Unlängst wurde die Schwierig-zureihenfolge, in hohem Grade sich wiederholende, Gen-schlecht DNS, die in den Regionen von den Chromosomen bekannt sind als Heterochromatin gefunden wurde, genannt „Ausschuss.“ Wie dunkle Materie im Universum, war die wahre Natur von Heterochromatin unbekannt.
Jetzt Stehen Bauteile des Taufliege Heterochromatin-Genoms (DHGP), vorangegangen durch Gary Karpen der Abteilung Nationalen Laboratoriums des Lawrence Berkeley der Energie vor, nähern sich einer kompletten Montage, einem Abbilden und einer Systemanalyse jener Teile (anders als einfache Wiederholungen) der heterochromatic DNS von Taufliege melanogaster, die Fruchtfliege. Die Ergebnisse bestätigen, dass Heterochromatin weit von bloßen Ausschuss ist.
„Der Meiste Forschergedanke Heterochromatin hatte wenig oder keine Funktion, weil es schien, die Proteinkodierung Gene zu ermangeln, die so reich in den zugänglicheren Chromosomen auftreten und euchromatin gut-studierten,“ sagt Karpen, einen älteren Wissenschaftler in der Biowissenschafts-Abteilung Berkeley-Labors und einen Anhangprofessor der Zelle und der Molekularbiologie am Universität Von Kalifornien, Berkeley. „In den letzten Jahren ist es offensichtlich geworden, dass Heterochromatin ist kritisch für viele wesentlichen Funktionen.“
Fortschritte, wenn sie den Taufliege Heterochromatin sequenziell ordneten, haben vorhergehende technische Beschränkungen, erweitertes Verständnis der Einteilung des Heterochromatins und Verfassung ausgeglichen und zu neuen Einblick geführt in, wie er Zellen und Organismen hilft zu überleben. Die spätesten Ergebnisse vom DHGP werden in einem Paar Papieren im Punkt Am 15. Juni 2007 der Wissenschaft gemeldet.
Die angemerkten heterochromatic Reihenfolgen decken über 200 Proteinkodierung Genen auf. Der Heterochromatin umfaßt auch andere Merkmale von biologischer Bedeutung, einschließlich Reihenfolgen, die für Nicht-Proteinkodierung RNAs und andere Funktionselemente, wie kleines RNAs, die Transposon neutralisieren oder transposons codieren -- DNS ähnlich Viren, die um das Genom hüpfen und zum Stören von Genfunktion fähig sind.
„Taufliege ist für das Studieren von Genomics aus vielen Gründen ideal, und besonders für das Studieren von Heterochromatin,“ sagt Susan Celniker, ein Wissenschaftler in der Biowissenschafts-Abteilung Berkeley-Labors und ein langfristiges Bauteil vom Berkeley-Taufliegen-Genom-Projekt (BDGP). „Über einem Drittel der Gesamt-DNS in einer Fruchtfliege ist Heterochromatin. Die Aufnahmeseitige Fliege hat geschätzte 60 megabases von Heterochromatin“ -- ein megabase (Mb) ist Million Basis, die NukleotidBausteine von DNS -- „und der Mann hat eine geschätzte Bandmitte 100, weil das Y-Chromosom, geschätzt bei 40 Bandmitte, ist aller Heterochromatin.“
Heterochromatin wird in des den Centromeres und in den telomeres Chromosoms konzentriert. In einem gewöhnlich Bogen-Gleichheit-förmigen Chromosom ist der Centromere der Knoten. Centromeres spielen eine entscheidende Rolle in Steuerungschromosomverdopplung während der Zellteilung. Telomeres sind die Endeschutzkappen eines Chromosoms; sie helfen, die Aufspeicherung des genomischen Schadens zu verhindern.
Werden Heterochromatin und euchromatin unter Verwendung einer gerufenen Methode Ganzgenom Schrotflintensequenziell ordnen sequenziell geordnet. Celniker sagt, „Wir reiben herauf ganze Fliegen und produzieren Bibliotheken von DNS-Fragmenten von zwei Größen, einige, die sind 2 Kilobases lang“ -- ein Kilobase (Kb) ist 1.000 Basis -- „und einige, die 10 Kilobases lang sind. Angrenzende Längen der Reihenfolge werden zusammengebaut, indem man Deckungen dieser Fragmente übereinstimmt. Mit dem euchromatin groß, Einzelexemplar Fragmente bauen Sie sich praktisch zusammen, aber es ist härter, zu können, kürzere Stücke mit vielen wiederholenden Reihenfolgen, die vom Heterochromatin typisch sind, befestigen zusammen.“
So war die erste „im Wesentlichen komplette“ Genomreihenfolge der Taufliege, veröffentlicht in der Wissenschaft im März 2000 durch das Berkeley-Taufliegen-Genom-Projekt und den Celera-Genomics, wirklich weit von komplettes. Sie ließ ein Drittel oder mehr des Genoms aus, indem sie nur der das euchromatin und fast keine Fliege seines Heterochromatin abdeckten.
