Przydatne uwagi do projektu ludzkiego genomu (wyjaśnione na schemacie)

Przydatne uwagi do projektu ludzkiego genomu!

Human Genome Project to najbardziej ambitne i ekscytujące przedsięwzięcie naukowe człowieka. Projekt genomu ludzkiego jest zarządzany przez National Institute of Health i US Deptt. energii. W USA rozpoczęto prace nad tym projektem w 1990 r. Z determinacją do mapowania i sekwencjonowania całego zestawu chromosomów w ciągu 15 lat.

"Uzyskanie pełnej wiedzy na temat organizacji, struktury i funkcji ludzkiego genomu - główny plan każdego z nas - jest ogólnym celem Human Genome Project". W celu zsekwencjonowania trzech miliardów par zasad w ludzkim genomie, a następnie w latach 1990-200000 poddano analizie.

Wiele sekwencji w genomie jest wysoce powtarzalnych i nie ma żadnej oczywistej funkcji. To około 50% całkowitego DNA. Jak widać powyżej, nie jest to mała robota, a także frustrujące i frustrujące. To ambitny projekt.

Badania tego projektu będą prowadzone w trzech etapach:

(i) Mapowanie

(ii) Sekwencjonowanie

(iii) Analiza funkcjonalna

Mapowanie genetyki ludzkiej jest trudne z następujących powodów:

(i) Przyczyny etyczne

(ii) Długość cyklu rozrodczego wynosi tylko 15-16 lat.

(iii) Niemożność prowadzenia kontrolowanej hodowli.

Regularne oglądanie strategii wykorzystywanych do mapowania, rozbudowana automatyzacja sekwencjonowania i nowsze techniki mogą pomóc naukowcom w osiągnięciu celu.

Donnis Keller et.al. (1987) opisali pierwszą mapę RFLP ludzkiego genomu. Zidentyfikowali loci RFLP ze średnią odległością 10 centymorganów (cM). G. Craig Venter et.al. (1990) zamiast realizować strategię "Human Genome Project" polegającą na sekwencjonowaniu chromosomalnego DNA po jednej podstawie, wyizolowali cząsteczki mRNA, skopiowali te cząsteczki RNA do znaczników sekwencji DNA lub EST.

Zidentyfikowali ponad 8000 genów w latach 1990-1992. Dr Venter wraz z 70 naukowcami z Instytutu Badań Genomicznych w Gaitherburg w stanie Maryland spodziewa się ustalić sekwencję 2000-3000 ludzkich genów na tydzień.

Mapy fizyczne wszystkich ludzkich chromosomów zostały ukończone w 1994 r. EST można użyć do wyizolowania całego genu. Dzięki EST udostępniono wiele baz danych sekwencji nukleotydów. Ułatwiło to budowę wstępnej mapy transkrypcyjnej ludzkiego genomu.

EST reprezentują tylko ekspresjonowane geny. EST to klony cDNA. Korzystanie z bazy danych sekwencji nukleotydów (banku genów) i bazy danych sekwencji białek (zasobu informacji o białkach) EST można dopasować do istniejących sekwencji i przypisanych genów za pomocą programów komputerowych.

Doktor Venter opracował strategię strzelania całego genomu, która polega na losowym rozbijaniu DNA na segmenty i klonowaniu fragmentów na wektory. Trójwymiarowe struktury najmniejszych genomowych białek Mycoplasma genitalium i Haemophilus influenzae Rd o całkowicie nieznanych funkcjach zostały określone jako część strukturalnego projektu genomiki.

Ten wysiłek polega na badaniu wykorzystania informacji strukturalnych w zakresie wspomagania funkcji funkcjonalnej białka. Craig Venter założył "The Institute of Genomics Research (TIGR)" w Maryland (USA). W tym miejscu zsekwencjonowano kilka bakterii.

Struktury hipotetycznych białek są wykorzystywane do prowadzenia badań w celu poznania funkcji białka. Z ponad 25 strukturami wyznaczonymi do tego czasu, wyniki są bardzo zachęcające do poznania pewnego poziomu zrozumienia funkcjonalnego.

