Экзотическая личность Константин Попадьин и идеи его интересны, вполне логичны и отличаются системной логикой
Геном как начальство: хороший начальник который не мешает – Константин Попадьин лекция #ЗНАТЬ
Как может ген стать старым или новым? Новое слово онологи. Как возраст гена меняется?
Биолог, научный сотрудник Института проблем передачи информации РАН Константин Попадьин опишет специфику «образа жизни» и «занятий» различных частей генетического кода в лекции на тему: «Молоды и старые гены в геноме человека».
С оригинальной завитой бородкой
Конспект
Обзор работ по новым свойствам генов. У нас будет шесть неравнозначных подходов. Какой возраст у нашего генома. Как может ген стать старым или новым. Новое слово онологи. Как возраст гена меняется
1. Какой возраст у нашего генома.
Всего 60 тыс генов в нашем геноме, что стабильно работает 20 тыс генов с продуктом в виде белка, у остальных до белка не доходит, сложная РНК-регуляция: 15 длинные некодирующие ДНК, 10 тыс короткие некодирующие, псевдогены.
Будем говорить о стабильно работающих 19881 ген. Жизнь появилась три млрд лет назад, полмиллиона лет назад у нас было 16 тыс общих генов. Человеческих генов 389.
2. Почему появляются новые гены
Новые гены появляются потому что они кому-то нужны или потому что они никому не мешают? Принципиальное различие на него ответа нет. Первая задача не убить хозяина.
Дупликация полно генома много раз Susumo Ohno 1970. Некоторые дублирующие гены почему-то не теряются. Будем их называть онологи в честь Оно. Правильнее их называть древними парологами, но зачем плодить термины. Почему не теряются. Возможно они вовлечены в конвейер. Нулевая гипотеза что онологи связаны др с др и должны поддерживать один и тот же уровень экспрессии.
Онологи гены очень чувствительные к концентрации своего продукта.
Рассмотрим три истории об онологах.
В геномахз позвоночных рядом м онологами нет микроделеций или микродупликаций. Мы не должны тревожить онологов. Дистанция до ближайшего онолога. Не надо увеличивать копийность онологов.
Вторая история. Микроделеции микроинсерции с онологом вреднее чем без онологов. Они намного сильнее ассоциированы с болезнями человека шизофрения аутизм интеллектуальные расстройства.
Третья история. Онологи могут объяснить особенности синдрома Дауна: дефицит онологов на хромосоме 21-й всего 40 вместо ожидаемого для нее 56. Если мы ее дуплицируем, это не так вредно как по другим хромосомам.
Если собрать все случаи частичной дупликации, можно найти регион хромосомы критичен для появления синдрома Дауна.
Никто не скажет почему люди с синдромом Дауна именно такие. Онологи могут подсказать.
Ген может плавно встраиваться в сеть генных взаимодействий и становиться более важным. По аналогии с социальными сетями. Исчезновения нового пользователя без связи никто не заметит.
Модель линейного усложнения регуляции генов во времени лучше всего объясняет эмпирические данные.
3. Возраст генов и возраст организма. Работа опубликована 4 года назад. Старые гены экспрессируются во время важных этапов онтогенеза. Средний возраст экспрессирующихся генов флуктуирует. В онтогенезе возраст транскриптома молодеет. То же на Дрозофиле рыбе арабидопсисе.
Омоложение транскриптома логично, новые гены работают когда все важное уже сделано. Молодым генам не поручают хорошей работы. Старые гены не пускают новых. Новым генам сложно встроиться в систему работы.
Есть некоторая разница самцов и самок, самцы имеют более молодой транскритом.
Возраст генов может помочь выявлять новые раковые гены. Если произошли на многоклеточности, нарушается взаимодействие клеток.
Вредные мутации редко встречаются в популяции, а слабовредные часто.
Многие частые болезни человека определяются множеством слабовредных мутаций.
Молодые гены не столь ограничены отбором и могут накапливать много мутаций.
