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O estudo ilumina como os hot spot da variação genética evoluíram no genoma humano

Que faz a uma pessoa diferente de uma outra, e como estas diferenças evoluiu?

Um estudo pela universidade em biólogos do búfalo está iluminando um aspecto desta pergunta complicada. A pesquisa examina os hot spot da variação genética dentro do genoma humano, examinando as secções de nosso ADN que são mais provável de diferir significativamente de uma pessoa a outra.

Os resultados descobrem uma história evolucionária complexa, derramando a luz na maleabilidade do ADN humano e apontando a apenas como adaptávens -- contudo delicado -- nós somos como uma espécie.

“Nós fizemos algum progresso em compreender como as variações no genoma ocorrem,” dizemos Omer Gokcumen, PhD, professor adjunto de ciências biológicas na faculdade de UB das artes e ciências. “Que as partes do genoma são protegidas e conservadas com a evolução? Que peças não são protegidos, e porque?

“Há a exibição dos trabalhos anteriores que variações estruturais -- supressões, duplicações, outras alterações do ADN -- não são distribuídos uniformemente durante todo o genoma. Há desertos e há hot spot. A pergunta grande é se esta que se aglomera tem o significado biológico, se é aleatório ou conduzido por forças evolucionárias. Nossa pesquisa endereça esta pergunta.”

O estudo, publicado em linha o 18 de março na biologia e na evolução do genoma do jornal, foi conduzido pelo Iene-Pulmão Lin do candidato das ciências biológicas PhD de Gokcumen e de UB, que tem graduado desde e começará logo um trabalho novo como um pesquisador pos-doctoral na Universidade de Chicago.

Explorando a arquitetura dos milhares de genomas

O genoma humano é a totalidade do ADN de uma pessoa. Genes -- os fragmentos do ADN que influenciam traços tais como a cor do olho e os arriscam para a doença que diz a nossos corpos como construir proteínas importantes -- compo aproximadamente 1,5 por cento de nossos genomas. O resto consiste noncoding o ADN, cuja a função (ou falte disso) é um assunto do debate entre cientistas.

O genoma de cada pessoa é diferente, e o estudo novo comparou o ADN de mais de 2.500 indivíduos.

Cientistas zerados dentro nas secções do genoma que diferem mais entre os povos, identificando 1.148 áreas que abrigam os números raramente altos de variações estruturais, incluindo pedaços de secções duplicadas, suprimidas, introduzidas, invertidas ou repetidas do ADN.

Introspecções novas na maleabilidade do ADN humano

Um exame destes “hot spot” revelou uma história evolucionária complexa.

A maioria são encontrados em regiões gene-deficientes do genoma, como esperado. (Alterar genes pode conduzir aos problemas de saúde devastadores, assim que faz o sentido que as áreas gene-ricas tenderiam a ser conservadas mais pesadamente com a evolução, Gokcumen explica.)

Contudo, um subconjunto pequeno de hot spot variantes estruturais é encontrado nas partes do genoma que abrigam genes importantes. Nestes cubos, os genes ligados a nosso sentido de cheiro, função do sangue e da pele, e imunidade à doença overrepresented, de acordo com o estudo.

Selecção de equilíbrio -- em que forças evolucionárias duelando conduzem uma espécie para preservar uma disposição de traços -- pode ajudar a explicar porque estes hot spot gene-pesados existem.

Um exemplo: No estudo, um supressão do ADN que aumentasse o risco de uma pessoa para uma desordem de sangue chamada thalassemia foi encontrado em aproximadamente 16 por cento dos genes em populações africanas subsarianas. Quando a evolução removeu ervas daninhas na maior parte desta variação genética fora das sociedades humanas em outras partes do mundo, a variação persiste em África subsariana porque é valiosa lá, Gokcumen diz: O supressão pode confer a resistência à malária, uma doença principal na região.

“Há uma razão evolucionária pela qual esta mutação é atrasada, apesar de seus efeitos doentes,” diz. “É realmente benéfico também, pelo menos para algumas populações. A selecção de equilíbrio é importante para a adaptação, e nós pensamos que contribui à revelação de alguns hot spot variantes estruturais.”

Se os resultados na adaptação da humanidade de equilíbrio da mostra da selecção, um segundo resultado do estudo sugerem em apenas como delicado nós somos -- em como facilmente os problemas podem elevarar.

A conclusão tem que fazer com a maleabilidade do ADN humano, e a possibilidade que alguns hot spot da variação podem ser ficados situados nas secções do genoma que são, para razões bioquímicas, mais suscetíveis à alteração.

Em a maioria de povos, as mutações genéticas nestas regiões não são devastadores. Mas em alguns casos, grandes supressões genéticos que começam em um ponto quente e a extremidade em outro pode conduzir à supressão de genes inteiros in-between, conduzindo às complicações da saúde, Gokcumen diz.

Um exemplo: O estudo encontrou que um número de hot spot variantes estruturais consecutivos se encontram em ambos os lados do gene curto do homeobox da estatura (SHOX), cujo o supressão pode conduzir a uma desordem de crescimento severa do osso que cause a estatura muito curto. Alguns povos que estão faltando o gene de SHOX, os supressões do ADN começaram em um ponto quente, medido o gene inteiro de SHOX, e num segundo ponto quente terminado.

Quando Gokcumen e Lin executaram testes estatísticos, encontrou que os pontos do começo e da extremidade de grandes mutações genéticas com importância médica conhecida estiveram encontrados em hot spot variantes estruturais mais frequentemente do que seria esperado.