Zakończenie sekwencji ludzkiego DNA w 2003 r. Zbiegło się z 50. rocznicą opisania struktury DNA przez Watsona i Cricka. Projekt Ludzkiego Genomu charakteryzował się przyspieszonym postępem. Szorstki ciąg genomu ludzkiego został ukończony w 2000 roku.

W lutym 2001 r. "Nauka i przyroda" opublikowała roboczą wersję roboczą i analizę ludzkiego genomu. Naukowcy po raz pierwszy wygenerowali fizyczną mapę ludzkiego genomu, a klony dostaną się z każdego chromosomu zorganizowanego w serię długich cotingów.

Ponieważ większość klonów ma więcej niż 100, długość 0000 bp, a obecne techniki mogą rozwiązać tylko 600 - 750 bp sekwencji, każda sekwencja ma być sekwencjonowana w fragmentach.

Stosując podejście z pistoletem strzałowym, a następnie złożenie całego klonu przez skomputeryzowaną identyfikację nakładających się, zsekwencjonowane DNA udostępniono w bazie danych pokrywającej cały genom. J. Craig Venter (1997) w Celera Corporation zastosował inną strategię, określaną jako sekwencjonowanie całego pistoletu genomowego, co wyeliminowało etap tworzenia fizycznej mapy genomu.

Naukowcy zsekwencjonowali losowo fragmenty DNA w całym genomie. Wieloletnie szacunki, że człowiek ma około 100 000 genów w 3, 2 X 10 9 pz. Jednak sekwencja genomu ujawniła, że ​​istnieje tylko 20 000 do 25 000 genów. Chociaż ludzie ewoluowali stosunkowo niedawno, ludzki genom jest bardzo stary.

Niewiele interesujących cech ludzkiego genomu to:

(i) Istnieje ponad 3, 2 miliarda par zasad.

(ii) Szacuje się, że ludzki genom ma od 20 000 do 25 000 genów i do określenia sekwencji 3 miliardów par zasad chemicznych, które tworzą ludzkie DNA.

(iii) W populacji ludzkiej są miliony pojedynczych różnic bazowych zwanych polimorfizmami pojedynczego nukleotydu (SNP). Każdy człowiek różni się od następnego o około 1 pz za każde 1000 pz.

(iv) Ludzki genom zawiera obszary bogate w geny, oddzielone obszarami ubogimi w geny, zwanymi pustyniami genu.

(v) Około 45% naszego genomu składa się z transpozonów.

(vi) Tylko 2 procent genomu koduje białka.

(vii) Udoskonalenie narzędzi do analizy danych.

(viii) Wykorzystanie danej technologii w takich sektorach jak przemysł.

(ix) Rozwiązanie problemów etycznych, prawnych i społecznych (ELSI), które mogą pojawić się w związku z HGP.

(x) Ludzki genom zawiera 3164, 7 miliona zasad nukleotydów. Największy znany ludzki gen to dystrofina, która nosi 2, 4 miliona zasad, a średni gen ma około 3000 zasad. Funkcjonalności 50 procent odkrytych genów jeszcze nie zostały znalezione.

(xi) Około 99, 9 procent zasad nukleotydowych jest dokładnie podobnych u wszystkich ludzi. Wcześniej całkowita liczba oszacowanych genów wynosiła 80 000 do 1, 40 000, ale obecnie mówi się, że liczba ta wynosi 30 000.

(xii) Duża ilość ludzkiego genomu składa się z powtarzających się sekwencji.

(xiii) Chromosom 1 nosi maksymalne geny (2968), a najniższy chromosom Y (231).

Ryc. 6.68. Migawka ludzkiego genomu

Laboratoria i grupy badawcze z wielu krajów biorą udział w badaniach nad ludzkim genomem. Dane zebrane ze wszystkich tych źródeł mają być wykorzystywane i integrowane. Dwoma godnymi uwagi współtwórcami Human Genome Project są Centre d'Etudes Polymorphism Humaine (CEPH) i Genethon (fabryka ludzkiej genetyki) we Francji.