Co je srovnávací genomika?

Dr. Surat P, Ph.d. Přezkoumány Dr. Tomislav Meštrović, MD, Ph.d.

Srovnávací genomika je obor biologie, kde genomu různých druhů jsou ve srovnání s navzájem, aby pochopili evoluční a molekulární rozdíly mezi druhy. Vývoj nízkých nákladů, sekvenování nové generace umožnilo analýzu nepřeberného množství příbuzných genomů pomocí srovnávací genomiky. Tento článek si klade za cíl popsat techniky používané ve srovnávací genomice a jejich výhody/nevýhody.

Přeskočit na:

• sekvenování Genomu a srovnání genomu
• sekvenování DNA a synteny
• Homologní DNA analýzy
• Fylogenetická vzdálenost
• Výhody srovnávací genomika

vrx /

sekvenování genomu a porovnání genomu

genetická informace je kódována čtyřmi nukleosidy: adenin, cytosin, guanin a thymin. Stanovení pořadí těchto nukleosidů v lineární DNA tvoří základ sekvenování. Spolu s lidským genomem, genomy několika modelových organismů byly nyní sekvenovány-včetně šimpanzů , myši, ovocné mušky, puffer Ryby, škrkavky, pekařské kvasnice, a bakterie. Celkově byly dosud sekvenovány genomy více než 1000 prokaryotických organismů a 1300 druhů.

prvním krokem ve srovnávací genomice je porovnání obecných vlastností, jako jsou: velikost genomu, počet genů a počet chromozomů. Například Arabidopsis (rostlina) má menší genom ve srovnání s Drosophila, ovocnou muškou, která má dvakrát tolik genů. Je zajímavé, že velikost genomu Arabidopsis je podobná lidem, což naznačuje, že velikost genomu není indikátorem složitosti nebo evolučního stavu.

sekvenování DNA a synteny

Synteny je metoda, podle které geny jsou uspořádány v podobné bloky jednotlivých druhů k identifikaci podobných a odlišných regionech. Rozsah podobnosti a odlišnosti se může u chromozomů lišit. Například chromozom 20 lidí odpovídá téměř úplně druhému chromozomu myši.

podobně sedmnáctý chromozom člověka odpovídá chromozomu 11 myši. Analýza tak může ukázat, jak chromozomální změny, ke kterým došlo v myších a lidských chromozomech, protože se lišily od společného předka téměř před 75-80 miliony let.

homologní DNA analýza

další metodou používanou ve srovnávací genomice je homologická analýza, kde jsou homologní chromozomy různých druhů zarovnány. Například, v jedné studii, gen pro enzym pyruvát kinázy u lidí byl v souladu s homologní sekvence enzymu podobě psa, myš, kuře, a dania pruhovaného (mimo jiné), a následně, v regionech s vysokou sekvenční podobnost byly vyneseny.

například analýza ukázala vysokou podobnost v enzymových sekvencích člověka a makaka (primát), zatímco kuře a zebrafish vykazovaly podobnost pouze v kódujících oblastech. Takovou analýzu lze použít k zjištění, které genomické rysy byly zachovány v průběhu evoluce a naopak, které rysy se diverzifikovaly.

Fylogenetická vzdálenost

Fylogenetická vzdálenost je non-parametrické funkce slouží k měření stupně odloučení mezi dvěma organismy. Tento parametr je založen na počtu změn sekvencí, které se nahromadily v průběhu let nebo generací. Tato vzdálenost je nepřímo úměrná sekvenční podobnosti mezi organismy – tj. menší podobnost sekvence, více je fylogenetická vzdálenost mezi nimi.

na delší fylogenetické vzdálenosti (například jedna miliarda let) od oddělení organismů lze shromáždit pouze obecné závěry. Nicméně, pro bližší fylogenetické vzdálenosti, například 50 až 200 miliónů let od oddělení, funkční a non-funkční DNA mohou být diskriminováni, což může následně vést k identifikaci kódování regionů, nekódující Rna, regulační regiony, atd.

pro fylogenetické vzdálenosti menší než 5 milionů let lze sekvenční rozdíly použít k odvození menších a jemných rozdílů ve tvaru a formě. Srovnávací genomické rozdíly proto mohou poskytnout mnoho silných informací.

Výhody komparativní genomika

Srovnávací genomů vedly k zajímavé postřehy, například, že lidský genom a ovoce létat podíl 60% jejich genů. Také téměř dvě třetiny rakovinných genů mají homologní geny v ovocné mušce. Tyto výsledky mají hluboký dopad na výzkum lidského zdraví. Kromě zdraví, má také důsledky v různých oblastech, jako je zemědělství, biotechnologie,zoologie, biologie ochrany, atd.

další čtení

• Veškerý obsah genomiky
• co je genomika?
• sekvenování nové generace: základy
• analýza genomu
• jak důležitá je Intronická variace?

Napsal

Dr. Surat P

Dr. Surat absolvoval s doktorát z Buněčné Biologie a Mechanobiology z Tata Ústav pro Základní Výzkum (Bombaj, Indie) v roce 2016. Před jejím Ph.D., Surat studoval na Bachelor of Science (B.Sc,) titul v zoologii, během kterého byla příjemcem letního Stipendia indické Akademie věd ke studiu proteinů zapojených do AIDs. Produkuje celovečerní články o široké škále témat, jako je lékařská etika, manipulace s daty, pseudověda a pověra, vzdělání, a lidská evoluce. Je nadšená vědeckou komunikací a píše články pokrývající všechny oblasti věd o živé přírodě.

Citace