нийлэгжилтийг дарангуйлдаг.
Эукариот эсийн репликацид ороогүй хромосом бүр нэг урт, шугаман, хос гинжит ДНХ молекул гистон болон гистоны бус уурагтай холбогдож үүсгэсэн хроматинаас тогтоно. ДНХ-ийн репликацийн дараа хромосом хоёр эгч хроматидтай болох бөгөөд хроматид тус бүр нэг хос гинжит ДНХ молекул агуулна. Иймээс метафазын үед нэг хромосом хоёр ДНХ молекултай байдаг боловч хромосомын тоог центромерын тоогоор тодорхойлдог тул түүнийг нэг хромосом гэж тооцно.
Хроматины бүтэц, нягтралын үндсэн нэгж нь гистоны октамерыг тойрон ойролцоогоор 147 хос суурь бүхий ДНХ ороосноор үүсэх нуклеосом юм (Зураг 3). Гистоны сүүл хэсгийн ацетилжилт, метилжилт зэрэг ковалент өөрчлөлт нь хроматины хүртээмж болон зохицуулагч уургуудын холбогдолтыг өөрчлөх замаар генийн илэрхийлэлд нөлөөлнө. Энэ нь эпигенетик зохицуулгын чухал механизмын нэг бөгөөд уг зохицуулгыг хэрэгжүүлэгч гистон-деацетилаза (HDAC) зэрэг фермент зарим эмийн бай болдог.
Завсрын үе буюу интерфазад удамшлын материал хроматин хэлбэрээр оршино. Хроматиныг харьцангуй сийрэг, транскрипцийн идэвхтэй байх хандлагатай эухроматин болон илүү нягт, транскрипцийн идэвх багатай буюу идэвхгүй гетерохроматин гэж ангилдаг. Митозын метафазын үед хромосомын нягтрал дээд түвшинд хүрдэг тул кариотипийн шинжилгээг ихэвчлэн энэ үе шатанд зогсоосон эсэд гүйцэтгэнэ. Зохих боловсруулалт болон G-зурвасжуулалтын дараа хромосом тус бүрийг хэмжээ, центромерын байрлал, зурвасжуулалтын өвөрмөц хэв шинжээр нь гэрлийн микроскопоор ялган таних боломжтой.
Хүний гаплоид цөмийн геном ойролцоогоор (3.1 \times 10^9) хос суурь агуулж, 23 хромосомд зохион байгуулагдана. Биеийн ихэнх бөөмт эс диплоид бүрдэлтэй тул 22 хос аутосом болон нэг хос бэлгийн хромосом буюу нийт 46 хромосомтой. Гомолог аутосомын хос бүрийн нэг нь эхээс, нөгөө нь эцгээс удамшина. Гомолог хромосомууд ижил локусуудад (locus — генийн байрлал) ижил генүүдийг агуулах боловч тухайн генийн хувилбар буюу аллель (allele) нь ижил эсвэл ялгаатай байж болно. Хоёр аллель ижил бол гомозигот, ялгаатай бол гетерозигот генотип гэнэ. Харин давамгай буюу доминант болон хомсдмол буюу рецессив чанар нь аллелиуд гетерозигот төлөвт фенотипээр хэрхэн илэрч байгааг тодорхойлно.
46,XY хромосомын бүрдэлд X ба Y хромосом зөвхөн псевдоаутосомын PAR1 болон PAR2 мужуудаар хосолно. Иймд тэдгээр нь уртынхаа ихэнх хэсэгт гомолог биш юм. X хромосомын псевдоаутосомын бус мужид байрлах генүүд 46,XY бүрдэлтэй хүнд нэг хуулбартай буюу гемизигот төлөвтэй байна. Энэ гемизигот байдал нь X хромосомтой холбоотой эмгэгүүд эрэгтэйчүүдэд өвөрмөц удамшлын болон эмнэлзүйн хэв шинжээр илрэх молекулын үндэс болдог.
