Macaquegenomanalyse verbessert die Fähigkeit der Wissenschaftler, die menschlichen Gene zu kennzeichnen, die in Krankheiten mit einbezogen werden

Cornell-Experten in der Computerbiologie und in der Bioinformatik haben Schlüsselbeiträge zur Analyse des Genoms des Rhesusfaktor Macaque, besser bekannt als der Rhesusaffe gemacht.

Die Cornell-Forscher waren ein Teil eines Konsortiums von ca. 200 Wissenschaftlern auf der ganzen Welt, deren Arbeit in einem speziellen Kapitel des Punktes Am 13. April der Zapfen Wissenschaft berichtet wird.

Der Rhesusfaktor Macaque (Macaca mulatta) ist Menschen und deshalb weit verbreitet in der medizinischen Forschung, besonders in der Impfprüfung und da ein Baumuster für AIDS-Forschung physiologisch ähnlich. Das Verständnis seines Genoms und wie es von dem von Menschen sich unterscheidet, verspricht, neue Einblicke in die Entwicklung von Menschen und von anderen Primaten anzubieten und hat wichtige Auswirkungen für medizinische Forschung. (sehen Sie zwei Geschichten unten).

Nachdem das Macaquegenom im Jahre 2005 sequenziell geordnet wurde, wurden zusätzliche Wissenschaftler, einschließlich ein Cornell-Team, eingezogen, um die Ergebnisse zu analysieren. Richard Gibbs von Baylor-College von Medizin beaufsichtigte das gesamte Projekt. Die Arbeit in Cornell wurde hauptsächlich von den Forschungsgruppen unter Adam Siepel und Carlos Bustamante, Assistenzprofessoren von biologischen Statistiken und von Computerbiologie, mithilfe Andrews Clark, Professor der Molekularbiologie und der Genetik durchgeführt. Um das Genom zu analysieren, das aus 2,9 Milliarde falschen Paaren DNS besteht, verwendeten die Forscher einen engagierten Computerbiologiecluster in der Cornell-Theorie-Mitte, eine Supercomputer mit 1.234 parallelen Prozessoren.

Siepels Gruppe studierte Gene, die gefunden wurden, um für Menschen, Macaques und Schimpansen geläufig zu sein. (Das Schimpansegenom wurde im September 2005. sequenziell geordnet) Sie kennzeichneten 10.376 Gene, deren Funktion mindestens teilweise bekannt, und gesuchte Unterschiede, die zeigen würden, wie Entwicklung weitergekommen war.

„Vor diesem Papier, Analysen dieser Art hatte sich auf Menschen und Schimpansen konzentriert, und sie sind so nahes, dass er nicht ist, wie interessant,“ Siepel sagen. „Der Macaque gibt uns, welche die Fähigkeit zu entdecken empfindlicher subtilen Druck der natürlichen Auswahl.“

Indem sie Gene, die 25 Million Jahre gehabt haben zu ändern (verglichen mit dem 6 Million Jahrabstand zwischen Menschen und Schimpansen) vergleichen, können die Forscher lernen etwas über wie und warum jene Änderungen stattfanden.

Im Laufe der Zeit treten geringfügige Änderungen in den Genen nach dem Zufall, häufig ein, ohne die Aminosäuren zu ändern -- ProteinBausteine -- für, welches die Gene kodieren. Siepels Gruppe verwendete diese Änderungen wie ein Anzeiger, wie viel gelegentlichen Änderung in 25 Million Jahren erwartet werden sollte. Dann betrachteten sie Änderungen, die würden codieren für eine andere Aminosäure verursachte, die möglicherweise eine Änderung in der Funktion, und verglichen diese mit der erwarteten gelegentlichen Änderungsgeschwindigkeit.

„Wo die Aminosäuren mehr geändert haben, als Sie erwarten würden, dass es mögliche Natur hat reagiert auf etwas Umweltfolgen ist,“ erklärt Siepel. Zum Beispiel fanden die Forscher den meisten Beweis für positive Auswahl in einer Genkodierung für Keratin, ein Protein, das in die Entstehung von Haarschaften mit einbezogen wurde. Möglicherweise sind Menschen weniger haarig, als Fallhammer wegen eines alten Klimawandels oder irgendeiner Schicht in den Standards der Partnerwahl, die Forscher spekulieren. Andere Gene, die scheinen, für im Laufe der Jahre ausgewählt worden zu sein, enthalten mehrere, die in die Immunsystem- und Zellmembranprotokolle mit einbezogen werden.

Im Durchschnitt sagen die Forscher, Gene im Menschen und in den Schimpansegenomen haben schnell als in den anderen Primaten entwickelt, nachdem sie auf gelegentliche Änderungsgeschwindigkeiten eingestellt hatten. Und Vergleiche mit den Genomen der Nagetier- und Hundeshows, dass Primatgene schnell als die in jenen Tieren entwickelt haben, die weg den Evolutionsbaum sogar früher aufspalteten.

Niemand fand alle „großen Gehirngene,“ Bustamante-Witze. Viele physiologischen Unterschiede werden durch regelnde Reihenfolgen, die andere Gene ein und abstellen, er erklärt gesteuert möglicherweise, und die Studie umfaßte nicht jene Reihenfolgen.

Siepels Gruppe analysierte auch Gene, die in einigen verschiedenen Einbauorten auf dem Genom kopiert werden. Sie stellten herein auf einer Familie von den Genen auf Null ein, die als PRAME bekannt sind (vorzugsweise ausgedrücktes Antigen vom Melanomen) die in den Krebszellen aktiv sind und scheinen, in die Entstehung von Samenzellen mit einbezogen zu werden. Menschen haben mindestens 26 Exemplare. Vergleich mit dem Mäusegenom schlägt vor, dass es einen Spurt der Verdopplung dieses Gens früh in der Primatgeschichte gab, und Vergleich mit dem Macaque zeigt einen anderen Spurt der Kopie in den Menschen und in den Schimpansen, mit der größten Verdopplung in den Menschen und mit Beweis für positive Auswahl. Dieses schlägt vor, sagen die Forscher, dass die PRAME-Familie eine wichtige Rolle in der menschlichen Geschichte gespielt hat.

Bustamantes Gruppe studierte Varianten innerhalb des Macaquegenoms -- die Methoden, in denen Einzelpersonen innerhalb der Spezies von gegenseitig sich unterscheiden. Während das komplette Genomsequenziell ordnen des Macaque mit der DNS einer einzelnen Einzelperson erfolgt war, denn Studien von Variantenforschern bei Baylor auch Teil der Genome von 16 anderen Macaques sequenziell ordneten, visierten acht von China und acht von Indien und fünf Regionen des Genoms für tiefere Analyse an und in fine ordneten Sonderkommando jener Regionen in 47 Einzelpersonen sequenziell.