ژنومیک تطبیقی: تفاوت میان نسخه‌ها

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
تفاوت جدیدتر ←
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
دیداریویکی‌متن
M30m (بحث | مشارکت‌ها)
۴۲ ویرایش‌ها
ایجاد شده توسط ترجمهٔ صفحهٔ «Comparative genomics»
(بدون تفاوت)

نسخهٔ ‏۳۰ دسامبر ۲۰۱۶، ساعت ۰۹:۱۷

کل ژنوم تراز یک روش معمولی در مقایسه ژنومیک است. این هم ترازی از هشت يرسينيا باکتری با ژنوم نشان می دهد 78 محلی خط مستقیم واقع شونده بلوک های حفاظت شده میان هشت گونهاست. هر کروموزوم گذاشته شده است به صورت افقی و همولوگ بلوک در هر ژنوم نشان داده شده است که عینا رنگی نواحی مرتبط در سراسر ژنوم. مناطق که در حال معکوس نسبت به Y. pestis کیم منتقل شده زیر یک ژنوم مرکز محور است.[۱]

Comparative genomics یک زمینه تحقیقات بیولوژیکی است که در آن ژنومی ویژگی های مختلف موجودات زنده مقایسه می شوند.[۲][۳] ژنومی ویژگی های ممکن است شامل DNA توالیهای ژنبا ژن سفارشهای نظارتی توالیو دیگر ژنومیک ساختاری نشانه.[۳] در این شاخه از ژنومیکتمام یا بخش بزرگی از ژنوم ناشی از ژنوم پروژه نسبت به مطالعه اساسی بیولوژیکی شباهت ها و تفاوت به عنوان به خوبی به عنوان تکاملی روابط بین موجودات زنده.[۲][۴][۵] عمده اصل ژنومیک مقایسه ای است که ویژگی های مشترک از دو موجودات را اغلب کد گذاری شده در DNA است که تکاملی حفاظت شده بین آنها را.[۶] بنابراین مقایسه ای ژنومی روش شروع با ساخت نوعی از هم ترازی از ژنوم توالی و به دنبال orthologous دنباله (دنباله که به اشتراک گذاری یک مشترک نسب) در تراز وسط قرار دارد ژنوم و چک کردن تا چه حد کسانی که توالی حفاظت شده است. بر اساس این ژنوم و تکامل مولکولی استنباط هستند و این ممکن است به نوبه خود قرار داده و در این زمینه به عنوان مثال فنوتيپی تکامل یا ژنتیک جمعیت.[۷]

عملا آغاز شده به عنوان به زودی به عنوان کل ژنوم از دو ارگانیسم های موجود شد (که ژنوم باکتری هموفیلوس و مايکوپلاسما ژنيتاليوم) در سال 1995 ژنومیک مقایسه ای است که در حال حاضر یک جزء استاندارد تجزیه و تحلیل از هر ژنوم توالی.[۲][۸] با انفجار در تعدادی از پروژه ژنوم با توجه به پیشرفت در توالی DNA فن آوری به ویژه نسل بعدی توالی روش در اواخر 2000s این زمینه تبدیل شده است پیچیده تر ساخت این امکان را برای مقابله با بسیاری از ژنوم در یک مطالعه است.[۹] مقایسه ژنتیک نشان داده است سطح بالایی از شباهت بین از نزدیک مربوط به موجودات زنده مانند انسان و شامپانزهو جای تعجب بیشتر شباهت بین ظاهر دوری مربوط به موجودات زنده مانند انسان و مخمر ساکارومایسز سرويزيه.[۴] همچنین نشان داد که افراطی تنوع ژن ترکیب های مختلف تکاملی رده.[۸]

اصول تکاملی

یکی از شخصیت های زیست شناسی, تکامل, نظریه تکاملی نیز نظری بنیاد comparative genomics و در همان زمان نتایج حاصل از مقایسه ژنومیک کم سابقه غنی و توسعه یافته نظریه تکامل است. هنگامی که دو یا بیشتر از ژنوم توالی هستند در مقایسه با, شما می توانید تکاملی روابط توالی در یک درخت فیلوژنتیک. بر اساس انواع بیولوژیکی ژنوم اطلاعات و مطالعه عمودی و افقی تکامل فرآیندهای یکی می تواند درک نقاط حیاتی ژن و ساختار نظارتی خود را تابع. اما در یک ژنوم حدود 1.5% ~ 14.5 درصد از ژن های مربوط به "جانبی مهاجرت پدیده" یعنی انتقال ژن بين جمعيت است که می تواند وجود داشته باشد در همان زمان. بنابراین تفاوت در توالی هیچ ربطی به تکامل است.