Митохондри бүхий хүний эсүүд цөмийн геномоос гадна ойролцоогоор 16.6 кб урттай, цагираг, хос гинжит митохондрийн ДНХ-ийг (мтДНХ) олон хуулбараар агуулдаг. Хүний мтДНХ эмнэлзүйн генетикт бараг үргэлж эхийн шугамаар удамшина. Нэг эсэд мтДНХ-ийн хэвийн болон эмгэг үүсгэгч хувилбарууд зэрэгцэн оршихыг гетероплазми гэнэ. Эхийн шугамын удамшил, гетероплазми, репликатив сегрегаци (replicative segregation) болон босго нөлөө (threshold effect) нь митохондрийн эмгэгийн илрэл, эрсдэлийн үнэлгээ, удам зүйн зөвлөгөөний зарчмыг цөмийн генийн эмгэгээс ялгадаг.
Хромосомын тоо, бүтцийн өөрчлөлт болон нуклеотидын дарааллын эмгэг үүсгэгч хувилбарууд нь удамшлын эмгэг, төрөлхийн хөгжлийн гажиг, түүнчлэн соматик мутациас үүдэлтэй олдмол эмгэг, тухайлбал хавдрын шалтгаан болж болно. Эдгээр өөрчлөлтийг илрүүлэх аргууд нь хамрах хүрээ, ялган илрүүлэх чадвар (resolution) болон тодорхойлж чадах генетикийн хувилбарын төрлөөрөө ялгаатай. Сонгодог цитогенетикийн кариотипийн шинжилгээ хромосомын тооны болон томоохон бүтцийн өөрчлөлтийг илрүүлнэ. Флюоресцент in situгибридизаци () нь сонгосон локусын тоо, байрлал болон бүтцийн тодорхой өөрчлөлтийг флюоресцент тэмдэглэгээтэй, дараалал-өвөрмөц ДНХ-ийн зонд ашиглан шинжилдэг. Хромосомын микроматрицын шинжилгээ (CMA) нь геномын хэмжээнд хуулбарын тооны субмикроскоп өөрчлөлтийг (CNV) илрүүлэх боловч тэнцвэржсэн транслокаци, инверси зэрэг хуулбарын тоог өөрчилдөггүй бүтцийн өөрчлөлтийг ерөнхийдөө тодорхойлохгүй.
Дараагийн үеийн дараалал тогтоох технологид (NGS) суурилсан аргууд нь ганц нуклеотидын хувилбар (SNV), жижиг инсерци, делеци болон шинжилгээний аргачлал, хамрах хүрээ, уншилтын гүн, биоинформатик боловсруулалтаас хамааран зарим хуулбарын тооны болон бүтцийн өөрчлөлтийг тодорхойлох боломжтой. Геномын бүх төрлийн өөрчлөлтийг дангаар тодорхойлох нэгдмэл арга байхгүй тул оношилгооны аргыг сэжиглэж буй өөрчлөлтийн төрөл, эмнэлзүйн илрэл, гэр бүлийн өгүүлэмж болон шинжилгээний зорилгод үндэслэн сонгоно.
Гишүүн болж бүх агуулгыг уншаарай.
Гишүүнчлэлийн эрхтэй бол нэвтэрч үзнэ үү.
Эс (Cell)
Эс бол амьд биеийн бүтэц үйл ажиллагааны үндсэн нэгж. Бүх амьд биеийг эсийн бүтцээс нь хамааруулж эукариот эсвэл прокариот хэмээн ангилдаг.
Вирусийн эсрэг эмүүд (Antiviral drugs)
Энэ бүлгийн эмүүдэд вирусийн халдварыг эмчлэх зорилгоор хэрэглэдэг эмүүд ордог. Ихэнх вирусийн халдвар харьцангуй эрүүл хүмүүст дархлааны хариу урвалын үр дүнд аяндаа эдгэрдэг. Вирусийн эсрэг эмүүдийн гол зорилго нь эмнэлзүйд илрэх шинж тэмдгийг багасгах, зовуурийг хөнгөвчлөх, халдварын үргэлжлэх хугацааг богиносгоход чиглэдэг.
Пурин, пиримидинүүд (Purines and pyrimidines)
ДНХ болон РНХ нь пурин (аденин, гуанин) ба пиримидин (цитозин, тимин, урацил) зэрэг азотот сууриудаас бүрдэх нуклеотидуудаар бүтээгддэг бөгөөд эдгээр суурь нь удамшлын мэдээллийг хадгалах үндсэн нэгж болдог.
