Fehlen Teile Des Humangenomprojekts?
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Anonim

Eine neue Studie findet bis zu 250 Regionen, in denen dem über 13 Jahre sequenzierten Referenzgenom möglicherweise Informationen fehlen.

Wenn Sie die Wissenschaftler des Nationalen Humangenomforschungsinstituts (NHGRI) nach Abschluss des Humangenomprojekts fragen, werden sie Ihnen mitteilen, dass es 2003 abgeschlossen wurde. Eine neue Studie zeigt jedoch, dass das zusammengesetzte Referenzgenom aus Teilen von zusammengeschustert ist Die genetischen Codes mehrerer Menschen sind definitiv in Arbeit.

Das fertige Genom sollte als Modell für die genetische Ausstattung eines typischen Menschen dienen, anhand dessen Forscher genetische Fehler und Defekte bei Menschen mit bestimmten Störungen erkennen konnten. Neue Forschungsergebnisse, die letzte Woche in Nature veröffentlicht wurden, zeigen jedoch, dass das aktuelle Modell möglicherweise fehlerhaft ist und dass möglicherweise noch nicht aufgedeckte Gene darin fehlen.

Eine Studie über genetische Variationen bei acht Individuen ergab mehr als 250 Regionen im gesamten Genom, von denen Forscher glauben, dass sie Hunderte neuer Gene enthalten könnten. Es wurde auch festgestellt, dass das Referenzgenom möglicherweise völlig falsch ist oder seltene Allele (Versionen von Genen) enthält, sagt Studienkoautor Evan E. Eichler, außerordentlicher Professor für Genomwissenschaften an der University of Washington in Seattle.

"Das Referenzgenom mit einem seltenen Allel bedeutet, dass es die Mehrheit der Menschen nicht genau darstellt, so denken die meisten Menschen über ein Referenzgenom", sagt Michael Snyder, ein Biologe der Yale University, der nicht an der Studie beteiligt war.

Eichler glaubt, dass die Ergebnisse dieser acht Genome - und 17 anderer, die er analysieren möchte - dazu beitragen könnten, Lücken im Referenzgenom zu schließen, was die Sequenz bei der Untersuchung komplexer genetischer Störungen wie Herzerkrankungen und Diabetes hilfreicher machen würde und Schizophrenie. "Es gibt ein Sprichwort: 'Es ist die Sequenz, dumm'", sagt Eichler. "Sobald Sie die Sequenz auf eine hohe Qualität gebracht haben, können Sie Assoziationsstudien und Krankheiten durchführen."

Eichler und sein Team machten sich daran, Bereiche im Genom zu lokalisieren, in denen strukturelle Veränderungen auftreten könnten, indem die Codes mehrerer Personen verglichen werden. Diese Variationen können Tausende bis Millionen von Buchstaben oder Nukleotiden (DNA-Molekülen) im genetischen Code betreffen. Das menschliche Genom enthält 3 Milliarden Buchstaben. Die Änderungen können in Form von sogenannten Variationen der Kopienanzahl erfolgen (bei denen mehrere Gene entweder gelöscht oder dupliziert werden, was zu einer Änderung der Anzahl der Kopien eines Gens führt, das eine Person trägt, und nicht der Norm einer Kopie von jedem Elternteil). oder Inversionen, bei denen ein Segment des Codes umgekehrt wird. Diese Mutationen können verursacht werden, wenn das Genom eines Kindes hergestellt wird (durch Ausschneiden und Einfügen der Codes seiner Eltern) oder durch Fehler bei der Reparatur von DNA-Schäden, die typischerweise durch Umweltfaktoren wie ultraviolette Strahlen und Einatmen von Rauch verursacht werden.

Die Forscher nahmen DNA-Proben aus dem Blut von acht Personen: vier Afrikanern, zwei Asiaten und zwei Europäern. Sie zerlegten zufällig den Code jeder Person in eine Million Fragmente und versuchten dann, die Enden der Segmente mit Regionen auf dem Referenzgenom abzugleichen. Wenn sie kein Match finden konnten, bezeichnete das Team das Matchless-Segment als Ort eines Strukturwandels.

Insgesamt identifizierten die Forscher 1 695 Fälle von strukturellen Variationen, von denen 800 zuvor nicht gemeldet worden waren. 50% der von diesen Mutationen betroffenen Regionen traten bei mehr als einer der untersuchten Personen auf. Vierzig Prozent der 525 Regionen, die im Referenzgenom fehlen, waren auf Variationen der Kopienanzahl zurückzuführen, was bedeutet, dass sich möglicherweise eine Menge noch zu entdeckender Gene in ihnen versteckt.

"Ich bin fast sicher, dass er neue Gene gefunden hat", sagt Jonathan Sebat, Genetiker am Cold Spring Harbor Laboratory in Long Island, NY. "Wir haben noch nie [Orte] gesehen, an denen die Referenzsequenz keine Kopien eines Gens enthält.".

Eichler sagt, dass sein Team derzeit die Segmente der Genome der Freiwilligen sequenziert, die die fehlenden Informationen enthalten. "Es gibt eindeutig Dinge, die so aussehen, als könnten sie Gene sein", sagt er.

Er stellt fest, dass viele strukturelle Variationen in unseren Genomen in 400 instabilen Regionen des Codes auftreten. "Viele dieser Variationen sind auf bestimmte Regionen ausgerichtet, die Gene enthalten, die für die Anpassung wichtig sind", sagt er. "Dies sind Gene, die sich beim Menschen sehr radikal verändert haben oder [relativ] neue Gene sind, die außerhalb des Menschen nicht gefunden werden." Er nennt diese Bereiche "Tiegel der Evolution", in denen neue Nukleotidkombinationen ausprobiert und größtenteils verworfen wurden, außer in "sehr seltenen" Fällen, in denen sie vorteilhafte Eigenschaften hervorbrachten und "ein neues Gen geprägt wurde".

Sobald diese strukturellen Variationen als Deletionen, Duplikationen oder Inversionen charakterisiert sind, können sie zu anderen Bemühungen wie dem International HapMap Project hinzugefügt werden, einem Versuch, Mutationen zu katalogisieren, an denen nur ein einziges Nukleotid innerhalb von Genen zwischen Menschen unterschiedlicher ethnischer Zugehörigkeit beteiligt ist. Anfang dieses Jahres kündigte ein internationales Konsortium, einschließlich des NHGRI, einen Plan zur Sequenzierung von 1.000 Genomen an, der unter anderem dazu beitragen soll, die Daten im Referenzgenom zu verfeinern.

Wenn das Referenzgenom geändert werden kann, um den häufigsten Satz von Genen darzustellen (und sowohl kleine als auch große Variationen katalogisiert werden können), werden Wissenschaftler laut Eichler in der Lage sein, Allele, die bei Menschen mit einer bestimmten Krankheit, wie z. B. Diabetes, gefunden wurden, schnell zu lokalisieren Vergleichen Sie es mit dem Referenzgenom, um festzustellen, ob es "normal" oder fehlerhaft ist. "Durch die richtige Charakterisierung normaler Genome", sagt er, "können wir krankheitsverursachende Varianten sehr leicht identifizieren."

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