ДНК и биоинформатика

Суди о прожитом дне не по урожаю, который ты собрал, а по тем семенам, что ты посеял в этот день.

Роберт Льюис Стивенсон (1850–1894)

В современном мире уже накоплен огромный объем информации, который требует систематизации и глубокого осмысления. Это необходимо для лучшего понимания и дальнейшего изучения полученных результатов. И главное, поможет найти практическое применение тем открытиям, которые могут быть сделаны на основе анализа собранных данных.

Поэтому информационные технологии становятся настоящим спасением в процессе изучения накопленных знаний.

При этом также открываются новые горизонты в познании окружающего мира. И в первую очередь в биологии, где уже собрано достаточно много материала и настало время, чтобы провести такой анализ научных знаний и в этой области.

В данном случае это будет раздел биологии – молекулярная биология. И, конечно, особый интерес представляет ДНК, которую часто называют «молекулой жизни».

Структура молекулы ДНК хорошо известна, и в этом заслуга Френсиса Крика (1916–2004) и Джеймса Дьюи Уотсона (родился в 1928 году), которые опубликовали 25 апреля 1953 года в журнале Nature статью о пространственной структуре ДНК.

Структура В-формы ДНК в основном встречается в живой клетке, и она такова:

Две полинуклеотидные антипараллельные цепи закручены относительно своей оси. На периферии молекулы находятся углевод-фосфатные цепи, внутри – азотсодержащие гетероциклы. В состав ДНК входят четыре азотистых основания: пуриновые – аденин и гуанин, пиримидиновые – тимин и цитозин. Но есть исключения, например, у некоторых вирусов встречается еще одно производное пиримидина – урацил. Азотистые основания одной параллельной цепи соединяются с определенным основанием другой, следуя правилу Чаргаффа: аденин соединяется с тимином, гуанин – с цитозином. Такое расположение называется комплементарным. Спаривание азотистых оснований осуществляется с помощью водородных связей.

Одна из нуклеотидных цепочек ДНК участвует в процессе транскрипции, то есть в считывании генов для синтеза белков, необходимых для жизнедеятельности организма. Эта цепь называется «смысловой» или «кодирующей». В ней определенные участки нуклеотидных последовательностей соответствуют последовательности аминокислот в белке. Вторая – используется для копирования ДНК при делении клетки.

Интересно, что в ДНК только в 1-2% заключена наследственная информация. Остальную часть иногда называют «мусорной ДНК». Но такое невозможно! Природа так устроена, что в ней нет ничего лишнего, ненужного. Поэтому и эта часть ДНК выполняет определенную функцию. И эта функция называется энергетической, то есть ДНК дает энергию, которая необходима для проведения биохимических реакций.

Как известно, в молекуле ДНК заключена важнейшая информация, которая представлена в виде генов. Нам интересен геном человека.

Исследуя его, мы можем открыть много нового. В будущем, благодаря изучению генома, возможно, удастся понять причины возникновения некоторых заболеваний, связанных с изменениями в главной молекуле жизни.

Говорят, когда знаешь причину того или иного действия, то уже наполовину одержана победа. Если будет раскрыта суть этих процессов, то можно сказать, что на 50% мы уже победили. Остается найти еще 50% до полной победы. То есть в дальнейшем можно разработать новые успешные методы лечения, найти простые, безболезненные способы диагностики, освоить профилактические мероприятия по борьбе с тяжелыми заболеваниями.