Вредные и редкие мутации как правило сидят в старых генах, тогда как слабовредные и частые – в молодых генах.
5. Моя собственная работа. Женевская коллекции клеток из пуповин. Анализировали фибробласты лимфоциты Т-клетки. Генетические варианты, связанные с уровнем экспрессии.
Почему у некоторых людей низкий уровень экспрессии гена, у других высокий?
Регуляторные варианты и возраст генов. Уровень экспрессии молодых генов часто зависит от регуляторных мутаций. Молодые имеют много регуляторных вариантов.
Сила регуляторных вариантов и возраст генов. Молодые гены подвержены действию более сильных регуляторных вариантов.
Расположение мутаций относительно начала гена. Молодые гены более толерантны к накоплению мутаций. Старому гену запрещено иметь полиморфизм, влияющий на уровень его экспрессии.
Ген как человек. Молодой без определенных занятий может ходить по улице без штанов. Президент должен следить за каждым своим словом.
Изменение уровня экспрессии, изменение кодирующей части гена и возраст гена. Молодые гены быстро накапливают как регуляторные так и кодирующие варианты приводя к тому что гены с изменчивыми уровнем экспрессии имею так же изменчивую структуру.
М.б. возраст гена полностью определяет его функциональную значимость? Молодым генам позволено все с т.зр. экспрессии и структуры. Отбор не элиминирует их экстремальный уровень экспрессии.
Темп мутирования в нашем геноме неравномерный и возможно молодые гены преимущественно находятся в более горячих участках мутагенеза. Тем мутагенеза в геноме различается в 10 раз. М.б. не только отбор приводит к разнообразию молодых генов, но и сам уровень мутагенеза. Почему я не знаю. Возможно старые гены нашли лучшие места. Молодым надо еще покрутиться.
Вопросы
Б.Д.: Гены связанные с онологами, то что связаны одним конвейером это доказано. – Они должны сохранять свою копийность. – Б.Д.: Тогда связность не входит в определение и является результатом анализа? – Да.
- Большинство мутаций нейтральны.
- Как часто появляется дуплицированный геном я не знаю. Мы видим это мало раз. В большинстве случаев видимо погибают.
Зачем новому гену стать старым? – Если ген живет долго он становится старым. Обзаводится связями. Вопрос как гену не вымереть в геноме.
- Ядро операционной системы старые гены. Брали инбредную линию, растирали в ступке и изучали РНК.
- Розовая зона очень критична для мух с 6 по 9 час, не накапливается морфологических изменений.
Эволюция работает на мужской части, отбор на мужской части? – Мы видим уже результат, может означать что женская линия более консервативная и более качественная. У самок стабильная численность, самцы флуктуирует. Чем меньше тем больше генетический дрейф. У самок при стабильной численности нет дрейфа. Будет много полуспецифических мутаций более вредны мужчинам чем женщинам. Пониженная эффективная численность самцов потому что у них сильная стохастика и накапливается много полуспецифических слабовредных мутаций.
- Даже если пол определяется Солнышком, как он определяется неважно.
- Мы определили старые гены те что появились до тетрапод, молодые гены появились после дивергенции приматов.
Вот он а вот я, у нас разные группы генов, кто быстрее заболеет? – Б.Д.: Боюсь это не по теме лекции. – Вы пришли, значит у вас со старыми генами все в порядке. – Б.Д.: Речь идет о генах а не о людях.
- Деревьям очень много лет. Но по деревьям устанавливать возраст гена нетривиальная задача. Шумных генов много, они мигают в эволюции.
Волновые процессы в ДНК? – Есть ДНК и есть эпигенетика.
- Аутизм шизофрения генетический компонент. Но какой мы не знаем. Мы не можем найти мелкие изменения для анализа. Сколько людей надо для анализа нет столько на Земле, слишком много изменений и слишком сложное взаимодействие.
