比較ゲノミクスとは何ですか？

By Dr.Surat P,Ph.D.Reviewed by Dr.Tomislav Meštrović,MD,Ph.D.

比較ゲノミクスは、異なる種のゲノムを互いに比較して、種間の進化的および分子的差異を理解する生物学の分野です。 低コストの次世代シーケンシングの開発は、比較ゲノミクスを使用して関連するゲノムの茄多の分析を可能にしました。 この記事では、比較ゲノミクスで使用される技術とその長所/短所について説明することを目的としています。

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• ゲノム配列決定とゲノム比較
• DNA配列決定とsynteny
• 相同DNA解析
• 系統発生距離
• 比較ゲノミクスの利点

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ゲノム配列決定とゲノム比較

遺伝情報は、アデニン、シトシン、グアニン、チミンの四つのヌクレオシドによってコードされています。 線状DNA中のこれらのヌクレオシドの順序を決定することは、配列決定の基礎を形成する。 ヒトゲノムに加えて、チンパンジー、マウス、ショウジョウバエ、フグ、回虫、パン酵母、細菌など、いくつかのモデル生物のゲノムが配列決定されています。 合計で、1000以上の原核生物および1300種のゲノムがこれまでに配列決定されている。

比較ゲノミクスの最初のステップは、ゲノムサイズ、遺伝子数、染色体数などの一般的な特徴を比較することです。 例えば、シロイヌナズナ（植物）は、ショウジョウバエ、倍の多くの遺伝子を持っているショウジョウバエに比べて小さいゲノムを持っています。 興味深いことに、シロイヌナズナのゲノムサイズはヒトに似ており、ゲノムサイズは複雑さや進化の状態の指標ではないことを示唆しています。

DNAシークエンシングとsynteny

Syntenyは、遺伝子を種間で同様のブロックに配置して、類似領域と類似しない領域を同定する方法です。 類似性および非類似性の程度は染色体を渡って変わるかもしれません。 例えば、ヒトの20番染色体は、マウスの第2染色体にほぼ完全に対応する。

同様に、ヒトの17番染色体はマウスの11番染色体に対応しています。 したがって、分析は、彼らがほぼ75-80万年前に共通の祖先から分岐して以来、マウスとヒトの染色体で起こった染色体の変化を示すことができます。

相同DNA分析

比較ゲノミクスで使用されるもう一つの方法は、異なる種の相同染色体を整列させる相同性分析である。 例えば、ある研究では、ヒトにおける酵素ピルビン酸キナーゼの遺伝子を、イヌ、マウス、ニワトリ、ゼブラフィッシュ（とりわけ）の相同酵素配列と整列させ、その後、高い配列類似性の領域をプロットした。

などの解析では、ヒトとマカク（霊長類）の酵素配列に高い類似性を示したが、ニワトリとゼブラフィッシュはコード領域でのみ類似性を示した。 このような分析は、進化の過程でどのゲノムの特徴が保存されているのか、逆にどの特徴が多様化しているのかを見つけるために使用することがで

系統発生距離

系統発生距離は、2つの生物間の分離の程度を測定するために使用されるノンパラメトリックな特徴です。 このパラメータは、年または世代の期間にわたって蓄積されたシーケンス変更の数に基づいています。 この距離は、生物間の配列類似性に反比例する–すなわち、配列類似性が少なく、それらの間の系統発生距離が多い。

生物が分離したため、より長い系統発生距離（10億年など）にわたって、一般的な推論のみを収集することができます。 しかし、分離から50-200万年のようなより近い系統発生距離のために、機能的および非機能的DNAが識別され、その後、コード領域、非コードRna、調節領域などの同定

系統発生距離が500万年未満の場合、配列の違いを使用して、形や形のより小さく微妙な違いを推測することができます。 したがって、比較ゲノムの違いは、強力な情報の多くを提供することができます。

比較ゲノミクスの利点

比較ゲノムは、ヒトゲノムとショウジョウバエが遺伝子の60％を共有しているなど、興味深い洞察をもたらしました。 また、がん遺伝子のほぼ三分の二は、ショウジョウバエに相同遺伝子を持っています。 このような結果は、人間の健康研究に大きな影響を与えます。 健康から離れて、それはまた農業、人間工学、動物学、保存の生物学、等のようなさまざまな分野で含意を有する。

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Dr.Surat P

Dr.Suratは2016年にTata Institute of Fundamental Research（インドのムンバイ）で細胞生物学とメカノバイオロジーの博士号を取得しました。 博士号を取得する前に、スラットは科学の学士号を取得しました（B.Sc彼女はエイズに関与するタンパク質を研究するために科学の夏のフェローシップのインドアカデミーの受信者だった間に動物学の学位。） 彼女は、医療倫理、データ操作、疑似科学と迷信、教育、人間の進化など、幅広いトピックに関する特集記事を制作しています。 彼女は科学コミュニケーションについて熱情的で、生命科学のすべての区域をカバーする記事を書く。

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