Human Genome Project: Silent Egenskaper og Mål for Human Genome Project

Les denne artikkelen for å lære om de stille funksjonene, målene, applikasjonene og fremtidige utfordringene i menneskelige genomprosjekter!

Hver enkelt person har en identitet som skyldes ens genetiske sminke. Ingen to personer er like (unntatt mono-zygot tvillinger) fordi de er forskjellige i deres genetiske sminke.

Image Courtesy: img.mit.edu/newsoffice/images/article_images/original/20130103132743-0.jpg

Forskjeller i genetisk sminke skyldes forskjeller i nukleotidsekvenser av deres DNA. Det var derfor alltid en ambisjon for forskere å kartlegge menneskelig genom. Fremskritt i genteknikksteknikker gjorde det mulig å isolere og klone DNA-stykker og bestemme nukleotidsekvenser av disse fragmentene.

Derfor, i 1990 startet US Department of Energy og National Institute of Health for og koordinert prosjektet for sekvensering av menneskelige genom som heter HGP eller Human Genome Project. Velkommen tillit (UK) ble med i prosjektet som en viktig partner. Senere på Japan, Frankrike, Tyskland, Kina og noen andre land kom det også til.

HGP er et megaprojekt som involverer mye penger, mest avanserte teknikker, mange datamaskiner og forskere på jobb. Størrelsen på prosjektet kan forestilles at hvis kostnadene ved å sekvensere en bp er 3 dollar, vil sekvensering av 10 ¹⁰ bp koste en milliard dollar. Hvis dataene skal lagres i bøker, med hver bok som har 1000 sider og hver side med 1000 bokstaver, vil det være nødvendig med 3300 bøker. Her har bioinformatikk databasering og andre høyhastighets beregningsenheter hjulpet i analyse, lagring og gjenfinning av informasjon.

mål:

HGP hadde satt følgende mål.

1. Bestem sekvensen og nummeret til alle baseparene i det humane genom.

2. Identifiser alle gener som er tilstede i menneskelig genom.

3. Bestem funksjonene til alle gener.

4. Identifiser de forskjellige gener som forårsaker genetiske lidelser.

5. Bestem genetisk tendens og immunitet mot ulike lidelser.

6. Lagre informasjonen i databaser.

7. Forbedre verktøy for dataanalyse.

8. Finn ut mulighetene for overføring av teknologi utviklet under HGP til industrien.

9. Prosjektet kan resultere i mange etiske, juridiske og sosiale spørsmål (ELSI) som må løses og løses.

Prosjektet ble slått for å være ferdigstilt for sekvensering i 2003. Den 12. februar 2001 ble det gjort en formell kunngjøring om ferdigstillelse av prosjektet. Kunngjøring av sekvensering av individuelle kromosomer kom imidlertid i mai 2006 med fullføring av tildeling av nukleotidsekvenser til kromosomer I.

metodikk:

Det er to typer tilnærminger for å analysere genomet,

(i) Identifiser alle gener som uttrykkes som RNA-uttrykte sekvensmerker eller ESTer

(ii) Sequencing hele genomet (både kodende og ikke-kodende regioner) og senere tilordne de forskjellige regioner med funksjoner-sekvensannotering.

HGP fulgte den andre metodikken som involverer følgende trinn.

(i) Hele DNA fra cellen er isolert og brutt tilfeldig til fragmenter,

(ii) De er satt inn i spesialiserte vektorer som ВАС (bakterielle kunstige kromosomer) og YAC (gjær kunstig kromosom),

(iii) Fragmentene klones i egnede verter som bakterier og gjær. PCR (polymerasekjedereaksjon) kan også brukes for kloning eller fremstilling av DNA-fragmenter,

(iv) Fragmentene sekvenseres som annoterte DNA-sekvenser (en offshoot av metodikk utviklet av dobbelt nobelpristageren, Frederick Sanger),

(v) Sekvensene ble deretter arrangert på grunnlag av noen overlappende regioner. Det nødvendiggjorde genereringen av overlappende fragmenter for sekvensering,

(vi) Datamaskinbaserte programmer ble brukt til å justere sekvensene.