Генийн экспресс ба транскрипци (Gene expression and transcription)

Бүлэг | Азотлог суурь | Бүтэц | Онцлог шинж | РНХ дахь нуклеозид | ДНХ дахь нуклеозид |
|---|---|---|---|---|---|
Пиримидин |
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
|
|
| ||
Пурин |
|
|
|
| |
|
|
|
|
Генийн экспресс нь ДНХ-д хадгалагдсан генетикийн мэдээлэл РНХ руу дамжиж, улмаар уураг болон хэрэгжих үйл явц юм. Энэ нь амьд эсийн үйл ажиллагааг тодорхойлдог үндсэн молекулын механизмд тооцогдоно. Энэхүү үйл явц хоёр үндсэн шаттайгаар өрнөдөг. Транскрипц: ДНХ-ийн мэдээлэл мессенжер РНХ (мРНХ)-д хувирна. Үүссэн мРНХ нь тухайн уургийн бүтцийг “загвар” хэлбэрээр хадгална. Трансляци: мРНХ-ийн кодлогдсон мэдээллийг …
ПГУ
Полимеразын гинжин урвал – Polymerase chain reaction
Эм
Ацикловир (Acyclovir)
Арьсанд хэрэглэх антибиотик ба халдварын эсрэг эм › Хэсэг газарт хэрэглэх вирусийн эсрэг эм
Эм
Зидовудин (Zidovudine)
Системийн вирусын эсрэг эм › Нуклеозид ба нуклеотидын урвуу транскриптазын дарангуйлагч
Ерөнхий хавдар судлал (General oncology)
Хавдар судлал (онкологи) нь хавдрын үүсэл, оношилгоо, эмчилгээ, урьдчилан сэргийлэлтийг судалдаг анагаах ухааны салбар юм.
FISH
Fluorescence in situ hybridization – Флуоресценцийн in situ гибридизаци
АТФ
Аденозин трифосфат – Adenosine triphosphate
ГТФ
Гуанозин трифосфат – Guanosine triphosphate
UDP
Uridine diphosphate – Уридин дифосфат
Эм
Глюкоз (Glucose)
Цус орлуулах ба сэлбэх уусмал › Парентерал тэжээлийн уусмал
Эм
Цитиколин (Citicoline)
Сэтгэцийн үйл ажиллагааг идэвхжүүлэх эм › Сэтгэц сэргээх ба ноотроп бусад эм
CTP
Cytidine triphosphate – Цитидин трифосфат
Эм
Фосфатидилхолин (Phosphatidylcholine)
Элэг, цөсний замын эм › Элэг эмчлэх бэлдмэл
GTP
Guanosine triphosphate – Гуанозин трифосфат
NAD
Nicotinamide adenine dinucleotide – Никотинамидадениндинуклеотид
Зөвхөн ДНХ-д байна.
Зөвхөн РНХ-д байна.
Нуклеотид дахь фосфат бүлэг: Нуклеотид нь 1–3 фосфат бүлэг агуулж болно. Жишээ нь, АТФ нь аденозин ба гурван фосфаттай молекул бөгөөд энерги хадгалах, дамжуулахад оролцдог. Фосфодиэфирийн холбоо: Нуклеотидууд хоорондоо 3′-OH ба 5′-фосфат бүлгийн хооронд үүссэн фосфодиэфирийн холбоогоор холбогдож ДНХ/РНХ-ийн гинжийг бүрдүүлнэ.
рибоз эсвэл дезоксирибоз
азотлог суурь + пентоз сахар
Фосфат бүлэг сахарын 5′-OH-тэй холбогдох үед үүснэ. Нэг молекул доторх холбоо.
Хоёр нуклеотидыг холбож, полинуклеотидын гинж үүсгэнэ. Энэ нь 5′-фосфат ба 3′-OH-ийн хооронд үүсдэг ковалент холбоо юм.
Пурины бодисын солилцоо нь аденин ба гуанин зэрэг азотлог сууриудын задралын үе шатыг багтаадаг. Энэ процессын явцад гуанин нь амингүйжих (deamination) урвалд орж, амин бүлгээ алдан ксантин болж хувирна. Ксантин цаашдаа ксантин оксидаза ферментийн нөлөөгөөр шээсний хүчил (уратын) болж хувирна. Энэ шат дамжлага нь пурины катаболизмын гол зам юм.
