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La technique Neuve de recenser des gènes peut aider des chercheurs développant des médicaments

Une technique neuve rapide capable recenser les gènes qui évoluent rapidement ainsi que ceux qui changent lentement déjà a indiqué exactement les objectifs neufs pour des chercheurs développer des médicaments contre la tuberculose et la malaria, et elle pourraient faire la même chose pour d'autres maladies infectieuses, selon un papier en Nature de cette semaine.

La technique, enregistrée dans l'édition du 29 avril du tourillon, a été développée par des chercheurs de l'Université de Californie, Berkeley, Harvard et Universités de Princeton, et les Instituts de la Santé Nationaux.

Gènes qui changent lentement ou pas du tout dans un organisme, ou d'un organisme à l'autre, habituellement alerte à être pièces critiques de machines moléculaires et, dans un organisme infectieux, d'objectifs attrayants pour des chercheurs espérant la détruire

Alternativement, des gènes qui changent rapidement sont présumés pour être sous la pression évolutionnaire sélectrice, telle que le besoin d'un microbe de commuter soutenu sa couche externe au dépistage d'évasion par le système immunitaire humain. De Tels gènes peuvent indiquer à des chercheurs que les organismes surpassent le système immunitaire ou développent la résistance au médicament.

Cette technique neuve est une déviation totale aux méthodes actuelles de trouver les gènes en pleine évolution, et a déjà indiqué exactement les gènes précédemment inconnus dans les parasites de tuberculose et de malaria qui pourraient être les objectifs potentiels de médicament.

« Dans la méthode comparative typique, chercheurs prenez les gènes équivalents de plusieurs organismes, comme des êtres humains et des chimpanzés et des souris, rayez-les et comptez les différences, » Chasseur expliqué B. Fraser de co-auteur, un étudiant de troisième cycle dans moléculaire et biologie cellulaire chez Uc Berkeley. « Qui donne vous qu'une idée quels genres de modifications un gène a subis au-dessus de l'évolution, et des genres de modifications de vous voient, vous pouvez impliquer quelque chose au sujet de la voie elle évolue - si elle a été faite pression sur pour changer ou faite pression sur pour rester la même chose.

« Nous sortons avec un résultat final assimilé - sachant quels genres de pressions évolutionnaires sont sur différents gènes - mais nous pouvons le faire avec juste une séquence unique de génome, au lieu d'aligner des gènes de différents génomes et de comparer des séquences. »

Fraser travaille dans le laboratoire de Michael Eisen, un professeur adjoint de complément d'Uc Berkeley de moléculaire et biologie cellulaire et un membre du consortium QB3 (Institut de la Californie pour la Recherche Biomédicale Quantitative).

« Cette technique peut être employée pour recenser rapidement les gènes pathogènes qu'interactif attentivement avec le système immunitaire humain, puisque ces gènes sont sous la pression énorme d'évoluer rapidement, » a dit le co-auteur Joshua B. Plotkin, un camarade junior dans la Faculté des Arts et des Sciences à Harvard. De « Tels gènes sont des premiers objectifs pour que les médicaments neufs et les vaccins contrent les agents pathogènes mortels. »

La technique concerne une analyse statistique d'un génome entier, comparant les tarifs de la modification d'un gène particulier au taux moyen de modification dans le génome. Le génome d'un organisme est une séquence des nucléotides d'ADN - A, G, T ou C (pour l'adénine, la guanine, les thymines et la cytosine) - groupés dans des triplets, codons appelés. Indicatifs de Chaque codon pour qu'un acide aminé spécifique soit câblé ensemble pour produire une protéine. La suite thymines, la cytosine et l'adénine - un codon d'ACIDE TRICHLORACÉTIQUE - fournit toujours un acide aminé de sérine, par exemple.

Puisque 64 triplets d'ADN peuvent être effectués à partir des quatre nucléotides disponibles d'ADN mais il y a seulement 20 acides aminés différents, quelques acides aminés sont codés par plus d'un codon. L'Arginine, par exemple, est codée par six codons différents : CGA, CGC, CGG, CGT, AGA et AGG.