شباهت مرتبط با ژنوم اساس comparative genomics. اگر دو موجودات اخیر جد مشترک, تفاوت بین دو گونه ژنوم در حال تکامل از اجداد ژنوم. نزدیک ارتباط بین دو موجودات بالاتر شباهت بین ژنوم خود را. در صورت وجود ارتباط نزدیک بین آنها و سپس ژنوم خود را نمایش داده خواهد شد یک خطی رفتار (synteny) یعنی تمام یا بعضی از توالی ژنتیکی هستند محافظت می کنند. بنابراین توالی ژنوم را می توان مورد استفاده برای شناسایی ژن تابع با تجزیه و تحلیل خود را همسانی (دنباله شباهت) به ژن شناخته شده تابع.

انسانی FOXP2 ژن و تکاملی حفاظت از محیط زیست نشان داده شده است در چندین تراز (در پایین شکل) در این تصویر از UCSC ژنوم مرورگر. توجه داشته باشید که حفاظت تمایل به خوشه در اطراف برنامه نویسی مناطق (اگزون).

Comparative genomics سوء استفاده هر دو شباهت و تفاوت های موجود در پروتئینهای RNAو مقررات مناطق مختلف موجودات زنده برای پی بردن به چگونگی انتخاب عمل کرده است پس از این عناصر است. این عناصر که مسئول شباهت بين گونه باید حفظ شود از طریق زمان (تثبیت انتخاب) در حالی که این عناصر مسئول تفاوت میان گونه باید واگرا (مثبت انتخاب). در نهایت این عناصر که بی اهمیت به موفقیت تکاملی موجود زنده خواهد بود unconserved (انتخاب خنثی است).

یکی از اهداف مهم در این زمینه این است که شناسایی مکانیسم های یوکاریوتی ژنوم و تکامل است. با این حال اغلب پیچیده و تعدد حوادث که در طول تاریخ از فرد دودمان ترک تنها تحریف و سوار آثار در ژنوم هر موجود زنده است. به این دلیل ژنومیک مقایسه ای مطالعات از مدل موجودات زنده (به عنوان مثال مدل Caenorhabditis elegans و از نزدیک مربوط به Caenorhabditis briggsae) از اهمیت زیادی برای پیشبرد درک ما از کلی مکانیسم تکامل است.[۱۰][۱۱]

روش‌ها

روش های محاسباتی برای مقایسه ژنوم به تازگی تبدیل به یک مشترک موضوع تحقیق در علوم کامپیوتر. یک مجموعه ای از مطالعات موردی و تظاهرات در حال رشد است اعم از کل ژنوم مقایسه بیان ژن تجزیه و تحلیل.[۱۲] این افزایش یافته است مقدمه ای از ایده های مختلف از جمله مفاهیم از سیستم ها و کنترل اطلاعات تئوری رشته ها تجزیه و تحلیل و داده کاوی.[۱۳] آن پیش بینی شده است که روش های محاسباتی تبدیل خواهد شد و باقی می ماند یک استاندارد موضوع برای پژوهش و آموزش در حالی که چندین دوره آغاز خواهد شد و آموزش دانش آموزان برای تسلط به هر دو موضوع است.[۱۴]

ابزار

محاسباتی ابزار برای تجزیه و تحلیل توالی کامل ژنوم در حال توسعه به سرعت با توجه به در دسترس بودن مقدار زیادی از داده های ژنومی. در همان زمان تحلیل تطبیقی ابزار در حال پیشرفت و بهبود است. در چالش ها در مورد این تجزیه و تحلیل آن بسیار مهم است به تجسم مقایسه نتایج.[۱۵]