У мышей бывает рак, у близких родственников голых землекопов рака не бывает. Одна самка-царица и сотни рабочих самцов которые ее кормят. Много маленьких девочек которых держать в постоянном гормональном стрессе и они не созревают. Как только царица погибает, ее заменяет кто-то из девочек.
Есть книжка Мейнард Смит 70-х лучшая книжка как введение в эволюционную генетику. В России есть эволюционная генетика, есть группа Гельфанда. Высокого качества конференции по эволюционной генетике Cold Spring Harbor.
Докторских как таковых нет, есть проекты и шансы получить свою лабораторию. Я бы стал изучать отбор у человека. Есть колоссальный объем детей здоровых от родственных родителей. Очевидно приспособленность человека зависит от слабовредных мутаций.
Более древние расы допускают более тесное скрещивание. На человеке не показано. У животных после многих поколений инбридинга происходит очищение.
Отвечая на вопросы Л.М., Попадьин подтвердил что геном как начальство, хороший начальник тот что не мешает.
Думаю что может согласовываться с Кайдановым, но думаю что другой слой данных. Не противоречит.
- Да конечно. Горизонтальный перенос влияет, но у млекопитающих редко.
- Все должны др др любить и помогать. У меня никто у меня идеи не воровал.
- Я не тот человек у которого надо спрашивать фамилии, позже я назову другие фамилии.
Вопросы Л.М.: Геном как начальство: хорошее когда не мешает? Как тогда у нас с программной функцией?
Правительство в лице генома не вредно ну и ладушки, чего еще от него хотеть.
Зачем столь громоздкая схема? 21-я хромосома самая маленькая, все другие нарушают баланс дозы гена намного больше.
Леонид Кайданов показал что метаформоз Дрозофилы сопровождается изменением паттерна МЭ. Этот экспериментальный факс м.б. связан с представленной вами картиной?
Разница самцов и самок кажется согласуется с идеями Вигена Геодакяна.
Горизонтальный перенос может путать связь возраста гена с деревом?
Есть же эволюционисты Марков, Еськов, Чайковский. Только они все не любят др др.
Геном как начальство: хороший начальник который не мешает – Константин Попадьин лекция #ЗНАТЬ
Как может ген стать старым или новым? Новое слово онологи. Как возраст гена меняется?
Биолог, научный сотрудник Института проблем передачи информации РАН Константин Попадьин опишет специфику «образа жизни» и «занятий» различных частей генетического кода в лекции на тему: «Молоды и старые гены в геноме человека».
С оригинальной завитой бородкой
Конспект
Обзор работ по новым свойствам генов. У нас будет шесть неравнозначных подходов. Какой возраст у нашего генома. Как может ген стать старым или новым. Новое слово онологи. Как возраст гена меняется
1. Какой возраст у нашего генома.
Всего 60 тыс генов в нашем геноме, что стабильно работает 20 тыс генов с продуктом в виде белка, у остальных до белка не доходит, сложная РНК-регуляция: 15 длинные некодирующие ДНК, 10 тыс короткие некодирующие, псевдогены.
Будем говорить о стабильно работающих 19881 ген. Жизнь появилась три млрд лет назад, полмиллиона лет назад у нас было 16 тыс общих генов. Человеческих генов 389.
2. Почему появляются новые гены
Новые гены появляются потому что они кому-то нужны или потому что они никому не мешают? Принципиальное различие на него ответа нет. Первая задача не убить хозяина.
Дупликация полно генома много раз Susumo Ohno 1970. Некоторые дублирующие гены почему-то не теряются. Будем их называть онологи в честь Оно. Правильнее их называть древними парологами, но зачем плодить термины. Почему не теряются. Возможно они вовлечены в конвейер. Нулевая гипотеза что онологи связаны др с др и должны поддерживать один и тот же уровень экспрессии.
Онологи гены очень чувствительные к концентрации своего продукта.
Рассмотрим три истории об онологах.
