Быстрый новый метод способный для того чтобы определить гены которые эволюционируют быстро так же, как тем которые изменяют медленно уже pinpointed новые цели для исследователей начинать снадобья против туберкулеза и маларии, и оно смогли сделать эти же для других инфекционных заболеваний, согласно бумаге в Природе этой недели.
Метод, сообщенный в вопросе 29-ое апреля журнала, был начат исследователями от Университета Штата Калифорнии, Беркли, Гарварда и Принстонских университетов, и Национальных Институтов Здоровья.
Гены которые изменяют медленно или не на всех в организме, или от одного организма к другим, обычно поворот вне, котор нужно быть ответственными объектами молекулярного машинного оборудования и, в заразном организме, привлекательных целей для исследователей надеясь убить его
Альтернативно, предположены, что находят гены которые изменяют быстро под селективным постепеновским давлением, как потребность для микроба постоянно переключать свое наружное пальто к обнаружению избежания людской иммунной системой. Такие гены могут сказать исследователям как организмы outwit иммунная система или начинают сопротивление снадобья.
Этот новый метод полное отклонение от настоящих методов находить быстро эволюционируя гены, и уже pinpointed ранее неизвестные гены в дармоедах туберкулеза и маларии которые смогли быть потенциальными целями снадобья.
«В типичный сравнительный метод, исследователей примите соответствующие гены от нескольких организмов, как люди и шимпанзеы и мыши, выровняйте их вверх и подсчитайте разницы,» объясненный Охотник B. Fraser соавтора, аспирант в биологии молекулярных и клетки на UC Berkeley. «Которое дает вас идея какие виды изменений ген проходил над развитием, и от видов изменений вас видит, вы можете infer что-то о путе оно эволюционирует - был надавлен ли оно для того чтобы изменить или был надавлен для того чтобы остаться этими же.
«Мы приходим вне с подобным конечным результатом - знающ какие виды постепеновских давлений на различных генах - но мы можем сделать его с как раз одиночной последовательностью генома, вместо выравнивать вверх гены от различных геномов и сравнивать последовательности.»
Fraser работает в лаборатории Майкл Eisen, ассистента профессора адъюнкта UC Berkeley биологии молекулярных и клетки и члена консорциума QB3 (Институт Калифорнии для Количественного Биомедицинского Исследования).
«Этот метод можно использовать быстро для того чтобы определить патогенические гены которым взаимодействующе близко с людской иммунной системой, в виду того что эти гены под большущим давлением эволюционировать быстро,» сказал соавтор Иешуа B. Plotkin, младший собрата в Факультете Искусств и Наук на Гарварде. «Такие гены основные цели для новых снадобиь и вакцин для того чтобы противопоставить смертельные патогены.»
Метод включает статистический анализ всего генома, сравнивая темп изменения специфического гена к средней тарифной ставке изменения внутри геном. Геном организма последовательность нуклеотидов ДНА - или A, G, T или C (для аденина, гуанина, thymine и цитозина) - собранных в вызванные троен, кодонами. Коды Каждого кодона для специфической аминокислоты, котор нужно зашнуровать совместно для того чтобы создать протеин. Thymine серии, цитозин и аденин - кодон TCA - всегда производят аминокислоту серина, например.
Потому Что 64 тройни ДНА можно сделать от 4 доступных нуклеотидов ДНА но только 20 различных аминокислот, некоторые аминокислоты закодированы больше чем одним кодоном. Аргинин, например, закодирован 6 различными кодонами: CGA, CGC, CGG, CGT, AGA и AGG.
Основано на идее Plotkin, команда вычеркнутая внутри на подверженности кодонов к перегласовкам пункта - изменении одиночного нуклеотида ДНА - и факт что не все перегласовки пункта имеют такое же влияние. Случайная перегласовка пункта в некоторых кодонах более менее правоподобна для того чтобы создать кодон тот Коды для различной аминокислоты. Например, преобразование CGA к CGC все еще привело бы к в аргинине, выходя последовательность аминокислоты протеина неизменной. Основано на структуре генетического Кода - т.е., кодонов таблицы перевода соединяясь к аминокислотам - группа могла сказать которые кодоны были более правоподобны быть видоизмененным в кодон для различной аминокислоты.
Путем подсчитывать, например, частоту 6 кодонов кодируя для аргинина в одиночном гене, и сравнивая его к частоте повсеместно в полный геном, исследователя могл определить эволюционировал ли ген вероятно быстрой или медленного чем геном в целом.
«Мы добавляем вверх над всем геном который тройни оно используют, и после этого мы спрашиваем, «Мы рассчитывали бы увидеть этот вид использования троен как раз невзначай или не? «» Fraser сказало. «Если не, оно необыкновенн и дает нам ключ к, то как ген эволюционировал.»
«Нам нужна вся последовательность генома потому что мы должны выучить, для каждого генома, что свое распределение предпосылки троен,» он добавили. «Если мы не знали то, то мы не могли бы найти ген с значительно отклонением от того.»
Метод только работает с некоторыми аминокислотами. Новые результаты приходят от анализа аргинина, лейцина и серина, каждый из закодирован для мимо 6 различных кодонов, и глицина, который закодировал для мимо 4 различных кодонов.
Команда, которой включенное Джонатан Dushoff, postdoctoral исследователь на Принстоне и NIH, использовало свой метод для того чтобы проанализировать 4.000 генов в геноме бактерии туберкулеза (туберкулеза Микобактерии) и 5.000 генов в геноме дармоеда маларии (falciparum Plasmodium).
Гены в этих организмах которые повернули вне быстро для того чтобы эволюционировать были в большинстве теми генами кодируя для антигенов, т.е., протеинов которые покрывают поверхность патогена и подстрекают иммунную реакцию. постоянн изменять свое пальто антигена, патоген может увилнуть иммунную систему, эволюционируя окончательно в новое напряжение для того чтобы бросать вызов людская иммунная система снова.
«Факт что мы нашли большинств антигены быстро эволюционировал под нашим метрическим подтверженным что наш метод работает,» Fraser сказал.
Исследователя также открыли ранее неузнаваемые гены которые эволюционируют быстро. Эти гены привлекательные выбранные для более дальнеишего исследования в которое гены могут взаимодействовать с людской иммунной системой.
«Мы также нашли что внутри типы антигенов, некоторые под гораздо сильне выбором чем другие, которыми люди не нашли перед,» он сказали. «Мы могл сделать предположения о что фактически взаимодействуют с иммунной системой и чточто нет, основано на этот новый находить.»
Fraser подчеркнуло что метод, названный улетучиваемость кодона, комплектует сравнительное общее методов гена теперь. Улетучиваемость Кодона может сказать о недавнем постепеновском давлении на генах, пока сравнительные методы могут сказать о постепеновском давлении над миллионами лет.
Метод улетучиваемости кодона имеет ограничения, однако, он сказал. Он полагается на факте что пропорция каждого из 4 нуклеотидов ДНА справедливо равномерна поперек весь геном организма. В людях, однако, пропорция различна на различных местах в геноме. Однако, Fraser сказало что группа на работе дорабатывая метод для того чтобы проанализировать улетучиваемость кодона в людском геноме.