Wat is vergelijkende Genomica?

Door Dr. Surat P, D. Ph. Beoordeeld door Dr. Tomislav Meštrović, MD, D. Ph.

Vergelijkende genomics is een gebied van de biologie, waar het genoom van verschillende soorten met elkaar vergeleken om te begrijpen evolutie en moleculaire verschillen tussen soorten. De ontwikkeling van lage kosten, heeft het volgende-generatie rangschikken de analyse van een overvloed van verwante genomen toegelaten gebruikend comparitive genomics. Dit artikel beschrijft de technieken die worden gebruikt in vergelijkende genomica en hun voor-en nadelen.

Ga naar:

• Genome sequencing and genome comparison
• DNA sequencing and synteny
• homologe DNA-analyse
• fylogenetische afstand
• voordelen van vergelijkende genomica

vrx |

genoomsequencing en genoomvergelijking

genetische informatie wordt gecodeerd door vier nucleosiden: adenine, cytosine, guanine en thymine. Het bepalen van de Orde van deze nucleosiden in lineair DNA vormt de basis van het rangschikken. Samen met het menselijk genoom, zijn de genomen van verschillende modelorganismen nu gesequenced – met inbegrip van chimpansees, muizen, fruitvliegen, kogelvis, rondwormen, bakkersgist, en bacteriën. In totaal, zijn de genomen van meer dan 1000 prokaryotic organismen en 1300 species tot op heden gerangschikt.

de eerste stap in vergelijkende genomica is het vergelijken van algemene kenmerken zoals: genoomgrootte, aantal genen en chromosoomaantal. Bijvoorbeeld, Arabidopsis (een plant) heeft een kleiner genoom in vergelijking met Drosophila, de fruitvlieg die twee keer zoveel genen heeft. Interessant, is de genoomgrootte van Arabidopsis gelijkaardig aan mensen, die voorstellen dat de genoomgrootte geen indicator van ingewikkeldheid of evolutionaire status is.

DNA-sequencing en synteny

Synteny is een methode waarbij genen in soortgelijke blokken van verschillende soorten worden gerangschikt om soortgelijke en ongelijke regio ‘ s te identificeren. De mate van gelijkenis en ongelijksoortigheid kan over de chromosomen variëren. Bijvoorbeeld, komt chromosoom 20 van mensen bijna volledig overeen met het tweede chromosoom van de muis.Het zeventiende chromosoom van de mens komt overeen met chromosoom 11 van de muis. Aldus, kan de analyse tonen hoe chromosomale veranderingen die in muis en menselijke chromosomen zijn gebeurd aangezien zij van een gemeenschappelijke voorvader bijna 75-80 miljoen jaar geleden diverged.

homologe DNA-analyse

een andere methode die wordt gebruikt in vergelijkende genomica is homologieanalyse, waarbij homologe chromosomen van verschillende soorten zijn uitgelijnd. Bijvoorbeeld, in één studie, werd het gen voor enzym pyruvate kinase in mensen uitgelijnd met de homologe van de de vormhond van de enzymopeenvolging, muis, kip, en zebravis (onder anderen), en later, werden de gebieden van hoge opeenvolgingsgelijkenis uitgezet.

zoals bij de analyse bleek dat de enzymsequenties van mens en makaak (een primaat) sterk gelijkaardig waren, terwijl kip en zebravis alleen in de coderingsregio ‘ s gelijkenis vertoonden. Dergelijke analyse kan worden gebruikt om te vinden welke genomic eigenschappen tijdens de loop van evolutie zijn behouden en, omgekeerd, welke eigenschappen hebben gediversifieerd.

fylogenetische afstand

fylogenetische afstand is een niet-parametrisch kenmerk dat wordt gebruikt om de mate van scheiding tussen twee organismen te meten. Deze parameter is gebaseerd op het aantal sequentieveranderingen die zich over een periode van jaren of generaties hebben verzameld. Deze afstand is omgekeerd evenredig met de sequentie gelijkenis tussen de organismen – dat wil zeggen minder de sequentie gelijkenis, meer is de fylogenetische afstand tussen hen.

over langere fylogenetische afstanden (bijvoorbeeld een miljard jaar) sinds de organismen van elkaar gescheiden zijn, kunnen alleen algemene gevolgtrekkingen worden verzameld. Nochtans, voor nauwere phylogenetic afstanden, zoals 50-200 miljoen jaar sinds scheiding, kunnen functioneel en niet-functioneel DNA worden gediscrimineerd, wat later tot de identificatie van codagegebieden, niet-codeert RNAs, regelgevende gebieden, enz.kan leiden.

voor fylogenetische afstanden van minder dan 5 miljoen jaar kunnen sequentieverschillen worden gebruikt om kleinere en subtiele verschillen in vorm en vorm af te leiden. Daarom kunnen de vergelijkende genomic verschillen heel wat krachtige informatie verstrekken.

voordelen van vergelijkende genomica

vergelijkende genomen hebben geleid tot interessante inzichten, zoals het feit dat het menselijk genoom en de fruitvlieg 60% van hun genen delen. Ook heeft bijna twee derde van de kankergenen homologe genen in de fruitvlieg. Dergelijke resultaten hebben een grote impact op het onderzoek naar de menselijke gezondheid. Naast de gezondheid heeft het ook gevolgen op verschillende gebieden zoals landbouw, biotechnologie, zoölogie, conservatiebiologie, enz.

verder lezen

• alle Genomica-inhoud
• Wat is Genomica?
• next Generation Sequencing: the Basics
• genoomanalyse
• hoe belangrijk is Intronische variatie?

geschreven door

Dr. Surat P

Dr. Surat studeerde in 2016 af met een Ph.D. in celbiologie en Mechanobiologie aan het Tata Institute of Fundamental Research (Mumbai, India). Voorafgaand aan haar Ph. D., Surat studeerde voor een Bachelor of Science (B.Sc.) graad in zoölogie, waarbij ze de ontvanger was van een Indian Academy of Sciences Summer Fellowship om de eiwitten te bestuderen die betrokken zijn bij AIDs. Ze produceert artikelen over een breed scala aan onderwerpen, zoals medische ethiek, datamanipulatie, pseudowetenschap en bijgeloof, onderwijs en menselijke evolutie. Ze is gepassioneerd door wetenschapscommunicatie en schrijft artikelen over alle gebieden van de life sciences.

citaten