Практикум 6

Входные данные

Для данного практикума мне на рассмотрение был предоставлен список из 17 ID генов человека. Сложно сказать, за что отвечают представленные гены, потому что их аббревиатуры мне ни о чём не говорят, но можно сделать предположение, что эти гены как-то между собой связаны, раз дали такой список генов :) Буду пытаться установить эту взаимосвязь.

База данных GO

Как было сказано ранее, не ясно, в каких процессах участвуют продуктых данных генов, это можно выяснить с помощью базы данных GENE ONTOLOGY (GO). Сама база данных представляет собой граф биологических терминов, соединённых различными отношениями. Узлы графа называются терминами GO, и они могут иметь любое количество связей с любыми другими узлами. В базе данных GO есть 3 главных группы терминов:

Биологические процессы (англ. biological process) - сложные явления, необходимые для жизнедеятельности организмов и происходящие благодаря осуществлению последовательности молекулярных функций, например, митоз или биосинтез пуринов.
Молекулярные функции (англ. molecular function) - специфическая активность генного продукта на молекулярном уровне, например, связывание углеводов или АТФазная активность.
Клеточные компоненты (англ. cellular component) - части клетки или внеклеточного пространства, где осуществляется функция генного продукта, например, ядро или рибосома.

Итак, чтобы понять, в каких биологических процессах участвуют рассматриваемые гены, был сделан запрос по исследуемым генам в GO со следующими параметрами:

**Рис. 1.** Запрос по ID исследуемых генов с выставленными параметрами: биологические процессы, точный тест Фишера в качестве статистического теста и False Discovery Rate в качестве поправки на множественное сравнение.

Была получена таблица из 69 терминов (таблица отсортирована по p-value в порядке возрастания). При этом все находки значимы, так как их p-value меньше 0.05.

**Рис. 2.** Часть таблицы из 69 терминов с наиболее низким p-value.

По таблице видно, что данные гены связаны с различными процессами, затрагивающими гиалуроновую кислоту, которая является одним из 7 типов гликозаминогликанов (эту информацию я нашла здесь). В таблице (смотри Рис. 2.) видно, что 12 генов участвуют в метаблизме гликозаминогликанов, получается, что есть гены, которые участвуют не только в метаблизме гиалуроновой кислоты, но и в метаблизме других типов гликозаминогликанов (16 генов участвуют в метоболизме гиалуроновой кислоты).

Мини-отступление

Как известно гиалуроновая кислота необходима для молодости кожи, вот было бы очень интересно посмотреть на эксперессию этих генов у Джареда Лето, который с годами не стареет (он вампир?).

**Рис. 3.** Джаред Лето с годами не стареет... И сейчас он выглядит так же.

База данных Reactome

Поскольку все гены, которые были рассмотрены, связаны с метаболизмом гликозаминогликанов, я решила проверить, а связаны ли эти гены с какими-нибудь другими биологическими процессам помимо метаболизма гликозаминогликанов, что можно проверить с помощью базы данных Reactome (на самом деле, да, связаны, это было видно в таблице результатов поиска в GO, но это были какие-то отдельные биологические процессы, которые сложно классифицировать, а Reactome делает это довольно удобно, что можно увидеть ниже).

**Рис. 4.** Выдача **Reactome** функций исследуемых генов.

Рассмотрим выдачу подробнее.

Метаболизм


Рис. 6. Метаболизм гиалуроновой кислоты.	Рис. 7. Деградация CD/SD (chondroitin sulfate/dermatan sulfate).

Помимо метаболизма гликозаминогликанов видим ещё деградацию хондроитинсульфатов (CD) и дерматансульфатов (SD), которые является важными структурными компонентами хрящевой ткани (об этом узнала из ссылок, закреплённых за каждым веществом).

**Рис. 8.** Катаболизм гликосфинголипидов.

Гликосфинголипиды входят в состав клеточной мембраны и играют важную роль онкогенезе и онтогенезе.

**Рис. 9.** Метаболизм РНК. Белки (IGF2BPs/IMPs/VICKZs), связывающие мРНК инсулиноподобного фактора роста-2, связывают РНК (по-русски звучит очень странно, но только так можно перевести написанное на английском).

Как я поняла по разным источникам в Интернете, те же IGF2BPs связываются с мРНК инсулиноподобного фактора роста-2 и регулируют тем самым экспрессию этой мРНК.

Иммунная система

Нейтрофилы - это вид лейкоцитов, которые борются с патогенными микроорганизмами: бактериями, грибками, простейшими.

**Рис. 11.** Передача сигналов гамма-интерфероном.

Заболевания

Мукополисахаридозы - группа наследственных болезней обмена веществ, связанных с нарушением метаболизма гликозаминогликанов, приводящее к поражению органов и тканей. Обусловлены данные заболевания мутациями генов, контролирующих процесс внутрилизосомного гидролиза макромолекул.

Транспорт маленких молекул

**Рис. 14.** Натриево-протонные антипортеры.

Транспорт, опосредованный везикулами

**Рис. 15.** Рецепторы-мусорщики класса H.

Если кратко, то рецепторы-мусорщики участвуют в поддержании гомеостаза.

**Рис. 16.** Взаимодействие с клетками кумулюса и прозрачной зоной.

Клетки кумулюса - это специализированные клетки, которые окружают и питают ооцит в процессе роста и развития.

Блестящая оболочка - гликопротеиновая оболочка вокруг плазматической мембраны яйцеклетки млекопитающих.

Выводы

Итак, был проанализирован выданный список ID генов при помощи 2 баз данных: GO и Reactome. Стало понятно, что список генов неслучаен, все они связаны с метаболизмом гликозаминогликанов, что сначала было выяснено с помощью базы данных GO, а затем подтверждено базой Reactome, которая также показала, на какие ещё процессы в органиме человека способны влиять рассматриваемые гены.