Vad är jämförande genomik?

av Dr. Surat P, ph.d. Recenserad av Dr. Tomislav Me Exceptionaltrovi, MD, Ph. D.

jämförande genomik är ett område av biologi där genomet av olika arter jämförs med varandra för att förstå evolutionära och molekylära skillnader mellan arter. Utvecklingen av låg kostnad, nästa generations sekvensering har möjliggjort analys av en uppsjö av relaterade genomer med hjälp av jämförande genomik. Denna artikel syftar till att beskriva de tekniker som används i jämförande genomik och deras fördelar/nackdelar.

Hoppa till:

• genomsekvensering och genom jämförelse
• DNA-sekvensering och synteny
• homolog DNA-analys
• fylogenetiskt avstånd
• fördelar med jämförande genomik

vrx /

genomsekvensering och genomjämförelse

genetisk information kodas av fyra nukleosider: adenin, cytosin, guanin och tymin. Att bestämma ordningen för dessa nukleosider i linjärt DNA utgör grunden för sekvensering. Tillsammans med det mänskliga genomet har genomerna av flera modellorganismer nu sekvenserats – inklusive schimpanser, möss, fruktflugor, Pufferfisk, rundmaskar, bakersjäst och bakterier. Totalt har genomerna av mer än 1000 prokaryota organismer och 1300 arter sekvenserats hittills.

det första steget i jämförande genomik är att jämföra allmänna egenskaper som: genomstorlek, antal gener och kromosomnummer. Till exempel har Arabidopsis (en växt) ett mindre genom jämfört med Drosophila, fruktflugan som har dubbelt så många gener. Intressant är att Genomstorleken hos Arabidopsis liknar människor, vilket tyder på att genomstorleken inte är en indikator på komplexitet eller evolutionär status.

DNA-sekvensering och synteny

Synteny är en metod genom vilken gener arrangeras i liknande block över arter för att identifiera liknande och olika regioner. Omfattningen av likhet och olikhet kan variera mellan kromosomerna. Till exempel motsvarar kromosom 20 hos människor nästan helt musens andra kromosom.

på samma sätt motsvarar den sjuttonde kromosomen hos människor med kromosom 11 hos musen. Således kan analys visa hur kromosomala förändringar som har hänt i mus och mänskliga kromosomer sedan de divergerade från en gemensam förfader för nästan 75-80 miljoner år sedan.

homolog DNA-analys

en annan metod som används i jämförande genomik är homologianalys, där homologa kromosomer av olika arter är inriktade. Till exempel i en studie var genen för enzympyruvatkinas hos människor anpassad till den homologa enzymsekvensformen hund, mus, kyckling och zebrafisk (bland andra), och därefter plottades regionerna med hög sekvenslikhet.

såsom analys visade hög likhet i enzymsekvenserna av människa och makak (en primat), medan kyckling och zebrafisk endast visade likhet i de kodande regionerna. Sådan analys kan användas för att hitta vilka genomiska egenskaper som har bevarats under evolutionens gång och omvänt vilka funktioner som har diversifierats.

fylogenetiskt avstånd

fylogenetiskt avstånd är en icke-parametrisk egenskap som används för att mäta graden av separation mellan två organismer. Denna parameter är baserad på antalet sekvensändringar som har ackumulerats under en period av år eller generationer. Detta avstånd är omvänt proportionellt mot sekvenslikheten mellan organismerna – dvs mindre sekvenslikheten, mer är det fylogenetiska avståndet mellan dem.

över längre fylogenetiska avstånd (som en miljard år) sedan organismerna separerade kan endast allmänna slutsatser samlas. För närmare fylogenetiska avstånd, såsom 50-200 miljoner år sedan separation, kan funktionellt och icke-funktionellt DNA diskrimineras, vilket senare kan leda till identifiering av kodande regioner, icke-kodande RNA, regleringsregioner etc.

för fylogenetiska avstånd mindre än 5 miljoner år kan sekvensskillnader användas för att härleda mindre och subtila skillnader i form och form. Därför kan jämförande genomiska skillnader ge mycket kraftfull information.

fördelar med jämförande genomik

jämförande Genom har lett till intressanta insikter, såsom att mänskligt genom och fruktfluga delar 60% av deras gener. Dessutom har nästan två tredjedelar av cancergenerna homologa gener i fruktflugan. Sådana resultat har en djupgående inverkan på människors hälsoforskning. Förutom hälsa har det också konsekvenser inom olika områden som jordbruk, bioteknik, zoologi, bevarandebiologi etc.

Vidare läsning

• allt Genomikinnehåll
• Vad är genomik?
• nästa generations sekvensering: grunderna
• genomanalys
• Hur viktig är Intronic Variation?

skriven av

Dr.Surat P

Dr. Surat tog en doktorsexamen i cellbiologi och Mekanobiologi från Tata Institute of Fundamental Research (Mumbai, Indien) 2016. Före sin doktorsexamen studerade Surat för en kandidatexamen (B.Sc.) examen i zoologi, under vilken hon var mottagare av en Indian Academy of Sciences Summer Fellowship för att studera proteinerna som är involverade i AIDs. Hon producerar artiklar om ett brett spektrum av ämnen, såsom medicinsk etik, datamanipulation, pseudovetenskap och vidskepelse, utbildning och mänsklig utveckling. Hon brinner för vetenskapskommunikation och skriver artiklar som täcker alla områden inom biovetenskap.

citat