В геномахз позвоночных рядом м онологами нет микроделеций или микродупликаций. Мы не должны тревожить онологов. Дистанция до ближайшего онолога. Не надо увеличивать копийность онологов.
Вторая история. Микроделеции микроинсерции с онологом вреднее чем без онологов. Они намного сильнее ассоциированы с болезнями человека шизофрения аутизм интеллектуальные расстройства.
Третья история. Онологи могут объяснить особенности синдрома Дауна: дефицит онологов на хромосоме 21-й всего 40 вместо ожидаемого для нее 56. Если мы ее дуплицируем, это не так вредно как по другим хромосомам.
Если собрать все случаи частичной дупликации, можно найти регион хромосомы критичен для появления синдрома Дауна.
Никто не скажет почему люди с синдромом Дауна именно такие. Онологи могут подсказать.
Ген может плавно встраиваться в сеть генных взаимодействий и становиться более важным. По аналогии с социальными сетями. Исчезновения нового пользователя без связи никто не заметит.
Модель линейного усложнения регуляции генов во времени лучше всего объясняет эмпирические данные.
3. Возраст генов и возраст организма. Работа опубликована 4 года назад. Старые гены экспрессируются во время важных этапов онтогенеза. Средний возраст экспрессирующихся генов флуктуирует. В онтогенезе возраст транскриптома молодеет. То же на Дрозофиле рыбе арабидопсисе.
Омоложение транскриптома логично, новые гены работают когда все важное уже сделано. Молодым генам не поручают хорошей работы. Старые гены не пускают новых. Новым генам сложно встроиться в систему работы.
Есть некоторая разница самцов и самок, самцы имеют более молодой транскритом.
Возраст генов может помочь выявлять новые раковые гены. Если произошли на многоклеточности, нарушается взаимодействие клеток.
Вредные мутации редко встречаются в популяции, а слабовредные часто.
Многие частые болезни человека определяются множеством слабовредных мутаций.
Молодые гены не столь ограничены отбором и могут накапливать много мутаций.
Вредные и редкие мутации как правило сидят в старых генах, тогда как слабовредные и частые – в молодых генах.
5. Моя собственная работа. Женевская коллекции клеток из пуповин. Анализировали фибробласты лимфоциты Т-клетки. Генетические варианты, связанные с уровнем экспрессии.
Почему у некоторых людей низкий уровень экспрессии гена, у других высокий?
Регуляторные варианты и возраст генов. Уровень экспрессии молодых генов часто зависит от регуляторных мутаций. Молодые имеют много регуляторных вариантов.
Сила регуляторных вариантов и возраст генов. Молодые гены подвержены действию более сильных регуляторных вариантов.
Расположение мутаций относительно начала гена. Молодые гены более толерантны к накоплению мутаций. Старому гену запрещено иметь полиморфизм, влияющий на уровень его экспрессии.
Ген как человек. Молодой без определенных занятий может ходить по улице без штанов. Президент должен следить за каждым своим словом.
Изменение уровня экспрессии, изменение кодирующей части гена и возраст гена. Молодые гены быстро накапливают как регуляторные так и кодирующие варианты приводя к тому что гены с изменчивыми уровнем экспрессии имею так же изменчивую структуру.
М.б. возраст гена полностью определяет его функциональную значимость? Молодым генам позволено все с т.зр. экспрессии и структуры. Отбор не элиминирует их экстремальный уровень экспрессии.
Темп мутирования в нашем геноме неравномерный и возможно молодые гены преимущественно находятся в более горячих участках мутагенеза. Тем мутагенеза в геноме различается в 10 раз. М.б. не только отбор приводит к разнообразию молодых генов, но и сам уровень мутагенеза. Почему я не знаю. Возможно старые гены нашли лучшие места. Молодым надо еще покрутиться.
Вопросы
Б.Д.: Гены связанные с онологами, то что связаны одним конвейером это доказано. – Они должны сохранять свою копийность. – Б.Д.: Тогда связность не входит в определение и является результатом анализа? – Да.