Sagt Celniker, „Zuerst wir sich widmete unsere Bemühungen in Richtung zur Fertigung des euchromatin und lässt das Teil der Reihenfolgenreichen in Wiederholungen, die centromeric und telomeric Regionen, bis später. Die anwesende Arbeit dehnt die Reihenfolge in jene Regionen.“ aus
Reihenfolgen Wiederholend, seien Sie der Stempel von Heterochromatin, und es gibt einige eindeutige Arten. Einfache, kurze Wiederholungen werden Satelliten DNS genannt, die neigen, reichlicheres nahes zu werden die Centromeres und oben Hunderten von den Tausenden oder sogar von den Millionen Basis in der Länge hinzufügen. In diesen „Meeren“ von Satelliten-DNS gibt es „Inseln“ von den Gemäßigte-langen Wiederholungen, welche die nur zehn oder Hunderte von auf den Kilobases sich belaufen, gebildet von den transposons oder von den Fragmenten von transposons.
In anderen Regionen von Heterochromatin, setzen die transposons das Meer fest. Hier sind die Inseln Einzelexemplar Gene oder Längen von DNS, die für RNAs anders als die Bote RNS codieren, die benötigt wird, um Proteine zu machen, und von anderen Funktionselementen.
Fragmente wie transposons und Einzelexemplar Gene Gemäßigt, wiederholend, wurden zusammengebaut, indem man zahlreiche Exemplare mit den eindeutigen oder genug unterscheidenden Reihenfolgen verglich. Die Einheit wurde überprüft, indem man es an Klone von längeren Reihenfolgen anpaßte. Wenn die sorgfältige manuelle Einheit bis zu praktischem genommen ist, bildeten die Forscher die Reihenfolgen zu ihren physischen Standorten auf den Chromosomen ab. Die Reihenfolge und die Karten schufen die Grundlage für die folgende Stufe im Prozess, die Systemanalyse des Heterochromatin der Fliege.
„Historisch wurde es Ausschuss genannt. Wir legten dar, um zu sehen, wenn es irgendwelche Informationen in diesem Ausschuss gab,“ sagen Chris Smith, früher in der Biowissenschafts-Abteilung Berkeley-Labors und jetzt in einem Assistenzprofessor von Bioinformatik an San Francisco-Staatlicher Universität. „Wir verwendeten eine Rohrleitung von Computerprogrammen, um die rohen Reihenfolgendaten, auf der Suche nach Genen zu analysieren. Wir kennzeichneten Muster von Codons, die möglicherweise eine Gen Spleißsite oder einen Förderer anzeigten, zum Beispiel. Wir bildeten experimentell berechneten Beweis des Boten RNAs zurück zu der übereinstimmenden Heterochromatinreihenfolge ab. Und wir suchten nach den Reihenfolgen, die einen ähnlich sind, die bereits bekannt sind von den Proteindatenbanken.“ Diese Standardanflüge an das Finden von Genen, sagt Smith, ist verhältnismäßig einfach, im euchromatin aber stark im Heterochromatin durchzuführen, „weil ist es so reich in den Wiederholungen.“
Smith und seine Kollegen fanden Beweis für 230 bis 254 Proteinkodierung Gene im Heterochromatin, dachten vorher, um bloßen 30 bis 40 zu enthalten (die Summe der Fliege ist 14.000 oder mehr). Viele dieser Gene wurden ziemlich unterschiedlich zu Genen im euchromatin, mit viel längeren Abständen (Introns) zwischen den Kodierungskapiteln des Gens (Exons) organisiert; anders als die Introns in den euchromatic Genen, bestanden diese langen Abstände fast völlig aus dem Wiederholen von den Reihenfolgen, die von untauglichen transposons berechnet wurden. Der Beweis schlägt vor, dass heterochromatic Gene unterschiedlich zu den euchromatic geregelt werden.
Außer Proteinkodierung Genen fanden die Kommentatoren andere beträchtliche Elemente im Heterochromatin, einschließlich 13 Einzelexemplar Gene, die nicht für Proteine codieren, aber für kleine RNS noncoding RufrNAs strukturiert.