تجسم توالی حفاظت کار سختی نیست, مقایسه توالی تجزیه و تحلیل. به عنوان ما می دانیم که آن را بسیار ناکارآمد به بررسی تراز طولانی نواحی ژنومی به صورت دستی. اینترنت مبتنی بر ژنوم مرورگرهای ارائه بسیاری از ابزار مفید برای بررسی توالی ژنومی با توجه به یکپارچه سازی تمام توالی های مبتنی بر اطلاعات بیولوژیکی در نواحی ژنومی. هنگامی که ما استخراج مقدار زیادی از مربوطه داده های زیستی آنها می تواند بسیار آسان برای استفاده و کمتر وقت گیر است.[۱۵]

  • UCSC مرورگر: این سایت شامل توالی مرجع و کار پیش نویس مجموعه به صورت یک مجموعه بزرگی از ژنوم است.[۱۶]
  • Ensembl: Ensembl پروژه تولید ژنوم پایگاه داده برای مهره داران و دیگر یوکاریوتی گونه می کند و این اطلاعات آزادانه در دسترس آنلاین.[۱۷]
  • MapView: نقشه بیننده فراهم می کند طیف گسترده ای از ژنوم نقشه برداری و تعیین توالی داده است.[۱۸]
  • ویستا یک مجموعه جامع و برنامه و پایگاه داده برای تجزیه و تحلیل مقایسه ای از توالی های ژنومی. آن ساخته شده بود به تجسم نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل مقایسه ای بر اساس DNA صف بندی. ارائه اطلاعات مقایسه ای تولید شده توسط ویستا به راحتی می توانید کت و شلوار کوچک و بزرگ مقیاس داده است.[۱۹]

یک مزیت استفاده از ابزار آنلاین است که این وب سایت در حال توسعه و به روز رسانی به طور مداوم. هستند بسیاری از تنظیمات جدید و مطالب را می توان آنلاین استفاده می شود به بهبود بهره وری.[۱۵]

برنامه های کاربردی

کشاورزی

کشاورزی یک زمینه که درو مزایای comparative genomics. شناسایی جایگاه نفع ژن یک گام کلیدی در پرورش محصولات کشاورزی است که بهینه سازی شده برای بیشتر عملکرد هزینه-بهره وری و کیفیت و مقاومت در برابر بیماری است. برای مثال یک ژنوم گسترده انجمن مطالعه انجام شده در 517 برنج تودههای بومی نشان داد 80 جایگاه همراه با چند دسته از صفات زراعی و عملکرد مانند وزن هزار دانه با آميلوز محتوا و تحمل به خشکی. بسیاری از جایگاه قبلا uncharacterized.[۲۰] نه تنها این روش قدرتمند آن نیز سریع است. قبلی روش های شناسایی ژنی مرتبط با صفات زراعی و عملکرد مورد نیاز چندین نسل از دقت نظارت پرورش از پدر و مادر گونه تلاش زمانبر است که غیر ضروری است برای مقایسه ای ژنومی مطالعات.[۲۱]

پزشکی

رشته پزشکی نیز از مطالعه تطبیقی ژنتیک. Vaccinology به طور خاص دارای تجربه مفید پیشرفت در تکنولوژی با توجه به ژنومی به روش مشکلات. در یک روش شناخته شده به عنوان معکوس vaccinologyمحققان می توانید کشف نامزد آنتی ژن برای تولید واکسن با تجزیه و تحلیل ژنوم از یک عامل بیماری زا یا یک خانواده از عوامل بیماری زا.[۲۲] استفاده از ژنومیک مقایسه ای رویکرد تجزیه و تحلیل ژنوم چندین مرتبط با عوامل بیماری زا می تواند منجر به توسعه واکسن که multiprotective. یک تیم از محققان شاغل چنین رویکردی به ایجاد یک واکسن جهانی برای استرپتوکوک گروه Bدر یک گروه از باکتری ها مسئول شدید نوزادان عفونت است.[۲۳] تطبیقی ژنتیک نیز می تواند مورد استفاده برای تولید ویژگی برای واکسن در برابر عوامل بیماری زا است که از نزدیک مربوط به وجود میکروارگانیسم ها. برای مثال محققان با استفاده از مقایسه ای ژنومی و تحلیل وجود و بیماری زا سویه های E. coli برای شناسایی پاتوژن خاص ژن به عنوان پایه ای برای پیدا کردن آنتی ژن است که در نتیجه پاسخ ایمنی بدن در برابر بیماری زا سويه اما نه وجود ، [۲۴]

