Czym jest genomika porównawcza?

Dr. Surat P, Ph. D. recenzowany przez Dr. Tomislav Meštrović, MD, Ph. D.

genomika porównawcza to dziedzina biologii, w której Genom różnych gatunków jest porównywany ze sobą, aby zrozumieć ewolucyjne i molekularne różnice między gatunkami. Rozwój niski koszt, następna generacja sekwencjonowanie umożliwiać analiza mnóstwo powiązany Genom using porównawczy genomics. Artykuł ma na celu opisanie technik stosowanych w genomice porównawczej i ich zalet/wad.

przejdź do:

• sekwencjonowanie genomu i porównanie genomu
• sekwencjonowanie DNA i syntenia
• Analiza homologicznego DNA
• odległość filogenetyczna
• zalety genomiki porównawczej

vrx /

sekwencjonowanie genomu i porównanie genomu

informacja genetyczna jest kodowana przez cztery nukleozydy: adeninę, cytozynę, guaninę i tyminę. Ustalenie kolejności tych nukleozydów w DNA liniowym stanowi podstawę sekwencjonowania. Wraz z ludzkim genomem, genomy kilku organizmów modelowych zostały zsekwencjonowane-w tym szympansy, myszy, muszki owocowe, ryby rozdymki, glisty, drożdże piekarskie i bakterie. W sumie do tej pory zsekwencjonowano genomy ponad 1000 organizmów prokariotycznych i 1300 gatunków.

pierwszym krokiem w genomice porównawczej jest porównanie ogólnych cech, takich jak: wielkość genomu, liczba genów i liczba chromosomów. Na przykład Arabidopsis (roślina) ma mniejszy Genom w porównaniu do Drosophila, muszki owocowej, która ma dwa razy więcej genów. Co ciekawe, Rozmiar genomu Arabidopsis jest podobny do człowieka, co sugeruje, że rozmiar genomu nie jest wskaźnikiem złożoności ani statusu ewolucyjnego.

sekwencjonowanie DNA i syntenia

Syntenia jest metodą, za pomocą której geny są rozmieszczone w podobnych blokach między gatunkami w celu identyfikacji podobnych i odmiennych regionów. Stopień podobieństwa i odmienności może się różnić w zależności od chromosomów. Na przykład chromosom 20 człowieka odpowiada prawie całkowicie drugiemu chromosomowi myszy.

podobnie siedemnasty chromosom człowieka odpowiada chromosomowi 11 myszy. W ten sposób analiza może pokazać, jak zmiany chromosomalne, które miały miejsce w chromosomach myszy i ludzi, ponieważ odbiegały od wspólnego przodka prawie 75-80 milionów lat temu.

Analiza homologicznego DNA

inną metodą stosowaną w genomice porównawczej jest analiza homologiczna, w której homologiczne chromosomy różnych gatunków są wyrównane. Na przykład, w jednym z badań, Gen enzymu kinazy pirogronianowej u ludzi został dopasowany do sekwencji enzymu homologicznego psa, myszy, kurczaka i danio pręgowanego (m.in.), a następnie wykreślono regiony o wysokim podobieństwie sekwencji.

takie analizy wykazały duże podobieństwo w sekwencjach enzymatycznych człowieka i makaka (naczelnych), podczas gdy kurczak i danio pręgowany wykazywały podobieństwo tylko w regionach kodujących. Taka analiza może służyć do ustalenia, które cechy genomowe zostały zachowane w trakcie ewolucji i odwrotnie, które cechy zostały zróżnicowane.

odległość filogenetyczna

odległość filogenetyczna jest cechą nieparametryczną używaną do pomiaru stopnia separacji między dwoma organizmami. Parametr ten jest oparty na liczbie zmian sekwencji, które nagromadziły się w ciągu lat lub pokoleń. Odległość ta jest odwrotnie proporcjonalna do podobieństwa sekwencji między organizmami – tzn. mniej podobieństwa sekwencji, więcej jest odległość filogenetyczna między nimi.

na dłuższych odległościach filogenetycznych (np. miliard lat) od czasu rozdzielenia się organizmów można zebrać tylko ogólne wnioski. Jednak dla bliższych odległości filogenetycznych, takich jak 50-200 milionów lat od separacji, funkcjonalne i niefunkcjonalne DNA mogą być dyskryminowane, co może następnie prowadzić do identyfikacji regionów kodujących, niekodujących RNA, regionów regulacyjnych itp.

dla odległości filogenetycznych mniejszych niż 5 milionów lat, różnice sekwencji mogą być używane do wnioskowania mniejszych i subtelnych różnic w kształcie i formie. Dlatego porównawcze różnice genomiczne mogą dostarczyć wielu potężnych informacji.

zalety genomiki porównawczej

genomy porównawcze doprowadziły do ciekawych spostrzeżeń, takich jak to, że ludzki genom i muszki owocowe dzielą 60% swoich genów. Ponadto prawie dwie trzecie genów nowotworowych ma geny homologiczne u muszki owocowej. Takie wyniki mają ogromny wpływ na badania nad zdrowiem człowieka. Oprócz zdrowia, ma również wpływ na różne dziedziny, takie jak rolnictwo, Biotechnologia, zoologia, Biologia ochrony przyrody itp.

Czytaj dalej

• Cała zawartość genomiki
• co to jest genomika?
• sekwencjonowanie następnej generacji: podstawy
• Analiza genomu
• jak ważna jest zmienność Introniczna?

Written by

Dr Surat P

Dr Surat ukończył studia doktoranckie z biologii komórki i Mechanobiologii w Tata Institute of Fundamental Research (Mumbai, Indie) w 2016 roku. Przed doktoratem Surat studiowała na Bachelor of Science (B.Sc.) dyplom z zoologii, podczas którego była stypendystką Letniej Akademii Nauk Indian Academy of Sciences, aby badać białka zaangażowane w AIDs. Tworzy artykuły fabularne na szeroki zakres tematów, takich jak etyka medyczna, manipulacja danymi, pseudonauka i przesądy, Edukacja i ewolucja człowieka. Pasjonuje się komunikacją naukową i pisze artykuły dotyczące wszystkich dziedzin nauk przyrodniczych.

cytowania