- Большинство мутаций нейтральны.
- Как часто появляется дуплицированный геном я не знаю. Мы видим это мало раз. В большинстве случаев видимо погибают.
Зачем новому гену стать старым? – Если ген живет долго он становится старым. Обзаводится связями. Вопрос как гену не вымереть в геноме.
- Ядро операционной системы старые гены. Брали инбредную линию, растирали в ступке и изучали РНК.
- Розовая зона очень критична для мух с 6 по 9 час, не накапливается морфологических изменений.
Эволюция работает на мужской части, отбор на мужской части? – Мы видим уже результат, может означать что женская линия более консервативная и более качественная. У самок стабильная численность, самцы флуктуирует. Чем меньше тем больше генетический дрейф. У самок при стабильной численности нет дрейфа. Будет много полуспецифических мутаций более вредны мужчинам чем женщинам. Пониженная эффективная численность самцов потому что у них сильная стохастика и накапливается много полуспецифических слабовредных мутаций.
- Даже если пол определяется Солнышком, как он определяется неважно.
- Мы определили старые гены те что появились до тетрапод, молодые гены появились после дивергенции приматов.
Вот он а вот я, у нас разные группы генов, кто быстрее заболеет? – Б.Д.: Боюсь это не по теме лекции. – Вы пришли, значит у вас со старыми генами все в порядке. – Б.Д.: Речь идет о генах а не о людях.
- Деревьям очень много лет. Но по деревьям устанавливать возраст гена нетривиальная задача. Шумных генов много, они мигают в эволюции.
Волновые процессы в ДНК? – Есть ДНК и есть эпигенетика.
- Аутизм шизофрения генетический компонент. Но какой мы не знаем. Мы не можем найти мелкие изменения для анализа. Сколько людей надо для анализа нет столько на Земле, слишком много изменений и слишком сложное взаимодействие.
У мышей бывает рак, у близких родственников голых землекопов рака не бывает. Одна самка-царица и сотни рабочих самцов которые ее кормят. Много маленьких девочек которых держать в постоянном гормональном стрессе и они не созревают. Как только царица погибает, ее заменяет кто-то из девочек.
Есть книжка Мейнард Смит 70-х лучшая книжка как введение в эволюционную генетику. В России есть эволюционная генетика, есть группа Гельфанда. Высокого качества конференции по эволюционной генетике Cold Spring Harbor.
Докторских как таковых нет, есть проекты и шансы получить свою лабораторию. Я бы стал изучать отбор у человека. Есть колоссальный объем детей здоровых от родственных родителей. Очевидно приспособленность человека зависит от слабовредных мутаций.
Более древние расы допускают более тесное скрещивание. На человеке не показано. У животных после многих поколений инбридинга происходит очищение.
Отвечая на вопросы Л.М., Попадьин подтвердил что геном как начальство, хороший начальник тот что не мешает.
Думаю что может согласовываться с Кайдановым, но думаю что другой слой данных. Не противоречит.
- Да конечно. Горизонтальный перенос влияет, но у млекопитающих редко.
- Все должны др др любить и помогать. У меня никто у меня идеи не воровал.
- Я не тот человек у которого надо спрашивать фамилии, позже я назову другие фамилии.
Вопросы Л.М.: Геном как начальство: хорошее когда не мешает? Как тогда у нас с программной функцией?
Правительство в лице генома не вредно ну и ладушки, чего еще от него хотеть.
Зачем столь громоздкая схема? 21-я хромосома самая маленькая, все другие нарушают баланс дозы гена намного больше.
Леонид Кайданов показал что метаформоз Дрозофилы сопровождается изменением паттерна МЭ. Этот экспериментальный факс м.б. связан с представленной вами картиной?
Разница самцов и самок кажется согласуется с идеями Вигена Геодакяна.
Горизонтальный перенос может путать связь возраста гена с деревом?
Есть же эволюционисты Марков, Еськов, Чайковский. Только они все не любят др др.