Eine schnelle neue Technik, die fähig sind, Gene zu kennzeichnen, die schnell entwickeln sowie denen, die langsam bereits ändern, hat neue Ziele für Forscher das Entwickeln von Drogen gegen Tuberkulose und Malaria festgelegt und sie konnten die selben für andere Infektionskrankheiten, entsprechend einem Papier in der Natur dieser Woche tun.
Die Technik, berichtet im Punkt Am 29. April des Zapfens, wurde von den Forschern von University of California, Berkeley, Harvard und Universitäten von Princeton und die Nationalen Institute der Gesundheit entwickelt.
Gene, die langsam oder überhaupt nicht in einem Organismus ändern oder von einem Organismus zu anderen, Ausschalten, zum kritische Stücke molekulare Maschinerie und, in einem ansteckenden Organismus, attraktive Ziele für die Forscher normalerweise zu sein, die hoffen, es zu beenden
Wechselweise werden Gene, die schnell ändern, vorausgesetzt, um unter selektivem Selektionsdruck zu sein, wie dem Bedarf an einer Mikrobe, seinen äußeren Mantel zum Entweichenbefund fortwährend zu schalten durch das menschliche Immunsystem. Solche Gene können Forschern mitteilen, wie Organismen das Immunsystem überlisten oder Medikamentenresistenz entwickeln.
Diese neue Technik ist ein Gesamtabweichen von den gängigen Methoden des Findens von sich rasch entwickelnden Genen und hat bereits vorher unbekannte Gene in den Tuberkulose- und Malariaparasiten festgelegt, die mögliche Drogenziele sein konnten.
„Im typischen Vergleichsverfahren, Forscher nehmen Sie gleichwertige Gene von einigen Organismen, wie Menschen und Schimpansen und Mäuse, zeichnen Sie sie oben und zählen Sie die Unterschiede,“ erklärter Mitverfasser Hunter B. Fraser, ein Student im Aufbaustudium in molekularem und Zellbiologie bei Uc Berkeley. „Die Sie gibt, die, eine Idee von, welche Arten von Änderungen ein Gen über Entwicklung und von den Arten von Änderungen durchgemacht hat Ihnen sehen, können Sie etwas über die Methode schließen es entwickelt - ob es gedrückt worden ist, um zu ändern oder gedrückt worden, um die selben zu bleiben.
„Wir kommen mit einem ähnlichen Endergebnis heraus - wissend, welche Arten von Selektionsdrücken auf verschiedenen Genen sind - aber wir es mit gerade einer einzelnen Genomreihenfolge tun können, anstatt, Gene von den verschiedenen Genomen auszurichten und Reihenfolgen zu vergleichen.“
Fraser arbeitet im Labor von Michael Eisen, ein Uc- Berkeleyanhangassistenzprofessor von molekularem und Zellbiologie und ein Bauteil vom Konsortium QB3 (Kalifornien-Institut für Quantitative Biomedizinische Forschung).
„Diese Technik kann verwendet werden, um pathogene Gene schnell zu kennzeichnen, denen interaktiv nah mit dem menschlichen Immunsystem, da diese Gene unter ungeheurem Druck, schnell zu entwickeln sind,“ Mitverfasser Joshua B. Plotkin, ein Juniorgegenstück in der Fähigkeit von Künsten und von Wissenschaften in Harvard sagte. „Solche Gene sind Hauptziele, damit neue Drogen und Impfstoffe widersprechen tödlichen Krankheitserregern.“
Die Technik bezieht eine statistische Analyse eines gesamten Genoms mit ein und vergleicht die Änderungsgeschwindigkeit eines spezifischen Gens mit der durchschnittlichen Änderungsgeschwindigkeit innerhalb des Genoms. Das Genom eines Organismus ist eine Reihenfolge von DNS-Nukleotiden - entweder A, G, T oder C (für Adenin, Guanin, Thymine und Cytosin) - gruppiert in die Dreiergruppen, genannt Codons. Codes Jedes Codon, damit eine spezifische Aminosäure zusammen aufgereiht werden kann, um ein Protein herzustellen. Der Serie Thymine, das Cytosin und das Adenin - ein TCA Codon - erbringt immer eine Serinaminosäure, zum Beispiel.
Weil 64 DNS-Dreiergruppen von den vier erhältlichen DNS-Nukleotiden hergestellt werden können, aber es nur 20 verschiedene Aminosäuren gibt, werden etwas Aminosäuren durch mehr als einen Codon codiert. Arginin zum Beispiel wird durch sechs verschiedene Codons codiert: CGA, BVKA, CGG, CGT, AGA und AGG.
