دانشنامه اجزای دی‌ان‌ای: تفاوت میان نسخه‌ها

دانشنامهٔ اجزای‌ دی‌ان‌ای (ان‌کد)
محتوا
توضیح	پایگاه همهٔ داده‌های ژنوم انسان
تماس
مرکز پژوهش	دانشگاه استنفورد
آزمایشگاه	مرکز فن آوری ژنوم استنفورد: آزمایشگاه چری؛ پیشتر: دانشگاه کالیفرنیا، سانتا کروز
پدیدآوران	Cricket Alicia Sloan
استناد ابتدایی	PMID 26980513
تاریخ انتشار	۲۰۱۰؛ ۱۴ سال پیش
دسترسی
وب‌گاه	encodeproject.org

تفاوت جدیدتر ←

محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده

دیداریویکی‌متن

درخط

نسخهٔ ‏۱۶ دسامبر ۲۰۱۶، ساعت ۰۱:۵۶

دانش‌نامهٔ عنصری دی‌ان‌ای یا ان‌کد، ویا دانشنامهٔ اجزای‌ دی‌ان‌ای، (به انگلیسی: ENCODE)، کوتاه‌شدهٔ (Encyclopedia of DNA Elements) و خود به معنی رمزنویسی، یک پروژهٔ پژوهشی دولتی است که توسط مؤسسه ملی تحقیقات ژنوم انسان ایالات متحده آمریکا (NHGRI ان‌اچ‌جی‌آرآی) در سپتامبر ۲۰۰۳ راه‌اندازی شده‌است.^[۲]^[۳]^[۴]^[۵]^[۶] (Genomic Research), این پروژه در آغاز به عنوان یک پیگیری برای پروژه ژنوم انسان به اجرا گذاشته‌شد. هدف پروژهٔ ان‌کد شناسایی همهٔ عناصر عملکردی در ژنوم انسان است.

کنسرسیومی از گروه‌های پژوهشی سراسر جهان در این پروژه فعالیت دارند، و داده‌های به دست آمده از این پروژه از راه پایگاه داده‌های عمومی قابل دسترسی است. این پروژه هم‌اکنون سرگرم پایان دادن به فاز سوم خود است، و برای اجرای مرحلهٔ چهارم آن پروژه تمدید خواهد شد.^[۷]

انگیزه و اهمیت

برآورد شده که انسان‌ها در حدود ۲۰٫۰۰۰ ژن کد کنندهٔ پروتئین دارند، که در حدود ۱٫۵٪ از دی‌ان‌ای در ژنوم انسان را تشکیل می‌دهد. هدف اصلی پروژهٔ ان‌کد تعیین نقش مولفه‌های باقی مانده از ژنوم است؛ که بسیاری از آن‌ها؛ به شیوهٔ سنتی، به عنوان "دی‌ان‌ایِ ناخواسته" یا ("junk DNA") «آشغال» در نظر گرفته شده‌اند. فعالیت و بیان ژن‌های کد کنندهٔ پروتئین را می‌توان با گونه‌های اجزای دی‌ان‌ای، مانند پروموتر، توالی‌های تنظیمی رونویسی، و مناطق ساختاری کروماتین، و اصلاح هیستون آن‌ها تلفیق کرد. تصور می‌شود که تغییرات در تنظیم فعالیت ژن می‌تواند تولید فرآیندهای پروتئین و یاخته (سلول) را مختل و منجر به بیماری شود. (ان‌کد: سابقه و هدف پروژه). تعیین محل این عناصر نظارتی و چگونه آنها رونویسی ژن را تحت تأثیر قرار می‌دهند می‌تواند پیوند بین تغییرات در بیان ژنهای خاص و شکل‌گیری بیماری را نشان دهد. [۸]

