Biophysical Bases of Genome Organization, and Neuroplasticity

Abstract

Аннотация. Представлены некоторые принципы анализа нуклеотидных последовательностей молекул ДНК. Рассмотрены основы хранения информации с помощью ДНК. Исследованы принципы построения генетического кода. Показана целесооб-разность вырождения генетического кода. На основе применения теории цепей Маркова дан анализ конкретных нуклеотид-ных последовательностей. Рассмотрен метод секвенирования нуклеотидной последовательности. Нутригенетика и нутригеномика заложили основы генетического контроля в нутрициологии, посредством влияния основных пищевых ингредиентов на геном, метаболические пути и гомеостаз. Индивидуальные особенности генотипа определяют от-вет на пищу и каким образом, генетические вариации организмов влияют на усвоение пищи. Повышения нейропластичности мозга может помочь формированию более эффективных стратегий вмешательства для улуч-шения функции мозга. Наши результаты наглядно демонстрируют потенциал улучшения пластичности мозга и могут дать людям беспрецедентную надежду на персональное расширение своих возможностей. Ключевые слова: геном, нуклеотидная последовательность, цепи Маркова, информационный критерий Байеса, секвениро-вание, нейропластичность, нейрореабилитация, хрономедицина Введение. Геном -уникальная структура орга-низма, в которой заключена огромная информация о строении организма, его функционировании, репро-дукции и т.д. В основе генома лежит материальная структура -молекула ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты).Ген это участок молекулы ДНК кодирующий пер-вичную структуру молекулы белка, а также несущий другую важную информацию, необходимую для жиз-недеятельности организма. Важнейшей характеристи-кой ДНК является ее нуклеотидный состав. ДНК впер-вые была выделена и изучена Фридрихом Мишером, который начал свои исследования в 1869 г. ДНК по-строена из четырех мононуклеотидных единиц: дАМФ (дезоксиаденозин-5'-фосфорная кислота), дГМФ (дез-оксигуанозин-5'-фосфорная кислота), дТМФ (дезокси-тимидин-5'-фосфорная кислота), дЦМФ (дезоксицити-дин-5'-фосфорная кислота) или сокращенно из четы-рех оснований (нуклеотидов) A (аденин), G (гуанин), T (тимин), C (цитозин) [5].Целью работы является биофизический анализ не-которых принципов хранения информации с помощью цепи ДНК.Принципы построения молекулы ДНК. Частота встречаемости разных оснований в молекулах ДНК разных организмов различная. Но она не несет генети-ческой информации.Согласно модели Уотсона и Крика молекула ДНК состоит из двух полимерных цепочек. Последователь-ность нуклеотидов в каждой цепи может быть произ-вольной, но она ограничена принципом их комплемен-тарности:-против А должно быть Т и наоборот; -против G должно быть С и наоборот. Молекулы ДНК состоят из динуклеотидов АТ, ТА, GC, CG и имеют очень большую длину до 2 м. Число возможных перестановок в последовательности n нук-леотидов в каждой полимерной цепи равно 4 . С помо-щью данного 4-х буквенного алфавита можно закоди-ровать практически бесконечное число генетической информации. Если принять молекулярный вес гена, со-стоящего из определенной последовательности динук-леотидов, ~10 , ...