Ce este genomica comparativă?

de Dr. Surat P, ph. d. revizuit de Dr. Tomislav me Unixtrovi, MD, Ph. D.

genomica comparativă este un domeniu al biologiei în care genomul diferitelor specii este comparat între ele pentru a înțelege diferențele evolutive și moleculare dintre specii. Dezvoltarea secvențierii de ultimă generație cu costuri reduse a permis analiza unei multitudini de genomi înrudiți folosind genomica comparativă. Acest articol își propune să descrie tehnicile utilizate în genomica comparativă și avantajele/dezavantajele acestora.

Treci la:

• secvențierea genomului și compararea genomului
• secvențierea ADN și sinteza
• analiza ADN omoloagă
• distanța filogenetică
• avantajele genomicii comparative

vrx /

secvențierea genomului și compararea genomului

informațiile genetice sunt codificate de patru nucleozide: adenină, citozină, guanină și timină. Determinarea ordinii acestor nucleozide în ADN liniar formează baza secvențierii. Împreună cu genomul uman, genomul mai multor organisme model a fost acum secvențiat – inclusiv cimpanzeii, șoarecii, muștele fructelor, peștele puffer, viermii rotunzi, drojdia de brutar și bacteriile. În total, genomii a peste 1000 de organisme procariote și 1300 de specii au fost secvențiate până în prezent.

primul pas în genomica comparativă este compararea caracteristicilor generale, cum ar fi: dimensiunea genomului, numărul de gene și numărul cromozomilor. De exemplu, Arabidopsis (o plantă) are un genom mai mic în comparație cu Drosophila, musca fructului care are de două ori mai multe gene. Interesant este că dimensiunea genomului Arabidopsisului este similară cu cea a oamenilor, sugerând că dimensiunea genomului nu este un indicator al complexității sau al statutului evolutiv.

secvențierea ADN și synteny

Synteny este o metodă prin care genele sunt aranjate în blocuri similare între specii pentru a identifica regiuni similare și diferite. Gradul de similitudine și neasemănare poate varia de-a lungul cromozomilor. De exemplu, cromozomul 20 al oamenilor corespunde aproape complet celui de-al doilea cromozom al mouse-ului.

în mod similar, al șaptesprezecelea cromozom al oamenilor corespunde cu cromozomul 11 al șoarecelui. Astfel, analiza poate arăta modul în care modificările cromozomiale care s-au întâmplat în cromozomii șoarece și uman de când s-au abătut de la un strămoș comun cu aproape 75-80 de milioane de ani în urmă.

analiza ADN omologă

o altă metodă utilizată în genomica comparativă este analiza omologică, unde cromozomii omologi ai diferitelor specii sunt aliniați. De exemplu, într-un studiu, gena pentru enzima piruvat kinază la om a fost aliniată cu secvența enzimatică omoloagă sub formă de câine, șoarece, pui și pește zebră (printre altele) și, ulterior, au fost reprezentate regiunile cu similitudine ridicată a secvenței.

cum ar fi analiza a arătat o similitudine ridicată în secvențele enzimatice ale omului și macacului (un primat), în timp ce puiul și peștele zebră au arătat similitudine doar în regiunile de codificare. O astfel de analiză poate fi utilizată pentru a afla care caracteristici genomice au fost păstrate pe parcursul evoluției și, invers, care caracteristici s-au diversificat.

distanța filogenetică

distanța filogenetică este o caracteristică non-parametrică utilizată pentru a măsura gradul de separare între două organisme. Acest parametru se bazează pe numărul de modificări de secvență care s-au acumulat pe o perioadă de ani sau generații. Această distanță este invers proporțională cu asemănarea secvenței dintre organisme-adică mai puțin asemănarea secvenței, mai mult este distanța filogenetică dintre ele.

pe distanțe filogenetice mai lungi (cum ar fi un miliard de ani) de când organismele s-au separat, pot fi adunate doar inferențe generale. Cu toate acestea, pentru distanțe filogenetice mai apropiate, cum ar fi 50-200 de milioane de ani de la separare, ADN-ul funcțional și nefuncțional poate fi discriminat, ceea ce poate duce ulterior la identificarea regiunilor de codificare, ARN-urilor necodificate, regiunilor de reglementare etc.

pentru distanțe filogenetice mai mici de 5 milioane de ani, diferențele de secvență pot fi utilizate pentru a deduce diferențe mai mici și subtile în formă și formă. Prin urmare, diferențele genomice comparative pot oferi o mulțime de informații puternice.

avantajele genomicii comparative

genomurile Comparative au condus la perspective interesante, cum ar fi faptul că genomul uman și musca fructelor împărtășesc 60% din genele lor. De asemenea, aproape două treimi din genele canceroase au gene omoloage în zbura fructelor. Astfel de rezultate au un impact profund asupra cercetării sănătății umane. În afară de sănătate, are implicații și în diverse domenii precum agricultura, biotehnologia, zoologia, biologia conservării etc.

Lectură suplimentară

• tot conținutul genomicii
• ce este genomica?
• secvențierea următoarei generații: elementele de bază
• analiza genomului
• cât de importantă este variația Intronică?

scris de

Dr.Surat P

Dr. Surat a absolvit un doctorat în biologie celulară și Mecanobiologie de la Institutul de cercetări fundamentale Tata (Mumbai, India) în 2016. Înainte de doctorat, Surat a studiat pentru un Bachelor of Science (B.Sc.) diplomă în zoologie, în timpul căreia a primit o bursă de vară a Academiei indiene de științe pentru a studia proteinele implicate în SIDA. Ea produce articole de lung metraj pe o gamă largă de subiecte, cum ar fi etica medicală, manipularea datelor, pseudoștiința și superstiția, educația și evoluția umană. Este pasionată de comunicarea științifică și scrie articole care acoperă toate domeniile științelor vieții.

Citate