Význam Hub pro Člověka

Důvod Sekvence Houbových Genomů

Jedním z nejnovějších módní slova v genomu výzkum je „funkční genomika“, který je v podstatě studie o románu genové funkce prostřednictvím přímé manipulace genomu. Hlavním důvodem je to, že znalost sekvence kvasinek a dalších organismů dala jasně najevo, že neznáme funkci mnoha předpokládaných otevřených čtecích rámců. Schopnost manipulovat s genomem jednoduchých eukaryot jako s. cerevisiae a a. nidulans je činí atraktivními pro zahájení studií, které objasní funkci těchto neznámých genů. To bude mnohem obtížnější dosáhnout s novými geny v lidském genomu, s výjimkou těch vzácných případů, kdy příroda nám poskytla mutace. Podobně funkční genomika využívající současné metody cílení genů u myší je obtížná a nákladná, i když se vyvíjejí nové technologie, které mohou tento přístup nakonec učinit udržitelným. Protože vláknité houby představují obrovské skupiny organismů, ve kterém mnoho stejných nástrojů k dispozici ke studiu pučení kvasinek geny mohou být použity, to bude možné posoudit román genové funkce u těchto organismů. Jejich rozmanité životní styly a složitost jejich buněčné funkce by měla poskytnout vynikající doplněk k práci v nadějné a štěpení kvasinky.

co dělá a. nidulans vhodnou volbou pro projekt sekvenování genomu? A. nidulans byl široce používán k řešení základních otázek biologie od roku 1950. Relativně jednoduché genetiky z této vláknité houby se používá k vyšetřování různých genetických jevů, včetně mechanismů regulace uhlíku a dusíku metabolismus, buněčný cyklus, cytoskeletální funkce a rozvoj (Morris a Enos 1992; Marzluf 1993;Navarro-Bordonaba a Adams 1994; Osmani a Vy 1996). Jako takový hrál a. nidulans důležitou roli jako modelový eukaryotický organismus. Pravděpodobně důležitější je role, kterou tento organismus hrál jako modelový systém pro zkoumání otázek týkajících se biologie dalších členů rodu, které pozitivně a negativně ovlivnit člověka. Členové rodu Aspergillus jsou používány jako velkých výrobců kyseliny citronové, průmyslové enzymy, amylázy, proteázy a lipázy, abychom jmenovali alespoň některé, a jiní rodu jsou patogeny člověka nebo jsou zodpovědné za kažení potravin a produkce toxických sekundárních metabolitů, jako aflatoxin. Celkový ekonomický dopad rodu Aspergillus jen na USA. ekonomika se odhaduje na 45 miliard dolarů. Protože a. nidulanshas hrál důležitou roli v našem chápání to velký a rozmanitý rod a protože jasný ekonomický význam těchto organismů, je nezbytné získat podrobnější obraz o jeho genomu.

dřívější aspekty projektu genomu Aspergillus nidulans spoléhající se na klasickou genetiku prokázaly, že jeho genom se skládá z osmi vazebných skupin nebo chromozomů. Tyto vazebné skupiny byly definovány pomocí parasexual genetické metody a mitotické rekombinace prokázat propojení mezi široce od sebe geny na chromozomu zbraní (Clutterbucková 1974). Toto zřízení osmi propojení skupin byla potvrzena pomocí pulsed-field gel electrophoresis, které řeší osm propojení skupin do šesti kapel, z nichž dva jsou kabátce a mohou být odděleny pomocí přemístění kmenů. Tyto studie odhaduje genomu k 31. megabases (Brody a Oxidu 1989), v dobré shodě s odhady velikosti genomu pomocí reasociaci kinetika a kolorimetrické stanovení (Bainbridge 1971; Timberlake 1978). Genom a. nidulanů má tedy velikost párů bází 2,5 × 107 až 3,0 × 107 a obsahuje několik opakujících se sekvencí DNA. Relativně malá velikost a. nidulansgenomu, omezené množství opakující se DNA a jeho význam jako modelového organismu je vhodný pro sekvenování.