تحقیقات

مقایسه ژنومیک نیز باز می شود تا راه های جدید در مناطق دیگر از تحقیقات است. به عنوان توالی DNA تکنولوژی تبدیل شده است در دسترس تر تعداد توالی ژنوم رشد کرده است. با افزایش مخزن موجود داده های ژنومی با قدرت مقایسه ای ژنومی استنباط رشد کرده است به عنوان به خوبی. قابل توجه مورد از این افزایش قدرت یافت می شود در سال های اخیر تحقیقات پستانداران است. مقایسه ای ژنومی روش اجازه داده اند محققان به جمع آوری اطلاعات در مورد تنوع ژنتیکی دیفرانسیل بیان ژن و تکاملی و پویایی در پستانداران است که غیر قابل تشخیص با استفاده از داده های قبلی و روش ها.[۲۵] The Great Ape پروژه ژنوم استفاده می شود مقایسه ای ژنومی روش به منظور بررسی تنوع ژنتیکی با اشاره به شش میمون بزرگ , گونه, پیدا کردن سطوح سالم از تنوع در استخر ژن خود را با وجود کاهش اندازه جمعیت.[۲۶] مطالعه دیگری نشان داد که الگوهای متیلاسیون DNA که شناخته شده تنظیم ساز و کاری برای بیان ژن متفاوت در قشر از انسان ها در مقابل شمپانزه ها و دخیل این تفاوت تکاملی واگرایی دو گونه است.[۲۷]