رمزگذاری ان‌کد نیز به عنوان یک منبع جامع اجازه می‌دهد تا جامعهٔ علمی برای درک بهتری از این که چگونه ژنوم می‌تواند سلامت انسان را تحت تأثیر قرار دهد، و برای «تحریک توسعهٔ درمان‌های جدید برای پیشگیری و درمان این بیماری‌ها» در نظر گرفته شده‌است. [۳]

کنسرسیوم ان‌کد

کنسرسیوم ان‌کد است در درجهٔ اول از دانشمندانی که هزینهٔ خدماتشان توسط مؤسسه ملی تحقیقات ژنوم انسان (NHGRI) تأمین می‌شود تشکیل شده‌است. دیگر شرکت کنندگان در کمک به این پروژه یا به کنسرسیوم فرا خوانده شده‌اند و یا تجزیه و تحلیل گران کار گروه هستند.

فاز آزمایشی شامل هشت گروه تحقیقاتی و دوازده گروه شرکت کننده در فاز توسعهٔ فناوری ان‌کد (پروژه پایلوت ان‌کد: شرکت کنندگان و پروژه) است. پس از سال ۲۰۰۷، تا پایان فاز آزمایشی تعداد شرکت کنندگان به ۴۴۰ دانشمند از ۳۲ آزمایشگاه در سراسر جهان رسید. در حال حاضر این کنسرسیوم متشکل از مراکز مختلف است که کارهای مختلفی را انجام می‌دهند. شرکت کنندگان ان‌کد و پروژه:

کانون‌های تولید ان‌کد
مرکز هماهنگی داده ان‌کد
مرکز تجزیه و تحلیل داده‌های ان‌کد
تجزیه و تحلیل محاسباتی جوایز ان‌کد
تلاش توسعه فناوری ان‌کد

هستند.

پروژهٔ ان‌کد

ان‌کد هم‌اکنون در سه مرحله در حال انجام است: فاز آزمایشی و فن‌آوری مرحلهٔ توسعه، که به طور هم‌زمان آغاز شدند. [۹] و فاز تولید. مرحله چهارم در فوریه سال ۲۰۱۷ آغاز خواهد گردید.

هدف از فاز آزمایشی شناسایی مجموعه‌ای از روش‌هایی بود که در ترکیب، می‌توانند برای اعمال مقرون به صرفهٔ دقیق و به طور جامع و مشخص مناطق گستردهٔ ژنوم انسان به کار گرفته شوند. فاز آزمایشی برای فاش شکاف‌ها و کمبودها در مجموعهٔ ابزار موجود روز برای تشخیص توالی کاربردی، و همچنین برای آزمودن این که آیا برخی از روش‌های مورد استفادهٔ موجود برای استفاده در مقیاس‌های بزرگ ناکارآمد و یا نامناسب نباشند. برخی از این مشکلات تا به حال در تکنولوژی رمزگذاری مرحله توسعه، تاکنون با ایجاد آزمایشگاه جدید و روش‌های محاسباتی که توانایی برای شناسایی توالی کاربردی شناخته شده و یا با کشف عناصر ژنومی کاربردی جدید توجه و رسیدگی شده‌است. نتایج حاصل از دو مرحلهٔ اول بهترین مسیر پیش‌رفت را برای تجزیه و تحلیل ۹۹٪ باقی مانده از ژنوم انسان در مرحلهٔ تولید جامع به صورت مقرون به صرفه و کارآمد تعیین کرد.^[۳]