Нуклеотид нь азотлог суурь, пентоз сахар, фосфат бүлгээс бүрдэх ба эдгээр нь 3′-5′ фосфодиэфирийн холбоогоор холбогдон ДНХ, РНХ-ийн полинуклеотид гинжийг бүрдүүлнэ.
АТФ нь хоёр өндөр энерги агуулсан фосфоангидрид холбоотой учир түүнийг задлах үед (ж.нь. АТФ → АДФ + Pi) их хэмжээний чөлөөт энерги ялгардаг. Энэ энерги нь эсийн ихэнх биохимийн урвал, механик хөдөлгөөн, идэвхтэй тээвэрт шаардлагатай.
цАМФ болон цГМФ нь хоёрдогч дохио дамжуулагчийн хувиар эсийн гаднах дохиог эс дотор дамжуулахад оролцдог. Эдгээр нь G уурагт рецептороор эхлүүлсэн дохиоллын каскадыг идэвхжүүлж, уураг киназуудыг идэвхжүүлэх замаар үйлчилдэг.
G уураг нь эсийн дотоод дохио дамжуулах үйл явцад оролцдог, гуанозин трифосфат (GTP)-аар идэвхждэг, гуанин холбогч уураг юм. Эдгээр уургууд нь рецептороор идэвхжсэн дохиог эс доторх биохимийн урвалууд руу дамжуулж, эсийн хариу урвалыг өдөөдөг. G уургууд нь молекулын унтраалга шиг ажилладаг бөгөөд GTP холбогдсон үед идэвхтэй, GDP (гуанозин дифосфат) холбогдсон үед идэвхгүй төлөвт оршдог. GTP-ийн гидролиз (GTP → GDP + Pi) нь G уургийг идэвхгүй болгох механизмыг бүрдүүлдэг. G уургуудыг хоёр үндсэн бүлэгт хуваадаг. Эхнийх нь гетеротримерик G уургууд бөгөөд эдгээр нь гурав бүрэлдэхүүн хэсгээс (α, β, γ дэд нэгж) тогтоно. Ихэнхдээ эдгээр уургууд G уураг холбодог рецепторууд (GPCR – G-protein-coupled receptors)-той хамтран ажилладаг. GPCR нь гадны молекул (лиганд)-ыг танихад эсийн мембран дахь G уургийг идэвхжүүлж, улмаар α дэд нэгж нь GTP-тэй холбогдон βγ дэд нэгжээс тусгаарлагдаж, эс доторх дохио дамжуулагч ферментүүдийг идэвхжүүлдэг. Жишээлбэл, аденилат циклаз (AC), фосфолипаза C (PLC) зэрэг ферментүүдийг Gα дэд нэгж удирдаж, улмаар эс дотор cAMP, DAG, IP₃ зэрэг хоёрдогч дохио молекулууд үүсэж, уургийн фосфоржуулалт болон эсийн хариу урвалуудыг эхлүүлдэг. Хоёр дахь нь жижиг GTPase уургууд (эсвэл мономерик G уургууд) бөгөөд эдгээр нь Ras, Rho, Rab, Arf, Ran зэрэг бүлгүүдэд хуваагддаг. Эдгээр уургууд нь эсийн өсөлт, ялгарал, везикулын тээвэрлэлт, цитоскелетийн зохион байгуулалт зэрэг олон үйл явцад оролцдог. Тэдгээрийн үйл ажиллагааг гуанин нуклеотид солилцооны хүчин зүйлс (GEFs) болон GTP-аз идэвхжүүлэгч уургууд (GAPs) зохицуулдаг. GEF нь GDP-г GTP-р сольж G уургийг идэвхжүүлдэг бол GAP нь GTP-ийн гидролизийг хурдасгаж уургийг идэвхгүй болгодог. Ийнхүү G уургууд нь эсийн дохиоллын төвд байрлаж, гадны мэдээллийг хүлээн авч дотоод молекулууд руу шуурхай, нарийн зохицуулалттай дамжуулдаг хяналтын гол бүрэлдэхүүн юм.