ארצות הברית מחלקת האנרגיה (DOE) Joint Genome המכון (JGI) ואת אוניברסיטת סטנפורד דיווח היום על השלמת רצף של כרומוזום 19 האנושי, רוב הגנים עשיר של כל הכרומוזומים של האדם. הישג זה מתואר 1 אפריל 2004 מהדורה של כתב העת Nature.
"ששיאה 18 שנים של מחקר, שותפות זו מדגימה את מחויבותה של DOE לקידום ההבנה שלנו של יחסי הגומלין המורכבים בין בריאות האדם ואת הסביבה שלנו", אמר שר האנרגיה ספנסר אברהם, אשר סוכנות מימנה את העבודה שלה באמצעות משרד המדע.
Embedded במידע זה רצף רשתות רגולטוריות קריטי של גנים המוטל עם שליטה בפונקציות כגון תיקון נזק לדנ"א הנגרם על ידי חשיפה לקרינה וכן מזהמים סביבתיים אחרים. מחקרים של ה-DNA לתקן גנים, יזם את לאומי DOE המעבדות, הם מניבים תובנות להתפתחות סוגי סרטן מסוימים, שרבים מהם נראים להיגרם על ידי ליקויים-DNA שמסלולי התיקון. כמו כן, תובנות חדשות נמצאים שלוקטו על משפחות גנים אחרים המעורבים detoxifying ו מפריש כימיקלים זרים לגוף.
"עם רצף איכותי זה עכשיו נעשה זמין באופן חופשי בקהילה המדעית, קל יותר יהיה לשפוך על תגובות הפרט תרופות", אמר אברהם. "זה יאפשר פיתוח של כלי אבחון רגיש יותר רגישות למגוון רחב של מחלות חשובות. עם הזמן, עם המידע הזה ביד, רופאים יוכלו להתאים אסטרטגיות יעילות יותר טיפולית אישית."
כרומוזום 19, על 55,800,000 בסיסים או האותיות של הקוד הגנטי, למרות המייצג רק כ -2 אחוזים של הגנום האנושי, כולל כמעט 1,500 גנים. הם כוללים גנים קוד עבור מחלות כמו סוכרת תלוית אינסולין, ניוון myotonic, מיגרנות, hypercholesterolemia משפחתית (צורה תורשתית של כולסטרול בדם), אשר מגביר את הסיכון למחלות לב וכלי דם.
"מעבר הגילוי משמעותי כרומוזום 19 יש יותר מ פעמיים את הצפיפות הממוצעת של הגן הגנום כולו, היא מציעה גם נוף פורייה לבחון מוטיבים אבולוציוני", אמר JGI המנהל אדי רובין. "תמונה מעניינת התפתחה לגבי שימור סטייה, חושף בלוקים גדולים של שימור הגן עם מכרסמים, כמו גם מקטעים של קידוד ושימור noncoding עם מינים רחוקים יותר כגון pufferfish, rubripes פוגו, אשר היה רצף גם כאן בבית JGI. בזמן לפני זמן לא רב אזורים אלה noncoding נחשבו שטויות, עכשיו הם למעשה להוכיח השפעה רגולטורית חזקה על הגנים שהם סוגר ".
הארנבונת במקור שנבחר כרומוזום 19 כיעד רצף בגלל המשימה המתמדת של הסוכנות לחקור את הקשר בין נזק לדנ"א מחשיפה לקרינה לבין סרטן האדם. עבודה ראשונית שערכה לורנס ליברמור המעבדה הלאומית ב 1990 באמצע הוביל מיפוי ה-DNA של גנים מרובים לתקן על כרומוזום 19. בשנת 1999, הפרויקטים סידור וגימור הועברו JGI ואת הגנום האנושי סטנפורד המרכז, בהתאמה.
"שלא כמו קודם רצפים טיוטת הגנום האנושי, גירסה זו היא פי 500 יותר טוב מבחינת רציפות ודיוק - אשר עושה הבדל עצום אם אתה מנסה לעשות עם ביולוגיה רצף", אמר ריצ'רד מאיירס, מנהל מרכז הגנום האנושי סטנפורד. "זה נותן לך תחושה של הטופוגרפיה של כרומוזום -. האחד מלא כגון תכונות מעניינות מבחינה ביולוגית כמו גורמי שעתוק, גנים קולטני ריח, ואת הגנים אצבע אבץ"
קולטני הריח לייצג את המשפחה multigene הגדול יצורים עילאיים .. הם התפתחו בתגובה הצורך חיות להכיר מיליוני ריחות - הן מאיימת ומושכת - בסביבתם. גורמי תעתוק הם חלבונים שצריכים להיות מוכר על ידי RNA פולימראז כדי ליזום את פירוט של נוקלאוטידים לאורך מולקולת הדנ"א. חלבונים אצבע אבץ הם שרשראות של חומצות אמינו ללכוד יון אבץ להיקשר רנ"א או דנ"א לשחק תפקיד קריטי במחזור החיים של התא. חלבונים אלה מווסתים את הביטוי של גנים, כמו גם זיהוי חומצות גרעין, שעתוק לאחור, הרכבה וירוס. מאמצי הפיתוח של תרופות המבקשים לשבש את המבנים האלה אצבע אבץ כדי למנוע וירוסים לתפקד.