V jednom smyslu je celý genom a. nidulanů již sekvenován. Dva kosmidy obsahující 5134 jednotlivých klonů byly zkonstruovány před několika lety a uloženy jako jednotlivé klony v mikrotitrových deskách. Tyto knihovny byly později tříděny hybridizací na chromozomově specifické podmnožiny, u nichž se odhaduje, že pokrývají ∼95% každého chromozomu (Brody et al . 1991). Mapování těchto knihoven bylo provedeno ještě dále. Pomocí metody rychlého algoritmu náhodných nákladů byly dvě knihovny cosmid použity ke konstrukci fyzické mapy chromozomu IV a. nidulans (Wang et al. 1994). Tato práce byla rozšířena o vývoj fyzických map pro všech osm chromozomů genomu a.nidulans. Tyto mapy a metody použité k jejich odvození je možné nalézt na webové stránkyhttp://houby.genetika.uga.edu:5080/. Pomocí těchto metod k sestavení fyzických map pro každý z chromozomů poskytuje základ, na kterém ve velkém měřítku DNA sekvenování A. nidulans genomu mohla začít. Je však také důležité zdůraznit, že tyto mapy také vedly k určitým obavám členů theA. komunita nidulanů, protože existuje několik případů, kdy nejsou kolineární s genetickou mapou. Nedostatek kolinearity může odrážet špatnou kvalitu genetické mapy, která je založena na přiřazení pořadí genů ze tří bodových křížů. Alternativně, tyto příkazy mohou být nesprávné, protože genetické markery použity byly příliš daleko od sebe, brání řádné objednávce. Je zřejmé, že se jedná o problém, který bude vyřešen včas, jakmile bude známa úplná sekvence genomu.

proč tedy sekvenujeme genom a. nidulanů nebo jiných vláknitých hub? Současné úsilí o sekvenování je zaměřeno na mikrobiální organismy, které mají lékařský význam, jako jsou bakterie způsobující onemocnění. Předpokládá se, že objasnění jejich genomové sekvence má potenciál poskytnout okamžitý vhled do nových terapeutických strategií. To je poněkud nešťastné v tom, že ignorujeme celé skupiny organismů, zatímco se snažíme zjistit, zda bude užitečné sekvenování celého genomu. Jak tyto projekty pokračovat, budeme muset zvážit jiné zdůvodnění pro sekvenování genomu včetně důležité být schopen analyzovat genové funkce následující identifikační open reading frames tím, sekvenční analýze. Právě zde nyní stojí úsilí o genom kvasinek. Vědci se potýkají s určováním nových genových funkcí a totéž bude platit pro každý organismus, pro který určíme úplnou sekvenci. Některé z těchto genů budou specifické pro kvasinky, jiné budou mít roli v houbách a další budou fungovat ve všech eukaryotách. Chcete-li zjistit, do které třídy každý gen spadá, bude důležité získat sekvence z mnoha organismů. Bude velmi nešťastné, pokud vědci v oblasti života nebudou aktivně hrát při výběru těch organismů, jejichž genomy by měly být sekvenovány. Pečlivý výběr organismů nám pravděpodobně poskytne lepší vhled do procesů speciace a evoluce genomu. V případě hub, o nichž se předpokládá, že se lišily asi před miliardou let, jsou tyto otázky zvláště důležité.

my jako vědci musíme být znepokojeni dalším problémem, který vyvolá studie genomu. Tento problém spočívá v tom, že není možné odvodit genovou funkci ze srovnání genových sekvencí. Zvažte obecný problém velkých enzymových rodin. Chemická reakce katalyzovaná enzymy rodiny může být stejná, ale jejich substráty mohou být velmi odlišné. Z tohoto důvodu může přímé porovnání sekvencí poskytnout vodítko pouze pro funkci genového produktu, ale ne pro substráty, na které působí. V tomto příkladu bychom tedy mohli říci, že genový produkt sdílí katalytické místo s ostatními v rodině, ale nemůžeme říci, v jaké biochemické cestě funguje. Když začneme zkoumat funkce nových genových produktů, musíme mít na paměti, že i když dva geny kódují podobné proteiny, mohou fungovat jinak, nebo stejně jako v případě enzymů s obdobnou činností, které mohou fungovat v různých drah. To poskytuje další důvod pro studium funkce genů ve více než malém počtu systémů. Konečně, gen může odhalit svou buněčnou funkci snadněji v jednom systému než v jiném, protože biologie systému má pro tuto funkci zvláštní požadavek.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.