فاز نخست پروژهٔ ان‌کد: پروژهٔ آزمایشی

فاز آزمایشی با روش‌های موجود توالی ژنوم انسان را به دقت تست و آن را در مقایسه با بخش تعریف شده‌ای از توالی ژنوم انسان تجزیه و تحلیل کرد. این کار به صورت یک کنسرسیوم باز برگزار شد و محققان با پیشینه‌های گوناگون و کارشناسی‌های مختلفی را برای ارزیابی شایستگی نسبی هر یک از مجموعه‌ای متنوع از تکنیک‌ها، فن آوری‌ها و استراتژی‌ها به دور هم آورد. همزمان فاز توسعه فن‌آوری این پروژه با هدف توسعهٔ روش‌های جدید با توان بالا برای شناسایی عناصر عملکردی به کار پرداخت. هدف از این تلاش شناسایی مجموعه‌ای از روش‌هایی که به شناسایی جامع از تمام عناصر عملکردی در ژنوم انسان را امکان‌پذیر می‌سازد بود. از طریق پروژه آزمایشی ان‌کد، مؤسسه ملی تحقیقات ژنوم انسانی (NHGRI ان‌اچ‌جی‌آرآی) ارزیابی توانایی‌های روش‌های مختلف را برای تلاش برای تجزیه و تحلیل کل ژنوم انسان و برای پیدا کردن شکاف‌ها در توانایی شناسایی اجزای عملکردی در توالی ژنی را بررسی کرد.

روند پروژه آزمایشی رمزگذاری درگیر تعاملات نزدیک بین دانشمندان محاسباتی و تجربی برای ارزیابی تعدادی از روش‌های برای حاشیه نویسی ژنوم انسان است. مجموعه‌ای از حوزه‌ها که در حدود ۱٪ (30 MB) از ژنوم انسان را نمایندگی می‌کرد به عنوان هدف برای پروژهٔ آزمایشی انتخاب شد و با تمام پژوهش‌گران ان‌کد پروژه آزمایشی بررسی شد. همه داده‌های تولید شده توسط شرکت کنندگان ان‌کد در این مناطق به سرعت در پایگاه داده‌های عمومی منتشر شد.^[۵]^[۸]

انتخاب هدف

برای استفاده در پروژهٔ آزمایشی ان‌کد، حوزه‌های تعریف شده از ژنوم انسان - مربوط به ۳۰ مگابیت، تقریباً ۱٪ از کل ژنوم انسان - انتخاب شدند. این حوزه‌ها به عنوان پایه و اساسی که در آن به آزمایش و ارزیابی اثربخشی و کارایی مجموعه‌ای متنوع از روش‌ها و فن‌آوری‌ها برای پیدا کردن عناصر مختلف عملکردی در DNA انسان به کار گرفته شده است.

قبل از شروع به انتخاب هدف، تصمیم گرفته شد که ۵۰ درصد از ۳۰ مگابیت از پی‌گیری را به صورت دستی انتخاب شوند در حالی که دنباله باقی مانده به طور تصادفی انتخاب شده‌اند. دو معیار اصلی برای نتخاب حوزه‌ها در نظر گرفته شده بودند: ۱) حضور «ژن به خوبی مطالعه شده» و یا به عبارت دیگر «عناصر توالی شناخته شده»، و ۲) وجود مقدار قابل توجهی از داده‌های توالی نسبی. در مجموع ۱۴٫۸۲ مگابیت از توالی با شیوهٔ دستی با استفاده از این رویکرد جمع‌آوری شد، که متشکل از ۱۴ هدف بودند و اندازه‌های محدودهٔ آن‌ها از ۵۰۰ کیلوبایت تا ۲ مگابایت بود.

۵۰٪ باقی مانده از ۳۰ مگابایت متشکل از سی هدف، از حوزه‌های ۵۰۰ کیلوبایتی با توجه به یک استراتژی تصادفی نمونه گیری طبقه‌ای و بر اساس تراکم ژن و سطح حفاظت از غیر اگزونی انتخاب شده بودند. تصمیم به استفاده از این معیارهای ویژه به منظور اطمینان یابی از نمونه‌برداری خوبی از؛ نواحی ژنومی با تقاوت‌های گسترده‌ای در محتوای آنها، از ژن‌ها، و دیگر عناصر عملکردی که ازآن ساخته شده‌اند بود.

