En snabb ny teknik som var kompetent att identifiera gener, som evolve snabbt, såväl som de, som ändrar långsamt redan, har preciserat nytt uppsätta som mål för forskare som framkallar droger mot tuberkulos och malaria och den kunde göra samma för andra smittsamma sjukdomar, enligt ett pappers- i denna veckas Natur.
Tekniken som anmälas i April 29, utfärdar av föra journal över, framkallades av forskare från Universitetar av Kalifornien, Berkeley, Harvard och Princeton universitetar och MedborgareInstituten av Vård-.
Gener, som ändrar långsamt eller inte alls i en organism, eller från en organism till another, vänden ut som är kritisk, lappar vanligt av molekylärt maskineri, och, i en smittsam organism som är attraktiv uppsätta som mål för forskare som hoppas för att döda den
Alternativt antas gener, som ändrar snabbt, för att vara under selektivt evolutions- pressar, liksom behovet för att en microbe ständigt ska koppla dess yttre täcker till flyktupptäckt vid människaimmunförsvaret. Sådan gener kan berätta forskare hur organismer outwit immunförsvaret eller framkallar drogmotstånd.
Denna nya teknik är en sammanlagd avvikelse från strömmetoder av att finna snabbt evolving gener och har redan preciserat föregående okända gener i tuberkulosen, och malariaparasit, som kunde vara den potentiella drogen, uppsätta som mål.
”I den typiska jämförbara metoden, forskare ta likvärdigt gener från flera organismer, lika människor och schimpanser och möss, fodra upp dem och räkna skillnaderna,” den förklarade coauthorJägaren B. Fraser, en doktorand i molekylär och cellbiologi på Uc Berkeley. ”Som ger dig som, en idé av vilka sorter av ändringar en gen har genomgått över evolution och från sorterna av ändringar dig ser, kan du innebära något om långt det evolving - huruvida har det pressats för att ändra eller det pressade staget samma.
”Är Vi kommande ut med ett liknande avslutar resultat - veta vilka sorter av evolutions- pressar är på olika gener - men vi kan göra det med en singelgenom ordnar precis, i stället för uppställning av gener från olika genom och jämföra ordnar.”,
Fraser fungerar i laboratoriumet av Michael Eisen, en professor för Uc Berkeley adjunctassistent av molekylär och cellbiologi och en medlem av konsortiet QB3 (det Kalifornien Institutet för Kvantitativ BiomedicalForskning).
”Kan Denna teknik vara van vid identifierar snabbt pathogenic gener som växelverkande nära med människaimmunförsvaret, sedan dessa gener är under enormt pressa för att evolve snabbt,”, sade coauthoren Joshua B. Plotkin, en yngre kamrat i Fakulteten av Konster och Vetenskaper på Harvard. ”Är Sådan gener främsta uppsätta som mål för att nya droger och vaccin ska kontra dödliga pathogens.”,
Tekniken gäller en statistisk analys av en hel genom som jämför klassa av ändring av en specifik gen till genomsnittet, klassar av ändring inom genom. En organism genom är en ordna av DNA-nucleotides - endera A, G, T eller C (för adenine, guanine, thymine och cytosine) - som grupperas in i triplets som kallas codons. Varje codon kodifierar för att en specifik amino syra tillsammans strängas för att skapa ett protein. Seriethyminen, cytosinen och adeninen - en TCAcodon - alltid avkastningar en amino syra för serine, till exempel.
Därför Att 64 DNA-triplets kan göras från de fyra tillgängliga DNA-nucleotidesna, men det finns endast 20 olika amino syror, kodifieras några amino syror av mer än en codon. Arginine till exempel, kodifieras av sex olika codons: CGA, CGC, CGG, CGT, AGA och AGG.
Baserat på en idé av Plotkin, har laget zeroed in på mottagligheten av codons för att peka mutationar - förändring av en singelDNA-nucleotide - och faktumet, att inte alla pekar mutationar, samma att verkställa. Ett slumpmässigt pekar mutation i några codons är mindre rimligt att skapa en codon som kodifierar för en olik amino syra. Till exempel ordnar omvandlingen av CGA till det CGC skulle stilla resultatet i en arginine som lämnar protein amino syra, oförändrat. Baserat på strukturera av genetisk kod - dvs., översättningen bordlägga förbindande codons till amino syror - gruppen var kompetent att berätta vilka codons var mer rimlig att ha muterats in i en codon för en olik amino syra.
Genom att räkna till exempel, frekvensen av de sex codonsna som kodifierar för arginine i en singelgen och jämför den till frekvensalltigenom, är har den fulla genom, forskarna kompetent att bestämma huruvida genen evolved troligen snabbare eller långsammare än genom i sin helhet.
”Tillfogar Vi upp över en hel gen, som triplets det använder, och därefter vi frågar, ”Skulle oss förväntar att se denna sort av användning av triplets precis vid riskera eller inte? ”” Sade Fraser. ”Om inte, är ger den ovanlig och oss en ledtråd till hur genen har evolving.”,
”Behöver Vi den hela genom ordnar, därför att vi måste att lära, för varje genom, vad dess bakgrundsfördelning av triplets är,” honom tillfogade. ”Om vi inte visste det, skulle vi för att inte vara kompetent att finna en gen med en viktig avvikelse från det.”,
Tekniken fungerar endast med några amino syror. De nya resultaten kommer från en analys av arginine, leucine och serine, varje av som kodifieras för by sex olika codons, och glycine, som kodifierade för by fyra olika codons.
Laget, som inklusive Jonathan Dushoff, en postdoctoral forskare på Princeton och NIHEN, använde dess teknik för att analysera de 4.000 generna i genom av tuberkulosbakterien (Mycobacteriumtuberkulos) och de 5.000 generna i genom av malariaparasit (Plasmodiumfalciparum).
Generna i dessa organismer, som vände ut snabbt för att evolving, var i hög grad de gener som kodifierar för antigens, dvs., proteiner som täcker ytbehandla av pathogenen och hetsar ett immunt svar. Genom constantly att ändra dess antigen, täcka, en pathogen kan undslippa immunförsvaret som slutligen evolving in i ett nytt, anstränger för att utmana människaimmunförsvaret igen.
”Evolving faktumet, att vi grundar, mest antigens snabbt under vår meterbekräftade, att vår teknik fungerar,” Fraser sade.
Forskarna upptäckte också föregående oigenkännliga gener som evolving snabbt. Dessa gener är attraktiva kandidater för mer ytterligare forskning som gener kan påverka varandra in i med människaimmunförsvaret.
”Grundar Vi också det within klassificerar av antigens, är några under mycket starkare val, än andra, som bemannar, inte hade funnit för,”, sade han. ”Är Vi kompetent att göra hypoteser om vilka påverkar varandra faktiskt med immunförsvaret, och vilka inte är, baserat på detta nya finna.”,
Fraser betonade att tekniken som ses till som codonflyktighet, kompletterar jämförbara genmetoder vanligt nu. Codonflyktighet kan berätta om nytt evolutions- pressar på gener, stunder som jämförbara metoder kan berätta om evolutions- pressar över miljoner av år.
Codonflyktighetmetoden har begränsningar, emellertid sade han. Den relies på faktumet som proportionera av varje av de fyra DNA-nucleotidesna är ganska enhetlig över den hela genom av en organism. Hos människor emellertid, är proportionera olik på olikt förlägger i genom. Ändå sade Fraser att gruppen är på arbete som ändrar metoden för att analysera codonflyktighet i människagenom.