Basiert auf einer Idee durch Plotkin, das Team herein auf null eingestellt auf der Anfälligkeit von Codons zu den Punktveränderungen - Änderung eines einzelnen DNS-Nukleotids - und die Tatsache, dass nicht alle Punktveränderungen den gleichen Effekt haben. Eine gelegentliche Punktveränderung in etwas Codons ist weniger wahrscheinlich, einen diesen Codon zu erstellen Codes für eine andere Aminosäure. Zum Beispiel würde die Umwandlung von CGA zu BVKA noch eine Arginin ergeben und verlassen würde die Aminosäurereihenfolge des Proteins unverändert. Basiert auf der Zelle des genetischen Codes - d.h., die UmsetzungstabelleVerbindungscodons zu den Aminosäuren - die Gruppe war in der Lage, mitzuteilen, welche Codons wahrscheinlicher waren, in einen Codon für eine andere Aminosäure geändert worden zu sein.
Indem sie zum Beispiel die Frequenz der sechs Codons zählen, die für Arginin in einem einzelnen Gen codieren und sie mit der Frequenz während des vollen Genoms vergleichen, sind die Forscher in der Lage, zu bestimmen, ob das Gen wahrscheinlich schnelleres oder langsameres als das Genom als Ganzes entwickelt hat.
„Wir oben über einem gesamten Gen, das Dreiergruppen es verwendet und dann wir bitten, „Würden fügen wir erwarten, diese Art von Verwendung von Dreiergruppen gerade zufällig oder zu sehen hinzu? „“ Sagte Fraser. „Wenn nicht, ist sie ungewöhnlich und gibt uns einen Anhaltspunkt zu, wie das Gen hat entwickelt.“
„Wir benötigen die ganze Genomreihenfolge, weil wir, für jedes Genom lernen müssen, was seine Hintergrundverteilung von Dreiergruppen ist,“ er hinzufügten. „Wenn wir nicht das wussten, würden wir nicht in der Lage sein, ein Gen mit einem beträchtlichen Abflug von dem zu finden.“
Die Technik arbeitet nur mit etwas Aminosäuren. Die neuen Ergebnisse kommen von einer Analyse der Arginins, des Leucins und des Serins, von der jede für vorbei sechs verschiedene Codons codiert wird, und des Glycins, das für vorbei vier verschiedene Codons codierte.
Das Team, dem enthaltener Jonathan Dushoff, ein Habilitationsforscher bei Princeton und das NIH, seine Technik verwendete, um die 4.000 Gene im Genom der Tuberkulosebakterie (Mykobakteriumtuberkulose) und die 5.000 Gene im Genom des Malariaparasiten (Plasmodium falciparum) zu analysieren.
Die Gene in diesen Organismen, die ausfielen, sich rasch entwickelnd zu sein, waren in großem Maße jene Gene, die für Antigene d.h. Proteine codieren, die die Oberfläche des Krankheitserregers beschichten und eine Immunreaktion anreizen. Indem er ständig seinen Antigenmantel ändert, kann ein Krankheitserreger dem Immunsystem ausweichen und in eine neue Spannung schließlich entwickeln, um das menschliche Immunsystem wieder anzufechten.
„Die Tatsache, dass wir fanden, die meisten Antigene entwickelten schnell unter unserem metrischen bestätigten, dass unsere Technik arbeitet,“ Fraser sagte.
Die Forscher entdeckten auch vorher unerkannte Gene, die schnell entwickeln. Diese Gene sind attraktive Kandidaten für weitere Forschung, in die Gene möglicherweise auf das menschliche Immunsystem einwirken.
„Wir fanden auch, dass innerhalb der Klassen von Antigenen, einige unter viel stärkerer Auswahl sind, als andere, denen Leute nicht vor gefunden hatten,“ ihn sagten. „Wir sind in der Lage, Hypothesen über zu machen, welche wirken wirklich auf das Immunsystem ein und welche sind nicht, basiert auf diesem neuen Finden.“
Fraser hob hervor, dass die Technik, gekennzeichnet als Codonflüchtigkeit, vergleichbares Genmethodencommon jetzt ergänzt. Codonflüchtigkeit kann über neuen Selektionsdruck auf Genen sprechen, während Vergleichsverfahren über Selektionsdruck über Millionen Jahren sprechen können.
Die Codonflüchtigkeitsmethode hat Beschränkungen, jedoch sagte er. Sie beruht auf der Tatsache, dass der Anteil jedem der vier DNS-Nukleotide über dem gesamten Genom eines Organismus ziemlich einheitlich ist. In den Menschen jedoch ist der Anteil an den verschiedenen Plätzen im Genom unterschiedlich. Dennoch sagte Fraser, dass die Gruppe bei der Arbeit ist, welche die Methode ändert, um Codonflüchtigkeit im menschlichen Genom zu analysieren.