در مجموع از نه قشر، از هر طبقه، سه منطقه به صورت تصادفی برای پروژه آزمایشی انتخاب شدند. برای کسانی که قشرها کمتر توسط می‌دارد کتابچه راهنمای کاربر، یک منطقه چهارم، انتخاب شد و در نتیجه در مجموع ۳۰ منطقه. برای همه قشرها، یک «پشتیبان» منطقه برای استفاده در صورت بروز مشکل فنی پیش بینی نشده تعیین شد.

نتیجه‌های فاز آزمایشی

فاز آزمایشی با موفقیت به پایان رسید و نتایج به دست آمده در ژوئن ۲۰۰۷ در نیچر منتشر شد^[۹] و در یک مسئله خاص از تحقیقات ژنوم؛ [۱۲] نتایج در این مقاله برای اولین بار منتشر دانش جمعی در مورد عملکرد ژنوم انسان در چندین پیشرفته عمده ذکر مناطق، از جمله در برجسته زیر است:^[۱۰]

فاز دوم پروژهٔ ان‌کد

جستارهای وابسته

منابع

↑ Hong EL, Sloan CA, Chan ET, Davidson JM, Malladi VS, Strattan JS, Hitz BC, Gabdank I, Narayanan AK, Ho M, Lee BT, Rowe LD, Dreszer TR, Roe GR, Podduturi NR, Tanaka F, Hilton JA, Cherry JM (January 2016). "Principles of metadata organization at the ENCODE data coordination center. (2016 update)". Nucleic Acids Res. 39 (Database issue): D871–5. doi:10.1093/database/baw001. PMC 4792520. PMID 26980513.
↑ Raney BJ, Cline MS, Rosenbloom KR, Dreszer TR, Learned K, Barber GP, Meyer LR, Sloan CA, Malladi VS, Roskin KM, Suh BB, Hinrichs AS, Clawson H, Zweig AS, Kirkup V, Fujita PA, Rhead B, Smith KE, Pohl A, Kuhn RM, Karolchik D, Haussler D, Kent WJ (January 2011). "ENCODE whole-genome data in the UCSC genome browser (2011 update)". Nucleic Acids Res. 39 (Database issue): D871–5. doi:10.1093/nar/gkq1017. PMC 3013645. PMID 21037257.
↑ ^۳٫۰ ^۳٫۱ The ENCODE Project Consortium (2004). "The ENCODE (ENCyclopedia Of DNA Elements) Project". Science.
↑ ENCODE Project Consortium (2011). Becker PB (ed.). "A User's Guide to the Encyclopedia of DNA Elements (ENCODE)". PLOS Biology. 9 (4): e1001046. doi:10.1371/journal.pbio.1001046. PMC 3079585. PMID 21526222.
↑ ^۵٫۰ ^۵٫۱ ENCODE Project Consortium, Birney E, Stamatoyannopoulos JA, Dutta A, Guigó R, Gingeras TR, Margulies EH, Weng Z, Snyder M, Dermitzakis ET, et al. (2007). "Identification and analysis of functional elements in 1% of the human genome by the ENCODE pilot project". Nature. 447 (7146): 799–816. Bibcode:2007Natur.447..799B. doi:10.1038/nature05874. PMC 2212820. PMID 17571346.
↑ Guigó R, Flicek P, Abril JF, Reymond A, Lagarde J, Denoeud F, Antonarakis S, Ashburner M, Bajic VB, Birney E, Castelo R, Eyras E, Ucla C, Gingeras TR, Harrow J, Hubbard T, Lewis SE, Reese MG (2006). "EGASP: The human ENCODE Genome Annotation Assessment Project". Genome Biology. 7: S2. doi:10.1186/gb-2006-7-s1-s2. PMC 1810551. PMID 16925836.
↑ "ENCODE Project". www.genome.gov. Retrieved 2016-05-13.
↑ ENCODE Program Staff (2012-10-18). "ENCODE: Pilot Project: overview". National Human Genome Research Institute.
↑ Weinstock GM (2007). "ENCODE: More genomic empowerment". Genome Research. 17 (6): 667–668. doi:10.1101/gr.6534207. PMID 17567987.
↑ ENCODE Program Staff (2012-02-19). "ENCODE: Pilot Project: Target Selection". National Human Genome Research Institute.

مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا. «ENCODE». در دانشنامهٔ ویکی‌پدیای انگلیسی، بازبینی‌شده در ۱۱ دسامبر ۲۰۱۶.}}

پیوند به بیرون

https://www.genome.gov/12513456/

[Sloan2016-1] Hong EL, Sloan CA, Chan ET, Davidson JM, Malladi VS, Strattan JS, Hitz BC, Gabdank I, Narayanan AK, Ho M, Lee BT, Rowe LD, Dreszer TR, Roe GR, Podduturi NR, Tanaka F, Hilton JA, Cherry JM (January 2016). "Principles of metadata organization at the ENCODE data coordination center. (2016 update)". Nucleic Acids Res. 39 (Database issue): D871–5. doi:10.1093/database/baw001. PMC 4792520. PMID 26980513.

[Raney2011-2] Raney BJ, Cline MS, Rosenbloom KR, Dreszer TR, Learned K, Barber GP, Meyer LR, Sloan CA, Malladi VS, Roskin KM, Suh BB, Hinrichs AS, Clawson H, Zweig AS, Kirkup V, Fujita PA, Rhead B, Smith KE, Pohl A, Kuhn RM, Karolchik D, Haussler D, Kent WJ (January 2011). "ENCODE whole-genome data in the UCSC genome browser (2011 update)". Nucleic Acids Res. 39 (Database issue): D871–5. doi:10.1093/nar/gkq1017. PMC 3013645. PMID 21037257.

[urlThe_ENCODE_(ENCyclopedia_Of_DNA_Elements)_Project-3] ۳٫۰ ^۳٫۱ The ENCODE Project Consortium (2004). "The ENCODE (ENCyclopedia Of DNA Elements) Project". Science.

[4] ENCODE Project Consortium (2011). Becker PB (ed.). "A User's Guide to the Encyclopedia of DNA Elements (ENCODE)". PLOS Biology. 9 (4): e1001046. doi:10.1371/journal.pbio.1001046. PMC 3079585. PMID 21526222.

[birney-5] ۵٫۰ ^۵٫۱ ENCODE Project Consortium, Birney E, Stamatoyannopoulos JA, Dutta A, Guigó R, Gingeras TR, Margulies EH, Weng Z, Snyder M, Dermitzakis ET, et al. (2007). "Identification and analysis of functional elements in 1% of the human genome by the ENCODE pilot project". Nature. 447 (7146): 799–816. Bibcode:2007Natur.447..799B. doi:10.1038/nature05874. PMC 2212820. PMID 17571346.

[6] Guigó R, Flicek P, Abril JF, Reymond A, Lagarde J, Denoeud F, Antonarakis S, Ashburner M, Bajic VB, Birney E, Castelo R, Eyras E, Ucla C, Gingeras TR, Harrow J, Hubbard T, Lewis SE, Reese MG (2006). "EGASP: The human ENCODE Genome Annotation Assessment Project". Genome Biology. 7: S2. doi:10.1186/gb-2006-7-s1-s2. PMC 1810551. PMID 16925836.

[7] "ENCODE Project". www.genome.gov. Retrieved 2016-05-13.

[urlENCODE:_Pilot_Project:_overview-8] ENCODE Program Staff (2012-10-18). "ENCODE: Pilot Project: overview". National Human Genome Research Institute.

[9] Weinstock GM (2007). "ENCODE: More genomic empowerment". Genome Research. 17 (6): 667–668. doi:10.1101/gr.6534207. PMID 17567987.

[urlENCODE:_Pilot_Project:_Target_Selection-10] ENCODE Program Staff (2012-02-19). "ENCODE: Pilot Project: Target Selection". National Human Genome Research Institute.

[۱]

[۲]

[۳]

[۴]

[۵]

[۶]

[۷]

[۸]

[۹]

[۱۰]