Che cosa possiamo imparare dal Pan-Genoma?

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Determinate decadi dopo che la sequenza genetica mai vista di un organismo vivente è stata divisa, i database pubblici contengono diverse centinaia genoma batterici completi. Ciò nonostante, soltanto una piccola frazione di queste specie di batteri hanno genoma che completamente sono stati ordinati.

La conclusione dallo studio che rivela questo, è che ciascuna delle specie batteriche, nella teoria, ampiamente non sarà descritta mai poichè i nuovi geni si aggiungeranno continuamente al genoma delle specie con ogni nuova sequenza genomica. Quindi, il migliore modo descrivere specie batteriche è di dare un'occhiata al concetto del pan-genoma: formato dai tutti genoma di memoria e superflui dell'specie.

Che cosa è il Pan-Genoma?

Il pan-genoma caratterizza tutti variazioni genetiche e geni singolari all'interno di singole specie una. Questo concetto iniziale è stato portato alla luce da Tettelin et al., quando sei sforzi dello streptococco agalassie sono stati ordinati.

Colonie dello streptococco agalassie dei batteri in lastra grossa di terreno di coltura. Credito di immagine: Angellodeco/Shutterstock
Colonie dello streptococco agalassie dei batteri in lastra grossa di terreno di coltura. Credito di immagine: Angellodeco/Shutterstock

Le sequenze di DNS ottenute potrebbero essere intese come genoma di memoria (compartecipe da tutti gli isolati di agalassie dello S.), che accountis per intorno 80% di singolo genoma come pure un genoma usabile che consiste dei geni sforzo-specifici e parziale-compartecipi. I preventivi da questo studio suggeriscono che il bacino idrico genetico all'interno del pan-genoma di agalassie dello S. sia immenso e che questi nuovi geni potrebbero continuare più ulteriormente ad essere identificato.

Esempi di analisi del Pan-Genoma

Il paracasei del lattobacillo fa parte sia del microbiome animale che umano dell'intestino e quindi è utilizzato nell'industria alimentare in prodotti probiotici, o come culture iniziate per altri prodotti lattier-caseario. Con l'aumento nell'uso di alto-capacità di lavorazione e di DNA a basso costo che ordinano i metodi è diventato fattibile da ordinare vari sforzi differenti dell'singole specie, poi per determinare il suo pan-genoma. In uno studio 2013, i genoma di 34 sforzi separati del paracasei del L. sono stati ordinati e l'analisi di genomica che confronta ogni sforzo è stata eseguita.

Il contenuto del genoma e synteny sono stati analizzati, con un fuoco sul pan-genoma. Ciascuno dei genoma è stato trovato per contenere circa 2.800 - 3.100 geni come pure l'analisi comparativa che identifica bene oltre 4.200 gruppi del DNA del ortholog che comprendono il pan-genoma il questo specie particolari. Verso il 1800 di ortholog i gruppi comprendono la memoria protetta del genoma. Vari fattori che hanno usato per essere collegati alle interazioni biochimiche del host-microbo, quali la proteinasi della cella-busta, il pilli e le idrolasi p75 e p40. La capacità per preparare i brevi acidi grassi a catena ramificata tutti è risultata presente nel genoma di memoria di paracasei del L., ha trovato in tutti sforzi scelti.

Il variome (la parte del genoma che può variare fra gli organismi), è stato trovato per consistere pricipalmente dai fagi ipotetici, dalle proteine, dagli elementi di transposon/conjugative, dai plasmidi e dalle funzioni esperte (per esempio, metabolismo dello zucchero e proteine CRISPR-associate). La grandi variabilità e varietà di caricatore 35mm genetici di zucchero-utilizzazione sono state segnate, con ciascuno degli sforzi che hanno fra 25 e 53 diversi caricatore 35mm, che riflettono l'adattabilità del paracasei del L. ai posti adatti vari. Un albero phylogenomic poi è stato costruito, che è stato basato sui contenuti totali del genoma insieme ad un'analisi definitiva di tutti gli eventi orizzontali di trasferimento del gene. È stato concluso che l'adattamento di questi sforzi del paracasei del L. è un trattamento complesso.

Un altro studio egualmente ha trovato che il pan-genoma potrebbe essere usato come strumento novello per ridefinire queste specie patogene di batteri. Ciò poi si è applicata specie a batteri della shigella e di Escherichia coli, che recentemente sono state l'argomento di certa controversia riguardo alle loro posizioni patogene e tassonomiche.

Dopo la scelta degli sforzi specifici che sono di interesse, poi hanno selezionato una tecnica sperimentale: quali ad un metodo basato a bioinformatica o un microarray. La tecnica di bioinformatica offre servire degli strumenti dedicato e gli usi generali. Facendo uso di queste analisi, lo studio su pan-genomica può dare i tipi differenti di dati e poi aumenta la comprensione e la conoscenza dell'specie batteriche.

Raggruppando insieme questi dati genomica, potrebbe essere possibile più successivamente ridefinire le specie, per classificarle ha costruito su sul loro contenuto genomica del variome. In una situazione dove “un pan-genoma infinito„ esiste, quali in Escherichia coli, o Prochlorococcus Marinus, potrebbe la ristrutturazione essere eseguita ancora? Le definizioni “delle specie„ sono state decise spesso sopra per mezzo di vecchi metodi e degli strumenti. Ulteriormente, alcune specie sono non omogenee di natura. Di conseguenza, ridefinire come le specie batteriche è determinata analizzando il pan-genoma può essere qualcosa che possa essere fatto nell'immediato futuro.

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Last Updated: Oct 15, 2019

Written by

Phoebe Hinton-Sheley

Phoebe Hinton-Sheley has a B.Sc. (Class I Hons) in Microbiology from the University of Wolverhampton. Due to her background and interests, Phoebe mostly writes for the Life Sciences side of News-Medical, focussing on Microbiology and related techniques and diseases. However, she also enjoys writing about topics along the lines of Genetics, Molecular Biology, and Biochemistry.

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