כרומוזום 19, לעומת זאת, לא היתה ללא האתגרים שלה, הוסיף מאיירס. "הרצף היה קשה יותר לעבוד דרך מהצפוי. זוהי מחווה אמיתית הצוות הזה כי הם יכולים להשיג רצף המוגמר."
תפקידו של סטנפורד, בשיתוף פעולה הוא זה קריטי "לסיים" את רצף ה-DNA. תהליך הגמר מבטיחה כי המידע לרשות דרך מסדי נתונים הציבור רציף לחלוטין, עם כל אי בהירות נפתרה. תהליך זה מתחיל עם מדקדק השידור האלקטרוניים של סטים טיוטה הנתונים, כ -20 מיליארד בתים בשבוע, והמשלוח של צלחות חיידקים תרבות ממתקן של JGI Genomics הפקה Walnut Creek, קליפורניה בסטנפורד.
"כדי להגיע לרמה כזאת של אמון, מספר חזרות של רצף הגנום נדרש, בדרך כלל כיסוי פעמים 6-8", אמר מאיירס. באזורים שאינם עונים על רמת האיכות הנדרשת, בבימויו הגמר התגובות של סוגים רבים מבוצעים ואת הנתונים המתקבלים משתלבים חזרה הרכבה הטיוטה. רק לאחר בדיקה קפדנית, כאשר כל הנתונים נבדקה בהרחבה על ידי גימור אנושי, וכל פערים באיכות נמוכה באזורים נפתרו, הנתונים יפורסמו רצף של נתונים ציבוריים. איכות סיים את רצף כרומוזום 19 עולה בהרבה על 1 ל -10,000 זוג בסיס שגיאה שיעור שנקבעו על ידי הקונסורציום לקביעת רצף הגנום האנושי, עם שיעור שגיאה מוערך הרבה פחות מאשר 1 ב 100,000 זוגות בסיסים.
"JGI-סטנפורד שותפות כבר חלק בלתי נפרד השלמת בזמן וחסכוני של כרומוזום 19", אמר רובין. "תרומתו של DOE כדי רצף הגנום האנושי הסיכומים כ -11 אחוזים, עם כרומוזום 19 המייצג הראשון של שלושת הכרומוזומים הצוות התמודד, יחד עם השלמת כרומוזומים 16 ו - 5 באופק." עוצמת ההישג משתקף נוסף ב כמעט 100 סופרים מצוטט על הנייר בראשות ג'יין גרימווד בסטנפורד סוזן לוקאס בבית JGI. מחברים אחרים כוללים החוקרים לורנס ליברמור ו - Los Alamos National Laboratories, קליפורניה בסנטה קרוז, מבית החולים לילדים אוקלנד שבקליפורניה, הווארד יוז רפואי במכון באוניברסיטת וושינגטון, סיאטל, Case Western Reserve University, ואת המוסד הלאומי לסרטן.
וינט מכון הגנום (JGI), הממוקם Walnut Creek, קליפורניה, הוקמה בשנת 1997 על ידי שלושה הלאומי DOE מעבדות מנוהל על ידי אוניברסיטת קליפורניה: המעבדה הלאומית לורנס ברקלי ו לורנס ליברמור המעבדה הלאומית של קליפורניה בלוס אלמוס ב ניו מקסיקו. בנוסף רצף הגנום שלו פעילות אנושית, JGI יש כל רצף הגנום תוכניות מוקדש חוליות, חיידקים אחרים, וצמחים. מימון עבור JGI היא בעיקר מתוך משרד המחקר הביולוגיים הסביבה במשרד DOE של המדע. מידע נוסף על JGI זמין בכתובת http://www.jgi.doe.gov.
האדם סטנפורד הגנום מרכז (SHGC) הוא חלק במחלקה לגנטיקה באוניברסיטת סטנפורד. SHGC, במימון במקור כמרכז טייס רצף של פרויקט הגנום האנושי, מעורבת כיום מגוון רחב של תוכניות מחקר מדעי, כולל גנומית רחבת היקף הגמר, אדם הצמדה מחקרים המחלה, מגוון החוליות, ואת הבהרה של אלמנטים רצף תפקודי הגנום האנושי. פרטים נוספים על SHGC זמין בכתובת http://www-shgc.stanford.edu.