O United States Department of Energy (DOE) Joint Genome Institute (JGI) e Stanford University relatório hoje a conclusão do seqüenciamento do cromossomo humano 19, o gene mais ricos de todos os cromossomos humanos. Essa conquista é descrito no 01 de abril de 2004 edição da revista Nature.
"Culminando 18 anos de pesquisa, essa parceria demonstra o compromisso do DOE para avançar na compreensão da complexa interação entre a saúde humana eo meio ambiente", disse o secretário de Energia, Spencer Abraham, cuja agência financiou o trabalho através de seu Escritório de Ciência.
Embutido nesta seqüência de informações são fundamentais redes reguladoras de genes encarregados de controlar funções como a reparação de danos ao DNA causado pela exposição à radiação e outros poluentes ambientais. Estudos de genes de reparo do DNA, iniciado em nível nacional DOE laboratórios, estão a dar insights sobre o desenvolvimento de certos tipos de câncer, muitos dos quais parecem ser causadas por defeitos no reparo do DNA caminhos. Além disso, novas idéias estão sendo recolhidos cerca de famílias de outros genes implicados na desintoxicação e excreção de substâncias químicas estranhas ao organismo.
"Com esta seqüência de alta qualidade feito agora livremente disponível para a comunidade científica, mais luz será derramado sobre as respostas individuais aos medicamentos", disse Abraham. "Isso vai permitir o desenvolvimento de diagnósticos mais sensíveis para a susceptibilidade a uma ampla gama de doenças importantes. Com o tempo, com essas informações em mãos, os médicos serão capazes de adaptar mais eficazes estratégias terapêuticas individualizadas."
Cromossomo 19, em 55,8 milhões bases ou letras do código genético, embora representem apenas cerca de 2 por cento do genoma humano, apresenta cerca de 1.500 genes. Eles incluem genes que codificam para doenças como diabetes insulino-dependente, distrofia miotônica, enxaquecas e hipercolesterolemia familiar (uma forma hereditária de colesterol sanguíneo elevado), o que aumenta o risco de doença cardiovascular.
"Além da revelação importante que o cromossoma 19 tem mais de duas vezes a densidade do gene da média de todo o genoma, também oferece uma paisagem fértil para explorar os motivos da evolução", disse diretor JGI Eddy Rubin. "Uma imagem intrigante emergiu em relação à conservação e divergência, revelando grandes blocos de conservação de genes com roedores, assim como segmentos de codificação e conservação noncoding com espécies mais distantes, como o baiacu, rubripes Fugu, que também foi seqüenciado aqui no JGI. Enquanto não muito tempo atrás, estas regiões não-codificadoras foram considerados absurdos, agora eles estão realmente provando ter influência reguladora poderosa sobre os genes que suporte eles. "
O DOE originalmente selecionado cromossomo 19 como um alvo porque o seqüenciamento da missão permanente da agência de investigar a ligação entre o dano ao DNA da exposição à radiação e câncer humano. Trabalho inicial realizado por Lawrence Livermore National Laboratory, em meados dos anos 1990 levou ao mapeamento de vários genes de reparo do DNA no cromossomo 19. Em 1999, os projetos de seqüenciamento e acabamento foram transferidos para a JGI ea Stanford Centro do Genoma Humano, respectivamente.
"Ao contrário do anterior projecto seqüências do genoma humano, esta versão é 500 vezes melhor em termos de contigüidade e precisão - o que faz uma enorme diferença se você está tentando fazer com que a seqüência de biologia", disse Richard Myers, diretor, Stanford Centro do Genoma Humano. "Dá-lhe um sentido de topografia do cromossomo -. Um enchido com tais características biologicamente interessantes como fatores de transcrição, genes de receptores olfativos, e genes dedo de zinco"
Receptores olfativos constituem a maior família multigênica em organismos superiores .. Eles evoluíram em resposta à necessidade de os animais reconhecem milhões de odores - tanto ameaçador e atraente - em seu ambiente. Fatores de transcrição são proteínas que precisam ser reconhecidas pela RNA polimerase para iniciar a elaboração de nucleotídeos ao longo da molécula de DNA. Proteínas dedo de zinco são cadeias de aminoácidos que a captura de um íon de zinco e se ligam a DNA ou RNA, e desempenham um papel crítico no ciclo de vida de uma célula. Essas proteínas regulam a expressão de genes, bem como o reconhecimento de ácidos nucleicos, transcrição reversa e montagem de vírus. Esforços de desenvolvimento de drogas buscam perturbar estas estruturas dedo de zinco para evitar vírus de funcionar.
