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Che cosa è genomica comparativa?

La genomica comparativa è un campo di biologia dove il genoma delle specie differenti è confrontato l'un l'altro per capire le differenze evolutive e molecolari fra le specie. Lo sviluppo di basso costo, ordinamento di prossima generazione ha permesso all'analisi di una pletora di genoma relativi facendo uso di genomica comparativa. Questo articolo mira a descrivere le tecniche utilizzate nella genomica comparativa e nei loro vantaggi/svantaggi.

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La genomica comparativa è un campo di biologia dove il genoma delle specie differenti è confrontato lvrx | Shutterstock

Confronto del genoma e di sequenziamento del genoma

Le informazioni genetiche sono codificate da quattro nucleosidi: adenina, citosina, guanina e timine. La determinazione dell'ordine di questi nucleosidi in DNA lineare costituisce la base di ordinamento. Con il genoma umano, i genoma di parecchi organismi di modello ora è stato ordinato - compreso gli scimpanzè, i mouse, le mosche di frutta, il pesce del pesce palla, gli ascaridi, il lievito del panettiere ed i batteri. Nel totale, i genoma di più di 1000 organismi prokaryotic e 1300 specie sono stati ordinati fin qui.

Il primo punto nella genomica comparativa è di confrontare le funzionalità generali come: dimensione del genoma, numero dei geni e numero di cromosoma. Per esempio, Arabidopsis (un impianto) ha un più piccolo genoma confrontato alla drosofila, la mosca di frutta che ha due volte altrettanti geni. Interessante, la dimensione del genoma di Arabidopsis è simile agli esseri umani, suggerenti che la dimensione del genoma non sia un indicatore di complessità o di stato evolutivo.

DNA che ordina e synteny

Synteny è un metodo per cui i geni sono sistemati in simili blocchi attraverso le specie per identificare le simili e regioni dissimili. Le dimensioni di similarità e della diversità possono variare attraverso i cromosomi. Per esempio, il cromosoma 20 degli esseri umani corrisponde quasi completamente al secondo cromosoma del mouse.

Similmente, il diciassettesimo cromosoma degli esseri umani corrisponde al cromosoma 11 del mouse. Quindi, l'analisi può mostrare come cambiamenti cromosomici che sono accaduto in mouse e cromosomi umani da quando hanno diverso da un antenato comune quasi 75-80 milione anni fa.

Analisi omologa del DNA

Un altro metodo impiegato nella genomica comparativa è l'analisi dell'omologia, dove i cromosomi omologhi delle specie differenti sono stati allineati. Per esempio, in uno studio, il gene per il piruvato chinasi degli enzimi in esseri umani è stato stato allineato rispetto al cane, al mouse, al pollo e agli zebrafish omologhi del modulo di sequenza degli enzimi (tra l'altro) e successivamente, le regioni di alta similarità di sequenza sono state tracciate.

Quale analisi alta similarità indicata nelle sequenze degli enzimi dell'essere umano e del macaco (un primate), mentre il pollo e gli zebrafish hanno mostrato la similarità soltanto nelle sequenze codificante. Tale analisi può essere usata per trovare quali funzionalità genomiche sono state conservate nel corso di evoluzione e, per contro, che le funzionalità hanno differenziato.

Distanza filogenetica

La distanza filogenetica è una funzionalità non parametrale usata per misurare il grado di separazione fra due organismi. Questo parametro è basato sul numero dei cambiamenti di sequenza che si sono accumulati durante gli anni o le generazioni. Questa distanza è inversamente proporzionale alla similarità di sequenza fra gli organismi - cioè meno la similarità di sequenza, più è la distanza filogenetica fra loro.

Sopra le distanze filogenetiche più lunghe (quali un miliardo anni) poiché gli organismi separati, soltanto previsioni generali possono essere riuniti. Tuttavia, per le distanze filogenetiche più vicine, quali 50-200 milione anni dalla separazione, il DNA funzionale e non funzionale può essere discriminato, che può successivamente piombo all'identificazione delle sequenze codificante, della non codifica RNAs, delle regioni regolarici, ecc.

Per le distanze filogenetiche di meno di 5 milione anni, differenze di sequenza può essere usato per arguire le più piccole e differenze sottili nella forma e nel modulo. Di conseguenza, le differenze genomiche comparative possono fornire molte informazioni potenti.

Vantaggi di genomica comparativa

I genoma comparativi piombo alle comprensioni interessanti, quale quell'azione 60% della mosca di frutta e del genoma umano dei loro geni. Inoltre, quasi due terzi dei geni del cancro hanno geni omologhi nella mosca di frutta. Tali risultati hanno un impatto profondo sulla ricerca di sanità. Oltre a salubrità, egualmente ha implicazioni in vari campi come l'agricoltura, la biotecnologia, la zoologia, la biologia di conservazione, ecc.

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Last Updated: May 22, 2019

Dr. Surat P

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Dr. Surat P

Dr. Surat graduated with a Ph.D. in Cell Biology and Mechanobiology from the Tata Institute of Fundamental Research (Mumbai, India) in 2016. Prior to her Ph.D., Surat studied for a Bachelor of Science (B.Sc.) degree in Zoology, during which she was the recipient of an Indian Academy of Sciences Summer Fellowship to study the proteins involved in AIDs. She produces feature articles on a wide range of topics, such as medical ethics, data manipulation, pseudoscience and superstition, education, and human evolution. She is passionate about science communication and writes articles covering all areas of the life sciences.  

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