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Introspecções novas em genéticas humanas

Quem são nós? De onde nós viemos? Como nós obtivemos aqui? Durante todo as idades, os seres humanos procuraram respostas a estas perguntas, levando a cabo a sabedoria com a religião, a filosofia, e eventualmente a ciência. As análises evolucionárias publicadas pela biologia do genoma e pela evolução (GBE) permitem que nós espreitem no espelho e compreendam-se melhor como uma espécie, trazendo nos mais perto do que nunca a descobrir as respostas a estas perguntas duradouros.

A edição virtual a mais atrasada de GBE na genética humana destaca alguma da pesquisa a mais emocionante publicada no jornal dentro da metade de ano passado e, demonstrando a grande variedade de aproximações evolucionárias a esta avenida da pesquisa assim como de um número de introspecções fascinantes em nossa própria biologia.

Tomando sobre uma década para terminar, o projecto de genoma humano original custou quase $3 bilhões e envolveu o esforço colectivo das centenas de cientistas. Desde então, os avanços em arranjar em seqüência a tecnologia conduziram a uma explosão na pesquisa da genética humana e da genómica, com os um milhão de genomas humanos calculados arranjados em seqüência até agora.

Quando esta riqueza dos dados tiver o potencial responder a algumas de nossas perguntas mais fundamentais, destravar seus mistérios necessitou a invenção de métodos analíticos e computacionais novos e a integração das técnicas e das ideias das ciências biológicas diversas, incluindo a fisiologia, a anatomia, a medicina, a genética de população, a bioinformática, e o computacional, o molecular, e biologia evolutiva.

Uns pontos chave da investigação envolvem identificar as maneiras em que os seres humanos diferem de outros primatas--ou seja que faz-nos humanos? Diversos estudos publicaram durante os últimos 18 meses sugerem que a parte da resposta pudesse ser encontrada no regulamento transcricional e nas mudanças na expressão genética.

Edsall e outros (2019) avaliou diferenças na acessibilidade da cromatina, que acesso dos impactos da maquinaria transcricional ao ADN, através de cinco primatas que incluem seres humanos. Encontraram níveis elevados de diferenciação através da espécie, assim como das classes de locais que diferiram basearam na selecção, no lugar genomic, e no tipo especificidade da pilha.

Mais especificamente, Swain-Lenz e outros (2019) encontrou que as diferenças na acessibilidade da cromatina perto dos genes envolvidos no metabolismo de lipido podem fornecer uma explicação mecanicista para os níveis mais altos de gordura corporal observados nos seres humanos comparados a outros primatas. Arakawa e outros (2019) mostrou que os aumentos humano-específicos na transcrição de quatro genes estruturais da proteína podem causar as características morfológicas específicas à pele humana, incluindo a espessura aumentada e a força comparadas à pele de outros primatas.

Finalmente, um catálogo das proteínas envolvidas no regulamento transcricional por Perdomo-Sabogal e Nowick (2019) mostraram que determinados tipos de factores da transcrição estão associados com os genes sob a selecção positiva, incluindo aquelas associadas com a esquizofrenia, a revelação do olho, e a fertilidade nos seres humanos.

Uma outra área de interesse é o papel da mutação em dar forma ao genoma humano e a nossa história evolucionária. Por exemplo, houve um debate considerável sobre quanto do genoma humano é sujeito à selecção natural. Argumentiu-se que esta fracção não pode ser demasiado grande, ou então os seres humanos sofreriam uma perda de aptidão devido ao número de mutações deletérias. Contudo, Galeota-Saltado e outros (2020) opor este argumento mostrando que a carga mutational seria tolerável mesmo se muito do genoma humano era sujeito à selecção.

Análises adicionais por Castellano e outros (2020) reveladas como a taxa de recombinação, a densidade do gene, e a taxa da mutação interactiva para dar forma a testes padrões da diversidade do ADN através dos seres humanos e de outros homininae estreitamente relacionados. Um estudo por Prendergast e outros (2019) descobriu mais polarizações originais nas mutações que ocorrem em locais adjacentes do nucleotide nos seres humanos, sugerindo a existência de forças evolucionárias distintas actuando em tais locais e identificando diferenças nestas forças através das populações humanas.

Um assunto particularmente fascinante neste campo é estado relacionado com a investigação de diferenças genéticas entre populações humanas e sua associação com a história natural destes grupos. Por exemplo, Harris e outros (2019) encontrou que os antepassados dos nativos americanos levaram o ancestral, um pouco do que derivada, versão de um polimorfismo antigo que pre-datar a separação com Neanderthals. Este polimorfismo abrange os genes do desaturase do ácido gordo, e assim aqueles com ascendência do nativo americano podem ser em risco dos baixos níveis de nutrientes derivados dos ácidos omega-3 e omega-6 gordos dietéticos.

Jonnalagadda e outros (2019) identificou um número de alelos associados com a cor da íris e a pigmentação da pele em asiáticos sul, quando a vicunha e outros (2019) descobriu as variações genéticas que podem ter ajudado os antepassados andinos do nativo americano dos povos que vivem no deserto de Atacama no Chile do norte para se adaptar aos níveis altos do arsênico na água. A análise de uma outra população da deserto-moradia por Eaaswarkhanth e outros (2020) mostrou a evidência para a selecção positiva de uma região genomic que abrange o gene de TNKS em indivíduos kuwaitianos. Porque este gene influencia traços e o risco metabólicos da hipertensão, a selecção para este haplotype pode ter fornecido uma vantagem aos antepassados kuwaitianos que vivem no deserto da península árabe mas tem implicações da saúde para seus descendentes modernos do dia.

Certamente, como revelado por estes estudos, um dos grandes benefícios potenciais desta linha de inquérito é a elucidação do conhecimento novo que informa nossa compreensão da saúde humana e da doença. Reher e outros (2019) encontrou que os genes do complexo principal do histocompatibility, que ajuda o sistema imunitário a reconhecer substâncias estrangeiras, retêm uns níveis mais altos de diversidade do que outros genes. Isto era verdadeiro em seres humanos arcaicos e modernos, mesmo que os seres humanos e os Neanderthals arcaicos reduzissem os níveis de diversidade genética comparados aos seres humanos modernos.

Lin e Gokcumen (2019) caracterizaram a variação estrutural da fino-escala no genoma humano e revelaram os pontos quentes que foram associados com as variações adaptáveis e biomedicàvel relevantes. Por exemplo, identificaram os pontos quentes associados com os conjuntos alfa e beta do gene da hemoglobina assim como a estatura curto idiopática. Finalmente, um estudo por Liu e outros (2019) das amostras tomadas de dentro de um único tumor de um paciente com carcinoma hepatocelular mostrou que o genoma mitocondrial estava evoluindo neutra, fornecendo a evidência que refuta a hipótese que a selecção actua no ADN mitocondrial para promover a revelação do tumor.

Junto, esta selecção dos manuscritos destaca algumas dos resultados os mais atrasados e das aproximações novas no estudo da genética humana, um campo que as promessas de ajudar a definir quem nós somos como uma espécie e a revelar os mistérios da migração e da adaptação humanas que podem de outra maneira ter sido perdidos à história da humanidade.

Source:
Journal reference:

McGrath, C. (2020) Human Genetics: A Look in the Mirror. Genome Biology and Evolution.  doi.org/10.1093/gbe/evaa139.