Basé sur une idée par Plotkin, l'équipe mise à zéro dedans sur la susceptibilité des codons aux mutations ponctuelles - changement d'un nucléotide unique d'ADN - et le fait que non toutes les mutations ponctuelles ont le même effet. Une mutation ponctuelle irrégulière dans quelques codons est moins pour produire un codon ce des indicatifs pour un acide aminé différent. Par exemple, la conversion de CGA en CGC avait toujours comme conséquence une arginine, laissant la séquence des acides aminés de la protéine inchangée. Basé sur la structure de code génétique - c.-à-d., les codons connectants de table de conversion aux acides aminés - le groupe pouvait dire quels codons étaient pour avoir été subis une mutation dans un codon pour un acide aminé différent.

En comptant, par exemple, la fréquence des six codons codant pour l'arginine dans un gène unique, et le comparant à la fréquence dans tout le plein génome, les chercheurs peuvent déterminer si le gène a vraisemblablement évolué plus rapide ou plus lent que le génome dans son ensemble.

« Nous ajoutons-nous au-dessus d'un gène entier que les triplets il utilise, et alors nous demandons, « Compterions-nous voir ce genre d'usage des triplets juste par hasard ou pas ? «  » Fraser a dit. « Sinon, il est inhabituel et nous donne un indice à la façon dont le gène avait évolué. »

« Nous avons besoin de la séquence entière de génome parce que nous devons apprendre, pour chaque génome, ce qui est sa distribution de mouvement propre des triplets, » il avons ajouté. « Si nous ne connaissions pas cela, nous ne pourrions pas trouver un gène avec une déviation significative à cela. »

La technique fonctionne seulement avec des quelques acides aminés. Les résultats neufs viennent d'une analyse d'arginine, leucine et sérine, qui est codée pour par six codons différents, et glycine, qui a codé pour par quatre codons différents.

L'équipe, que Jonathan Dushoff, un chercheur post-doctoral chez Princeton et le NIH inclus, a employé sa technique pour analyser les 4.000 gènes dans le génome de la bactérie de tuberculose (Bacille de la tuberculose) et les 5.000 gènes dans le génome du parasite de malaria (falciparum de Plasmodium).

Les gènes dans ces organismes qui se sont avérés être en pleine évolution étaient en grande partie ces gènes codant pour des antigènes, c.-à-d., les protéines qui vêtent la surface de l'agent pathogène et incitent une réaction immunitaire. En changeant continuellement sa couche d'antigène, un agent pathogène peut éluder le système immunitaire, se transformant éventuellement en une tension neuve pour contester le système immunitaire humain de nouveau.

« Le fait que nous avons trouvé la plupart des antigènes évoluaient rapidement sous notre que notre technique fonctionne, » Fraser confirmé métrique a dit.

Les chercheurs ont également découvert les gènes précédemment non reconnus qui évoluent rapidement. Ces gènes sont les candidats attirants pour davantage de recherche dans laquelle les gènes peuvent agir l'un sur l'autre avec le système immunitaire humain.

« Nous l'avons également constaté que dans des classes des antigènes, certains sont sous une sélection beaucoup plus intense que d'autres, avant lesquels les gens n'avaient pas trouvé, » avons dit. « Nous pouvons effectuer les hypothèses au sujet desquels agissent l'un sur l'autre réellement avec le système immunitaire et lesquels ne sont pas, basé sur cette conclusion neuve. »

Fraser a mis l'accent sur que la technique, désignée sous le nom de la volatilité de codon, complète le terrain communal comparatif de méthodes de gène maintenant. La volatilité de Codon peut indiquer au sujet de la pression évolutionnaire récente sur des gènes, alors que les méthodes comparatives peuvent indiquer au sujet de la pression évolutionnaire au-dessus des millions d'années.

La méthode de volatilité de codon a des limitations, cependant, il a dit. Elle se fonde sur le fait que la part de chacun des quatre nucléotides d'ADN est assez uniforme en travers du génome entier d'un organisme. Chez L'homme, cependant, la part est différente à différentes places dans le génome. Cependant, Fraser a dit que le groupe est au travail modifiant la méthode pour analyser la volatilité de codon dans le génome humain.