جستارهای وابسته

منابع

  1. ↑ "Dynamics of Genome Rearrangement in Bacterial Populations". PLOS Genetics. 4 (7): e1000128. 2008. doi:10.1371/journal.pgen.1000128.
  2. ↑ ۲٫۰ ۲٫۱ ۲٫۲ Touchman, J. (2010). "Comparative Genomics". Nature Education Knowledge. 3 (10): 13. Retrieved 2014-01-02.
  3. ↑ ۳٫۰ ۳٫۱ Xia, X. (2013). Comparative Genomics. Heidelberg: Springer. ISBN 978-3-642-37145-5.
  4. ↑ ۴٫۰ ۴٫۱ Russel, P.J.; Hertz, P.E.; McMillan, B. (2011). Biology: The Dynamic Science (2nd ed.). Belmont, CA: Brooks/Cole. pp. 409–410.
  5. ↑ Primrose, S.B.; Twyman, R.M. (2003). Principles of Genome Analysis and Genomics (3rd ed.). Malden, MA: Blackwell Publishing.
  6. ↑ Hardison, R.C. (2003). "Comparative genomics". PLoS Biology. 1 (2): e58. doi:10.1371/journal.pbio.0000058. PMC 261895. PMID 14624258.
  7. ↑ Ellegren, H. (2008). "Comparative genomics and the study of evolution by natural selection". Molecular Ecology. 17 (21): 4586–4596. doi:10.1111/j.1365-294X.2008.03954.x.
  8. ↑ ۸٫۰ ۸٫۱ Koonin, E.V.; Galperin, M.Y. (2003). Sequence - Evolution - Function: Computational approaches in comparative genomics. Dordrecht: Springer Science+Business Media.
  9. ↑ Hu, B.; Xie, G.; Lo, C.-C.; Starkenburg, S. R.; Chain, P. S. G. (2011). "Pathogen comparative genomics in the next-generation sequencing era: genome alignments, pangenomics and metagenomics". Briefings in Functional Genomics. 10 (6): 322–333. doi:10.1093/bfgp/elr042.{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:نام‌های متعدد:فهرست نویسندگان (link)
  10. ↑ Stein LD; et al. (2003). "The genome sequence of Caenorhabditis briggsae: a platform for comparative genomics". PLoS Biology. 1 (2): E45. doi:10.1371/journal.pbio.0000045. PMC 261899. PMID 14624247.
  11. ↑ "Newly Sequenced Worm a Boon for Worm Biologists". PLoS Biology. 1 (2): e4–e4. 2003. doi:10.1371/journal.pbio.0000044.
  12. ↑ Introduction to Computational Genomics. Cambridge University Press. 2006. ISBN 0-521-67191-4.
  13. ↑ Pratas, D; Silva, R; Pinho, A; Ferreira, P (May 18, 2015). "An alignment-free method to find and visualise rearrangements between pairs of DNA sequences". Scientific Reports (Nature Publishing Group). 5: 10203. Bibcode:2015NatSR...5E0203P. doi:10.1038/srep10203. PMID 25984837.
  14. ↑ Via, Allegra; Javier De Las Rivas; Teresa K. Attwood; David Landsman; Michelle D. Brazas; Jack A. M. Leunissen; Anna Tramontano; Maria Victoria Schneider (2011-10-27). "Ten Simple Rules for Developing a Short Bioinformatics Training Course". PLoS Comput Biol. 7 (10): e1002245. Bibcode:2011PLSCB...7E2245V. doi:10.1371/journal.pcbi.1002245. Retrieved 2011-12-03.
  15. ↑ ۱۵٫۰ ۱۵٫۱ ۱۵٫۲ Bergman NH, ed. (2007). Comparative Genomics: Volumes 1 and 2. Totowa (NJ): Humana Press. ISBN 978-193411-537-4. PMID 21250292.
  16. ↑ "UCSC Browser".
  17. ↑ "Ensembl Genome Browser".
  18. ↑ "Map Viewer".
  19. ↑ "VISTA tools".
  20. ↑ Huang XH; et al. (2010). "Genome-wide association studies of 14 agronomic traits in rice landraces". Nature Genetics. 42 (11): 961-U76. doi:10.1038/ng.695.
  21. ↑ "Crop genomics: advances and applications". Nature Reviews Genetics. 13 (2): 85–96. 2012. doi:10.1038/nrg3097.
  22. ↑ "Developing vaccines in the era of genomics: a decade of reverse vaccinology". Clinical Microbiology and Infection. 18 (SI): 109–116. 2012. doi:10.1111/j.1469-0691.2012.03939.x.
  23. ↑ Maione D; et al. (2005). "Identification of a Universal Group B Streptococcus Vaccine by Multiple Genome Screen". Science. 309 (5731): 148–150. Bibcode:2005Sci...309..148M. doi:10.1126/science.1109869.
  24. ↑ Rasco DA; et al. (2008). "The pangenome structure of Escherichia coli: Comparative genomic analysis of E-coli commensal and pathogenic isolates". Journal of Bacteriology. 190 (20): 6881–6893. doi:10.1128/JB.00619-08.
  25. ↑ "APPLICATIONS OF NEXT-GENERATION SEQUENCING Comparative primate genomics: emerging patterns of genome content and dynamics". Nature Reviews Genetics. 15 (5): 347–359. 2014. doi:10.1038/nrg3707.
  26. ↑ Prado-Martinez J; et al. (2013). "Great ape genetic diversity and population history". Nature. 499 (7459): 471–475. Bibcode:2013Natur.499..471P. doi:10.1038/nature12228.
  27. ↑ "Divergent Whole-Genome Methylation Maps of Human and Chimpanzee Brains Reveal Epigenetic Basis of Human Regulatory Evolution". The American Journal of Human Genetics. 91 (3): 455–465. 2012. doi:10.1016/j.ajhg.2012.07.024.

بیشتر بخوانید

برگرفته از «https://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=ژنومیک_تطبیقی&oldid=18621716»