(vii) Sekvensene ble deretter annotert og tilordnet forskjellige kromosomer. Alle de menneskelige kromosomer er sekvensert, 22 autosomer, X og Y. Kromosom I ble sist sekvensert i mai 2006. (viii) Ved hjelp av polymorfisme i mikrosatellitter og restriktjonsendonuklease-anerkjennelsessteder, ble de genetiske og fysiske kartene til genom har også blitt utarbeidet.

Fremtredende egenskaper av menneskelig genom:

1. Menneskelig genom har 3.1647 milliarder nukleotidbasepar.

2. Den gjennomsnittlige genstørrelsen er 3000 basepar. Det største genet er det for Duchenne Muskeldystrofi på X-kromosom. Den har 2, 4 millioner (2400 kilo) basepar. B-globin og insulingener er mindre enn 10 kilobaser.

3. Det menneskelige genomet består av ca. 30.000 gener. Tidligere ble det anslått å inneholde 80.000 til 100.000 gener. Menneskelig gentelling er omtrent det samme som for musen. Ni tiende gener er identiske med musens. Vi har mer enn dobbelt så mange gener som fruktbart (Drosophila melanogaster) og seks ganger flere gener enn i bakterien Escherichia coli.

Størrelsen på genom eller antall gener er ikke forbundet med kroppsorganisasjonens kompleksitet, for eksempel har Lily 18 ganger mer DNA enn menneskelig genom, men det produserer færre proteiner enn oss fordi dets DNA har flere introner og mindre exoner.

4. Kromosom I har 2968 gener mens Y-kromosom har 231 gener. De er maksimale og minste gener for de menneskelige kromosomer.

5. Funksjonen på over 50% av oppdagede gener er ukjent.

6. Mindre enn 2% av genomet representerer strukturgener som koder for proteiner.

7. 99, 9% av nukleotidbaser er nøyaktig lik i alle mennesker.

8. Bare 0, 1% av menneskelige genom med noen 3, 2 millioner nukleotider representerer variasjonen observert hos mennesker.

9. På ca. 1, 4 millioner steder forekommer enkelt nukleotidforskjeller kalt SNPs (snips) eller enkelt nukleotidpolymorfisme. De har potensial til å bidra til å finne kromosomale steder for sykdomsrelaterte sekvenser og sporing av menneskelig historie.

10. Gjentatte eller repeterende sekvenser utgjør en stor del av menneskelig genom. Det er ca. 30.000 minisatellit loci, som hver har 11-60 bp gjentatt tandemly opptil tusen ganger. Disse er ca. 2, 00, 000 mikrosatellitter, hver med opptil 10 bp gjentatt 10-100 ganger.

11. Gjentatte sekvenser er nukleotidsekvenser som gjentas mange ganger, noen ganger hundre til tusen ganger. De har ingen direkte kodende funksjon, men gir informasjon om kromosomstruktur, dynamikk og evolusjon.

12. Omtrent 1 million eksemplarer av korte 5-8 baseparere gjentatte sekvenser er gruppert rundt sentromerer og nær endene av kromosomer. De representerer junk DNA.

Søknader og fremtidige utfordringer:

1. lidelser

Mer enn 1200 gener er ansvarlige for vanlige kardiovaskulære sykdommer, endokrine sykdommer (som diabetes), nevrologiske lidelser (som Alzheimers sykdom), kreft og mange flere.

2. Kreft:

Arbeid pågår for å bestemme gener som vil forandre kreftceller til normalt.

3. Helsesektoren:

Det vil indikere prospekter for en sunnere levende, designer narkotika, genetisk modifiserte dietter og til slutt vår genetiske identitet.

4. Interaksjoner:

Det vil være mulig å studere hvordan ulike gener og proteiner samarbeider i et sammenkoblet nettverk.

5. Studier av væv.

Alle gener eller transkripsjoner i et bestemt vev, organ eller svulst kan analyseres for å kjenne årsaken til effekten som er produsert i den.

6. Ikke-menneskelige organismer:

Informasjon om naturlige evner hos ikke-humane organismer kan brukes til å møte utfordringer i helsevesen, landbruk, energiproduksjon og miljøvern. For dette har en rekke modellorganismer blitt sekvensert, for eksempel bakterier, gjær Coenorhabditis elegans (fri levende ikke-patogen nematode), Drosophila (fruktbart), Rice, Arabidopsis etc.