Cromossomo 19, no entanto, não foi sem seus desafios, Myers acrescentou. "A seqüência era mais difícil de trabalhar através do que o esperado. É um verdadeiro tributo a esta equipe que eles poderiam obter a seqüência final."
Papel de Stanford, na colaboração é a crítica de "acabamento" a seqüência de DNA. O processo de acabamento garante que as informações disponibilizadas pelas bases de dados públicas é completamente contíguo, com todas as ambigüidades resolvido. Este processo meticuloso começa com a transmissão electrónica de dados conjuntos de projecto, cerca de 20 bilhões de bytes por semana, e transporte de placas de cultura de bactérias das instalações do JGI Genomics Produção em Walnut Creek, Califórnia, para Stanford.
"Para obter esse nível de confiança, várias iterações da seqüência do genoma é necessário, normalmente a 6-8 vezes a cobertura", disse Myers. Em áreas que não cumprem o padrão de qualidade exigido, dirigido acabamento reações de muitos tipos diferentes são realizadas e os dados resultantes incorporadas volta para o projecto de montagem. Somente após uma análise rigorosa, quando todos os dados tem sido amplamente analisada por um finalizador humanos, e todos os espaços e áreas de baixa qualidade foram resolvidos, os dados de seqüência ser postado nos bancos de dados públicos. A qualidade do produto acabado seqüência cromossomo 19 excede em muito a base de 1 em 10.000 taxa de erro definida pelo par Humanos Projeto Genoma, com a taxa de erro estimada em menos de 1 em 100.000 pares de bases.
"A parceria JGI-Stanford tem sido parte integrante para a conclusão oportuna e econômica do cromossomo 19", disse Rubin. "A contribuição DOE de seqüenciamento do genoma humano totaliza cerca de 11 por cento, com cromossomo 19 que representa o primeiro dos três cromossomos a equipe abordou, juntamente com a conclusão de Cromossomos 16 e 5 no futuro próximo." A magnitude da realização está também reflectida no quase 100 autores citados no papel liderado por Jane Grimwood em Stanford e Lucas Susan no JGI. Outros autores incluem investigadores no Lawrence Livermore e Los Alamos laboratórios nacionais; UC Santa Cruz, Hospital Infantil de Oakland, Califórnia, o Howard Hughes Medical Institute da Universidade de Washington, Seattle; Case Western Reserve University, e do National Cancer Institute.
O Joint Genome Institute (JGI), localizado em Walnut Creek, Califórnia foi fundado em 1997 por três dos laboratórios nacionais DOE gerido pela Universidade da Califórnia: Lawrence Berkeley National Laboratory e Lawrence Livermore National Laboratory, na Califórnia e Los Alamos National Laboratory, no Novo México. Além de suas atividades o seqüenciamento do genoma humano, JGI tem programas de seqüenciamento do genoma inteiro dedicado a outros vertebrados, os micróbios e plantas. Financiamento para o JGI é predominantemente do Escritório de Pesquisa Ambiental e Biológica do DOE no Office of Science. Informações adicionais sobre o JGI está disponível em http://www.jgi.doe.gov.
O Stanford Centro do Genoma Humano (SHGC) é parte do Departamento de Genética da Universidade de Stanford. SHGC, originalmente fundada como um centro piloto para o projeto de seqüenciamento do genoma humano, está atualmente envolvido em uma variedade de programas de investigação científica, incluindo grande escala genômica acabamento, estudos de ligação humana da doença, a diversidade de vertebrados, ea elucidação de elementos funcionais na seqüência genoma humano. Informações adicionais sobre o SHGC está disponível em http://www-shgc.stanford.edu.